App耗电原因分析

前言

起因：在路测阶段有不少同学反映，满电的手机出去路测，回来时已基本没电；也有反馈路测期间手机发烫；

了解原因之前我们先要知道CPU为什么会耗电？

CPU在运行复杂度不同的任务是采用调频处理的，当手机处理复杂任务时，频率也会提高，自然对于电量的需求会增加。另外，当APP进程的CPU使用率超过1%的时候，都是耗电比较大的。

可能导致App耗电过快的原因

1、频繁的交互

正常情况下，关闭后台软件 VS 行程中导航的时候手机耗电一定是差别很大的，行程中涉及司乘同现、路线规划、最佳视野、定位上报...等等

再比如，在玩王者荣耀游戏 VS 听音乐的时候，因为玩游戏的时候会和屏幕产生很多的交互，但是听音乐就不会这样，频繁的交互式非常耗电的。

2、动画效果

顺风车场景包含了大量的动效场景，例如，首页发单控件下拉动效、司乘等待页动效、行程中动效...等等

当我们设计交互动画的效果时，调用的都是view或者其子类，比如按钮在点击前是效果1，点击后变成效果2，设置更复杂的动画，此时view的重绘让CPU或GPU不断计算，耗电量同样会增加。

3、布局文件嵌套太多

app的布局文件影响着app展示给用户的效果，当布局过于复杂，布局文件嵌套太多时，布局xml文件越来越繁多，查找、加载这些文件显示时会造成CPU计算加重，也会影响手机耗电。

参考way社区发表的一篇文章：顺风车Android性能优化之View布局优化 （http://way.xiaojukeji.com/article/10784）

4、频繁的网络请求

5、定时任务唤醒CPU

安卓CPU休眠时一种安卓极致省电的一种模式，如果你息屏一段时间，CPU会自动进入休眠。但在某些场景下，比如当订单状态变更时，我们的应用会给你推送通知，当你亮屏打开手机后会看到这条通知，那么它就是唤醒了手机的CPU，而我们知道CPU工作时需要消耗电量，尤其是在频繁唤醒的情况下，或者发送心跳包。

6、频繁切换网络

切换网络往往需要硬件的支持，硬件需要跑起来也是需要电量的，并且数据网络比wifi更加耗电，2G，3G，4G网络耗电都不同。

7、高运算量代码

比如解析json这类耗时时间较长的数据格式，或二进制编码解码等。比如，首页response返回的json体多则几百行，json解析效率主要是解析耗时

8、代码中执行的timer定时器

Android 的 Timer 类可以用来计划需要循环执行的任务，Timer 的问题是它需要用 WakeLock 让 CPU 保持唤醒状态，再加上不恰当的使用WakeLock最终没有合理释放掉，使得系统长时间无法进入休眠，势必导致高耗电

timer实现的源码是用while(true)循环来检测是否到时间点，没到就wait，并且continue

9、传感器

安全需求中的全程开端需要App置于前台（屏幕保持常亮）、端内大部分场景需要GPS请求

10、SD卡读写

11、蓝牙

优化建议

1、减少应用与屏幕的交互

在设计app的时候适当简化用户的操作流程，简化掉可以帮助用户做的，不仅仅是为了省电，也可以提高用户的效率。

2、减少不必要的动画效果

有些复杂的动画效果完全可以省略，采用静态的app启动页，或者是点击事件的交互、页面跳转时就用尽量减少不必要的动画效果。

3、简化布局文件，避免过多的嵌套

4、HTTP请求优化

http请求可以采用gzip压缩减少传输过程中的数据量，app发起http请求和服务端返回的http请求数据都采用gzip压缩

5、json解析

比较流行的有fast jackson，jackson，gson，jackson解析效率相当高，基本是gson的十倍

6、读写优化

尽量减少SD卡读写操作，包括SharedPreferences，能保存在内存中的尽量保存在内存中，不用害怕内存爆掉，内存绝对不会因为多存了几十个变量而溢出的，如果需要保存到SD卡的数据很多，那只能说我们的App在设计实现方面还有问题，建议重新理下App的编码设计或者是功能设计

7、AlarmManager

通过AlarmManager可唤醒设备，但项目中不限制的滥用，也会导致系统被频繁唤醒；

8、尽量使用WiFi

testerhome大神说，因为手机数据流量会调用手机上面的一些硬件设备，从而唤醒cpu增加耗电，这个跟开启摄像头，开启gps是一样的，一涉及调用硬件设备的绝对唤醒cpu，一唤醒cpu耗电绝对增加

9、非必要，则不要监听网络广播

10、非必要，则不要使用后台常驻service

虽然我们很清楚耗电的原因，但涉及的因素方方面面，我们无法改变重构底层代码、无法优化整个系统、技术瓶颈、不得不定时发送心跳包…想做好性能也并非易事。但是我们能够做到是尽量减少交互、改善产品交互逻辑、优化动画效果、简化布局…其实我们能够做的还很多。

耗电举例分析

power_profile.xml 功耗配置文件部分配置如下：

<device name="Android"> <item name="battery.capacity">3450</item> ... <item name="screen.on">178.708</item> <item name="screen.full">240.790</item> ... </device>

这款手机的电池容量为3450mAh，亮屏时电流为178.708mA，亮度调节到最大时电流为240.790mA。这意味着，如果排除其他耗电影响，仅仅亮屏，该手机可以维持3450mAh178.708mA=19.305h(小时)；如果将屏幕亮度调到最大，该手机可以维持3450mAh240.790mA=14.327h(小时)。因此，电池容量越大，手机的续航时间一般更长；在手机重度使用的情况下，耗电会加快。

除了屏幕，手机上需要供电的模块还有很多：CPU、相机、闪光灯、音频、视频、蓝牙、modem、wifi、gps。按单位电流值排一个序的话：

相机(平均1152mAh) > modem(最高604mAh) > wifi(发数据370mAh) > CPU(最高频率290mAh) > 屏幕(最亮240mAh) > 音频(75mAh) > 视频(50mAh) > GPS(49mAh) > 蓝牙(8mAh)

将电池容量分成100隔的话，每隔电就是34.5mAh，既如果一个小时内用了34.5mA的电量，那就会掉一个隔电。参考这些电流值，可以很容易知道：手机拍照是很耗电的，使用数据流量看视频也是很耗电的，重度使用情况下，手机也就能使用2~3个小时。但如果手机一直处于休眠状态，CPU的单位电流值不到2mAh，这样待机个把月也是可以的。所以，一个正常的手机，电池是否耐用，是跟个人的使用习惯相关的。

我们平时分析的功耗问题，是在同等条件下的对比试验，找到异常耗电的原因。譬如：手机的初始条件相似(电池容量、相同的应用等)，在同样的环境下放置一个晚上，如果对比机出现明显的掉电异常，就可以通过电量日志找到异常耗电的原因。

参考文献

官方建议优化的一些方法
https://developer.android.google.cn/training/monitoring-device-state/index.html

对低电耗模式和应用待机模式进行针对性优化
https://developer.android.google.cn/training/monitoring-device-state/doze-standby.html

Android 7.0新特性对电池管理进一步加强，一些新的变化可能多对我们现有的业务会造成影响需关注
https://developer.android.google.cn/about/versions/nougat/android-7.0-changes.html#perf