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深入浅出Android App耗电量统计

2015-04-08 15:45 by hyddd, ... 阅读, ... 评论, 收藏, 编辑

前言

    在Android统计App耗电量比较麻烦,直至Android 4.4,它仍没公开“电量统计”API或文档……额,是的,仅没有公开,并不是没有。平时在手机“设置- 电量”看到的数据

    Image

    就是系统调用内部API的统计结果。

 

基础概念

    1. 手机由众多“部件”组成,所谓“部件”是指:CPU,WIFI,GPS....所以,Android App消耗总电量为 App运行过程中,涉及各部件的消耗电量的总和。
    2. 假设运行App导致CPU运行,时间:t,CPU单位时间消耗电量:w,则App的CPU耗电量为:W = w*t,而有物理公式 W = U*I*t(U:电压值,I:电流值),在手机中,一般U恒定不变,所以,可以单独通过 Q(电容量,单位: mAh)= I * t 表示电量
 
系统源码分析

    核心源码/packages/apps/Settings/src/com/android/settings/fuelgauge/PowerUsageSummary.java

    核心类

        - BatteryStatsImpl:提供App各部件运行时间。

        - PowerProfile:提供部件电流数值。

    问题

        - Android怎样存储与读取App耗电量信息(即:BatteryStatsImpl数据怎么来的?)

        - Android怎么存储部件电流数值(即:PowerProfile数据怎么来的?)

        - Android具体耗电量计算方法

 

    1. Android怎样存储与读取App耗电量信息

        (1)先看下PowerUsageSummary.java如何获取BatteryStatsImpl?

         Image(1)

        Image(2)

        Image(3)

        可见 BatteryStatsImpl 通过 系统服务“batteryinfo”获得。

     

        (2)系统服务“batteryinfo”是什么玩意呢?(见:BatteryStatsService.java

        Image(4)

        系统服务“batteryinfo”其实就是BatteryStatsService,而BatteryStatsService“唯一的”构造函数提供了一个很重要的信息:filename!

      

        (3)BatteryStatsService在哪里创建?filename是什么?(见:ActivityManagerService.java

        Image(5)

        filename文件是:/data/system/batterystats.bin,关于batterystats.bin,之前民间很多文章说它用作电池校正,但Android工程师Dianne Hackborn在google+上明确:

        Image(6)

        betterystats.bin文件仅仅是一个记录不同app使用电量的一个文件。

 

        (4)再看看 BatteryStatsImpl(String filename) 构造函数(见:BatteryStatsImpl.java

        Image(7)

        这里只做了些基本的初始化。真正载入betterystats.bin数据是在(ActivityManagerService.java)mBatteryStatsService.getActiveStatistics().readLocked();

        Image(8)

        Image(9)

 

        至此,Android怎样存储与读取App耗电量信息分析结束。

        总结:

        (1)ActivityManagerService 创建并初始化 BatteryStatsService,并传入耗电量记录文件batterystats.bin;

        (2)BatteryStatsService 在内部创建 BatteryStatsImpl 实例,并传入耗电记录文件batterystats.bin;

        (3)ActivityManagerService 执行 mBatteryStatsService.getActiveStatistics().readLocked();导致 BatteryStatsService 的 BatteryStatsImpl 加载batterystats.bin数据;

        (4)在PowerUsageSummary计算App耗电量时,PowerUsageSummary从BatteryStatsService 中获取BatteryStatsImpl 实例,从而获得App的相关数据。

 

    2. Android怎么存储部件电流数值

        (1)比较简单,见 PowerProfile.java

        Image(10)

        PowerProfile读取资源 com.android.internal.R.xml.power_profile,并把数据加载到sPowerMap。

 

        (2)com.android.internal.R.xml.power_profile在哪里?

        在官方文档《Power Profiles for Android》明确了power_profile.xml位置:device///frameworks/base/core/res/res/xml/power_profile.xml。

        下面是一个samsung的power_profile.xml

        Image(11)

        字段含义见《Power Profiles for Android》。

 

        (3)每个OEM厂商有自己独立的power_profile.xml配置

        官方文档表明:OEM厂商应该有自己的power_profile.xml,因为部件(如:cpu, wifi…)耗电量应与具体硬件相关,这个只有OEM厂商清楚……

        Image(12)

  

        (4)PowerProfile关键API:

        - public double getAveragePower(String type):返回type的电流值(mA),type表示power_profile.xml中的某关键字(如:gps.on)。

        - public double getAveragePower(String type, int level) :返回type的电流值(mA),level表示xml中array的第几个value。

 

        至此,Android怎么存储部件电流数值分析结束。

        总结:

        (1)Android部件电流信息存于:power_profile.xml

        (2)每个OEM厂商有私有power_profile.xml

        (2)PowerProfile读取power_profile.xml,并提供API访问部件电流数值。

 

    3. Android具体耗电量计算方法

        App耗电量统计:processAppUsage()  

        硬件耗电量统计:processMiscUsage()

 

        processAppUsage()分析

            【1】processAppUsage耗电量统计的 时间段 是?

            Image(13)

            Image(14)

            关于统计的 时间段,BatteryStats有4个选项:

            Image(15)

            可见,processAppUsage 是 上一次拔掉设备后 ~ 至今 的App耗电量统计。

          

            【2】processAppUsage 的统计对象真的是App?

            Image(16)

            具体的 统计流程 都在for循环里,额……所以processAppUsage真实统计粒度是Uid。

            Uid与App关系:2个App签名和sharedUserId相同,则在运行时,他们拥有相同Uid。就是说processAppUsage统计的可能是多个App的耗电量数据,对于普通App,出现这种情况的几率较少,而对于Android系统应用则较为常见。

 

            【3】耗电量计算公式 - 部分1:计算Uid属下每个Process的耗电量数据,并求和。

            Uid_Power1 = (Process1_Power + … + ProcessN_Power);

            Process_Power = (CPUSpeed_Time * POWER_CPU_ACTIVE);

            Image(17)

 

            【4】耗电量计算公式 - 部分2:计算Uid的wake lock耗电量

            这里,Android只计算了partial wake lock的耗电量。

            Uid_Power2 = PartialWakeLock_Time * POWER_CPU_WAKE

            Image(18)

 

            【5】耗电量计算公式 - 部分3:计算Uid的数据流量(data traffic)耗电量

            Uid_Power3 = ( tcpBytesReceived + tcpBytesSent ) * averageCostPerByte

            Image(19)

            Image(20)

 

            【6】耗电量计算公式 - 部分4:计算Uid WIFI耗电量。

            Uid_Power4 = wifiRunningTimeMs * POWER_WIFI_ON

            Image(21)

 

            【7】耗电量计算公式 - 部分5:计算Uid其他传感器耗电量。

            Uid_Power5 = (Sensor1_Power + … + SensorN_Power)

            Sensor_Power = Sensor_Time * Power_Sensor

 

            至此,App耗电量计算方法分析结束。硬件耗电量统计(processMiscUsage())亦类似。

            总结App耗电量计算公式:

                Uid_Power(App耗电量,单位:mAh) = Uid_Power1 + Uid_Power2 + Uid_Power3 + Uid_Power4 + Uid_Power5

                    Uid_Power1 = (Process1_Power + … + ProcessN_Power);

                        - Process_Power = (CPUSpeed_Time * POWER_CPU_ACTIVE);

                    Uid_Power2 = PartialWakeLock_Time * POWER_CPU_WAKE              

                    Uid_Power3 = ( tcpBytesReceived + tcpBytesSent ) * averageCostPerByte

                    Uid_Power4 = wifiRunningTimeMs * POWER_WIFI_ON

                    Uid_Power5 = (Sensor1_Power + … + SensorN_Power)

                        - Sensor_Power = Sensor_Time * Power_Sensor

 
            说这么多,来一发……不,来一个统计耗电量的App吧,其实,之前已有人把这段Android系统代码抠出来,做了一个App,可以到 这里下载
 
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            有一个好消息是:android5.0后,获取电量数据不用这么痛苦了,dumpsys batterystats数据中。包含:Estimated power use (mAh):,下面就是每个uid的耗电量,只要把app下所有uid耗电量加起来即可!