Android系统开发（十八）：亮屏与后台，电池优化必读：电源配置文件篇

引言

手机电量总是悄无声息地消耗殆尽，是不是让你很困扰？到底是亮屏太久、电池性能下降，还是后台应用偷偷运行？其实，这一切的背后离不开Android电源配置文件和BatteryStats服务的联合作用。本文将以诙谐幽默的方式，带你深入了解Android系统是如何追踪和优化电池消耗的。不管你是普通用户，还是开发者，都能从中找到节省电量、优化续航的秘诀！

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一、电池统计与电源配置文件的起源

电池续航是移动设备用户的刚需，而Android系统通过BatteryStats服务和电源配置文件共同完成对电量的管理。BatteryStats负责记录设备组件的状态变化和运行时间，而电源配置文件则提供了组件耗电的基准值。这就像一场“硬件电影”，BatteryStats是导演，电源配置文件是剧本，两者协作完成电池消耗的精确估算。

你或许会好奇：为何手机可以告诉你哪款应用是耗电大户？背后正是BatteryStats对每个组件消耗时间和配置文件耗电参数的综合计算结果。这种机制为优化电量使用和评估应用性能提供了强大的支持。

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二、Android电池管理的幕后逻辑

Android电池管理的核心逻辑可以归纳为两个阶段：统计阶段和估算阶段。

1. 统计阶段

BatteryStats负责监听设备组件的状态变化，比如WLAN的开关、显示屏亮度调整、CPU的工作频率等。当状态发生改变时，系统会通过以下两种方式更新信息：

• 推送：组件状态改变时，立即将变化上报给BatteryStats服务。
• 拉取：当需要快照时（例如启动或停止Activity），系统会主动查询组件状态。

2. 估算阶段

BatteryStats统计的耗时数据结合电源配置文件中的耗电基准值，通过插值算法得出具体的电量消耗值。例如：

• 显示屏：统计不同亮度维持的时间，乘以电源配置文件中的亮度功耗曲线。
• CPU：统计各速度下运行时间，乘以相应的耗电值。

通过这些计算，系统不仅能展示全局电量使用情况，还可以细化到每个应用的电量消耗排名。

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三、构建

1. 准备环境

• 开发工具：Android Studio，ADB工具
• 系统要求：Android 9及以上版本
• 基础知识：熟悉Android Framework架构和HAL层结构

2. 定义电源配置文件

电源配置文件是一个XML文件，位于frameworks/base/core/res/res/xml/power_profile.xml，以下是一个简单的例子：

<power_profile>
    <item name="wifi.on">300</item> <!-- Wi-Fi开启时的功耗，单位mA -->
    <item name="screen.on">100</item> <!-- 显示屏亮屏最低亮度时的功耗 -->
    <item name="screen.full">500</item> <!-- 显示屏亮屏最高亮度时的功耗 -->
    <item name="cpu.active">800</item> <!-- CPU满负荷运行时的功耗 -->
</power_profile>

3. 将配置文件集成到系统

• 在AOSP源码中更新或替换设备对应的power_profile.xml文件。
• 通过adb shell dumpsys batterystats命令验证新配置文件是否生效。

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四、电源配置优化案例

以下是三个与电源配置文件相关的实战案例，涵盖不同场景的优化目标、实现步骤和具体代码，助力开发者深入理解和应用该技术。

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案例1：优化显示屏亮度对电池的消耗

目标：
优化显示屏亮度曲线，降低高亮度时的电量消耗，同时保证用户体验。

思路：
通过更新电源配置文件中的亮度功耗值，并结合自动亮度调节算法，使设备能够在不同环境下动态控制亮度，减少电池消耗。

步骤：

1. 收集数据：

   • 测试不同亮度级别下显示屏的耗电量，记录最低亮度和最高亮度对应的电流值。
   • 例如，最低亮度耗电为50 mA，最高亮度耗电为500 mA。

2. 更新配置文件：
   修改power_profile.xml，为screen.on（最低亮度）和screen.full（最高亮度）设定准确值：

   <item name="screen.on"