如何优化Android app耗电量

优化 Android 应用的耗电量是一个非常重要且常见的挑战。耗电优化不仅能提升用户体验，延长设备使用时间，也是应用高质量的表现。

以下是一份从基础到高级的完整耗电优化指南，涵盖了原则、工具、具体策略和最佳实践。

一、核心原则：减少、合并、推迟

1. 减少 (Reduce)：减少不必要的操作。最好的省电就是什么都不做。检查所有后台任务、网络请求、传感器使用等，问自己“这个操作是必须的吗？”
2. 合并 (Coalesce)：将零散的操作批量处理。例如，将多个网络请求合并为一个，或者将多个零碎的传感器数据读取合并到一次唤醒中。
3. 推迟 (Defer)：将非紧急的操作推迟到更合适的时间执行。例如，等到设备充电、连接到 Wi-Fi 或电量充足时再执行大型上传/下载任务。

二、诊断工具：先测量，再优化

在优化之前，你必须先知道电量消耗在了哪里。

1. Android Studio Profiler (性能剖析器)：

   • 这是最强大的工具。连接真机，在 Android Studio 中打开 Profiler。
   • 选择 Energy 视图，它可以直观地显示 CPU、网络和位置信息等资源的实时消耗情况。
   • 你可以看到每个组件消耗的电量占比，并关联到具体的代码和方法。

2. Battery Historian：

   • 谷歌官方提供的更高级的分析工具。
   • 你需要使用 adb bugreport 命令生成一个系统状态报告，然后将报告上传到 Battery Historian 网站或本地服务器进行分析。
   • 它可以提供整个系统的电量消耗视图，精确显示你的应用在何时、因何原因（Wake Lock、网络、JobScheduler 等）唤醒了设备，非常适合分析零星的后台耗电问题。

3. 查看系统设置：

   • 在手机的 设置 > 电池 中，查看系统自带的电池消耗统计，可以快速定位到是哪个应用或服务异常耗电。

三、关键优化策略

1. 管理和减少网络请求

网络 radio（蜂窝数据）是最大的耗电元凶之一，它的激活和保持活动状态非常耗电。

• 批量处理网络请求：不要频繁地发送小数据包。使用库如 Volley 或 Retrofit 配合 RxJava 可以方便地实现请求合并。
• 减少轮询：绝对避免在后台使用 Handler 或 Timer 进行定时网络轮询。这是最糟糕的做法。
• 使用数据压缩：减少传输的数据量可以缩短 radio 活动时间。
• 预取数据：在连接 Wi-Fi 或电量充足时，一次性获取用户接下来可能需要的更多数据，减少后续零散请求。

2. 明智地使用后台工作

这是优化后台耗电的核心。

• 使用 WorkManager：

  • 这是现代 Android 开发中执行后台任务的首选 API。
  • 它可以根据设备的 API 等级和状态，自动选择最合适的底层实现（如 JobScheduler, AlarmManager, GcmNetworkManager）。
  • 可以设置约束条件 (Constraints)，如：仅在充电时、连接到 Wi-Fi 时、设备空闲时或有网络时执行任务。

  val uploadWorkRequest = OneTimeWorkRequestBuilder<UploadWorker>().setConstraints(Constraints.Builder().setRequiredNetworkType(NetworkType.UNMETERED) // 仅在 Wi-Fi 下.setRequiresCharging(true) // 仅在充电时.build()).build()
  WorkManager.getInstance(context).enqueue(uploadWorkRequest)
  

• 避免使用 WakeLock：

  • WakeLock 强制让设备保持唤醒状态，极易导致电量浪费。
  • 如果必须使用（如播放音乐），务必使用最低级别的 WakeLock (PARTIAL_WAKE_LOCK) 并在任务完成后立即释放。使用 acquire() 的重载方法设置超时时间，避免因异常无法释放。

• 谨慎使用 AlarmManager：

  • setExactAndAllowWhileIdle() 或 setAlarmClock() 等精确闹钟即使在 Doze 模式下也会触发，会中断系统的省电状态。仅在最高优先级的任务中使用（如闹钟应用）。
  • 对于一般任务，优先使用 WorkManager。

3. 优化位置信息获取

GPS 和网络定位也非常耗电。

• 选择合适的 Location Provider：
  • GPS_PROVIDER：精度最高，最耗电。
  • NETWORK_PROVIDER：精度较低，耗电较少。
  • FUSED_PROVIDER (推荐)：通过 Google Play Services 提供，它智能地在精度和耗电之间做权衡，是首选方案。
• 按需请求更新，而不是持续监听：使用 FusedLocationProviderClient 的 getLastLocation() 获取最后一次已知位置，或者使用 requestLocationUpdates() 时设置较大的最小时间间隔和距离间隔。
• 及时移除位置更新监听器：在 onPause() 或 onDestroy() 中调用 removeLocationUpdates()。

4. 优化 CPU 使用

• 避免内存泄漏和冗余计算：内存泄漏会导致对象无法回收，不仅消耗内存，也可能使 Service 等组件无法停止，持续消耗 CPU 和电量。
• 优化算法和数据结构：选择效率更高的代码实现。
• 使用性能 API：如 RenderScript 或 Vulkan 来高效处理计算密集型任务。

5. 遵循 Doze 和 App Standby 模式

从 Android 6.0 (API 23) 开始，系统为优化电池寿命引入了两种模式：

• Doze (休眠模式)：设备长时间未使用时，会进入 Doze 模式。它会限制网络访问、推迟作业和同步、限制 GPS，从而大幅节省电量。
• App Standby (应用待机模式)：用户长时间未交互的应用会进入此模式。同样会限制其网络访问和后台作业。

你的应用应该适配这些模式：

• 使用 WorkManager 和 JobScheduler 的任务在 Doze 模式下会被批处理和执行。
• 如果你的应用有必须在 Doze 模式下运行的合法需求（如聊天消息），可以使用高优先级 FCM 消息，它拥有临时豁免权。
• 避免滥用 IGNORE_BATTERY_OPTIMIZATIONS 权限，谷歌对申请此权限的应用审核非常严格。

四、最佳实践清单

1. 分析：使用 Profiler 和 Battery Historian 找到热点。
2. 后台任务：将所有后台工作迁移到 WorkManager，并设置合适的约束条件。
3. 网络：合并请求，减少频率，预取数据。
4. 位置：使用 Fused Location Provider，设置合理的更新频率，及时移除监听。
5. WakeLock：尽量避免使用，如必须则使用最低权限并超时释放。
6. 广播接收器：避免使用静态注册监听系统广播（如 android.net.conn.CONNECTIVITY_CHANGE），改为使用 WorkManager 的动态约束或 JobScheduler。
7. 界面：优化代码，避免 UI 卡顿和过度绘制，流畅的UI也意味着更高效的CPU使用。
8. 第三方库：谨慎选择，一些库可能在后台有大量活跃行为。使用最新版本，它们通常包含了官方的性能优化。
9. 测试：在低电量模式下测试你的应用，并使用 adb 命令模拟 Doze 模式和应用待机模式，确保行为正常。
   • 强制进入 Doze: adb shell dumpsys battery unplug + adb shell dumpsys deviceidle force-idle
   • 强制进入 App Standby: adb shell am set-inactive <packageName> true

通过系统地应用以上策略，你可以显著降低应用的耗电量，打造出用户更喜爱的高质量应用。