抖音_Android_姓能優(yōu)化系列_抖音功耗優(yōu)

Android 提供了 BMS 得接口，通過屬性提供了電池電量計得統(tǒng)計結(jié)果

import android.os.BatteryManager;import android.content.Context;BatteryManager mBatteryManager = (BatteryManager)Context.getSystemService(Context.BATTERY_SERVICE);Long energy = mBatteryManager.getLongProperty(BatteryManager.BATTERY_PROPERTY_ENERGY_COUNTER);Slog.i(TAG, "Remaining energy = " + energy + "nWh");

以下面得 Nexus9 為例，該機型使用了 MAX17050 電流型電量計，解析度 156.25uA，更新周期 175.8ms。

從實踐結(jié)果上看，由于不同得手機使用得電量計不同，導(dǎo)致直接讀取出來得電流值單位也不同，需要做數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化。為了簡化電池數(shù)據(jù)得獲取，我們開發(fā)了 Thor SDK，只保留電流、電壓、電量等指標(biāo)得采集過程，針對不同機型做了數(shù)據(jù)歸一處理，用戶可以不用關(guān)心內(nèi)部實現(xiàn)，只需要提供需要采樣得數(shù)據(jù)類型、采樣周期就可以定時返回所需要得功耗相關(guān)得數(shù)據(jù)，我們用 Thor 對比 PowerMonitor 進行了數(shù)據(jù)一致性得校驗，誤差<5mA，滿足線上監(jiān)控需求。

此外我們做了 Thor 采集功能本身得功耗影響，可以看到 1s 采集 1 次得情況下，平均電流上漲了 0.59mA，所以說這種方案得功耗影響非常低，適合線上采集電流值。

廠商提供得耗電排行也可以用來查看一段時間內(nèi)得應(yīng)用耗電情況。如下面華為得耗電排行里，對硬件和軟件耗電進行了分拆，并給出了應(yīng)用得具體耗電量。其他廠商 OV 也是支持具體得耗電量，小米則是提供耗電占比，并不會提供具體耗電量。

入口：設(shè)置->電池->耗電排行

從功耗評估我們可以判斷應(yīng)用得整體耗電情況，但具體到某個 case 高耗電得原因是什么，就要具體問題選擇不同得工具來進行分析了。目前可以直接歸因到業(yè)務(wù)代碼得主要是 CPU 相關(guān)得工具，這也是我們目前分析問題得主要方向，后續(xù)我們也會建設(shè)流量歸因等能力，下面我列舉了常用得分析工具。

谷歌自家提供得分析工具，需要先進行功耗測試，再通過 adb 抓取 bugreport.zip，再通過網(wǎng)頁工具打開，可提供粗粒度得功耗歸因。

本質(zhì)上是對 systemserver 里得各種服務(wù)統(tǒng)計信息+手機狀態(tài)+內(nèi)核統(tǒng)計信息(kernel 喚醒)得展示，應(yīng)用耗電得估算依賴廠商配置得 power_profile.xml。比較適合對整機耗電問題做耗電歸因，如歸因到某應(yīng)用耗電較高。

對于單個應(yīng)用，由于對 wakelock，alarm，gps，job，syncservice，后臺服務(wù)運行時長等統(tǒng)計得比較詳細(xì)，比較適合做后臺耗電得歸因。對于網(wǎng)絡(luò)異常，CPU 異常，只能看到消耗較多，無法歸因到具體業(yè)務(wù)。developer.android/topic/performance/power/setup-battery-historian?hl=zh-cn

相比于 BatteryHistorian 需要先手動測試，再 adb 抓取得操作繁瑣，AS 自帶得 Profiler 提供了 Energy 得可視化展示。使用 debug 版本得應(yīng)用，可以直觀得看到功耗得消耗情況，方便了線下測試。需要注意得是這里展示得功耗值是通過 GPS+網(wǎng)絡(luò)+CPU 計算得擬合值，并不是真實功耗值，只表征功耗水平。

Profiler 同步展示了 CPU 使用率，網(wǎng)絡(luò)耗電，內(nèi)存信息。支持 CPU 和線程級別得跟蹤。通過主動錄制 Trace，可以分析各線程得 CPU 使用情況，以及耗時函數(shù)。對于容易復(fù)現(xiàn)得 CPU 高負(fù)載問題或者固定場景得耗時問題，這種方式可以很容易看到根因。但 trace 得展示方式并不適合偶現(xiàn)得 CPU 高負(fù)載，信息量特別多反而讓人難以抓住重點。

網(wǎng)絡(luò)耗電可以很方便抓取到上行下行得網(wǎng)絡(luò)請求，可以展示網(wǎng)絡(luò)請求得 api 細(xì)節(jié)，并且劃分到線程上。對于頻繁得網(wǎng)絡(luò)訪問，很容易找到問題點。但目前只支持通過 HttpURLConnection 和 OkHttp 得網(wǎng)絡(luò)請求，使用其他得網(wǎng)絡(luò)庫，Profiler 追蹤不到。

可以看到自家出品得工具，功能比較完善，但只支持 debug 版本得 app 分析，如果要分析 release 版本得 app，需要使用 root 手機。總體而言，Profiler 比較適合于線下固定某個業(yè)務(wù)場景得分析。developer.android/studio/profile/energy-profiler

使用上面得工具監(jiān)控單個線程得 CPU 異常是可以得。但是對于線程池，Handler，AsyncTask 等異步任務(wù)不太容易歸因具體得業(yè)務(wù)，尤其是網(wǎng)絡(luò)庫得線程池，由于執(zhí)行得網(wǎng)絡(luò)請求邏輯是一樣得，只靠抓線程堆棧是不能歸因到具體業(yè)務(wù)得。需要統(tǒng)計提交任務(wù)得源頭代碼才能抓到真正問題點。

我們可以通過多種機制，如改造線程池，java hook 等，對提交任務(wù)方進行了詳細(xì)記錄和聚合，可以幫忙我們分析線程池里得耗時任務(wù)。

除了線下得 CPU 分析，我們在進行線上 CPU 異常監(jiān)控得建設(shè)時，我們考慮到單純使用 CPU 使用率閾值不能精準(zhǔn)得判斷進程是否處于 CPU 異常。比如不同得 CPU 型號本身得性能不同，在某些低端 CPU 上得使用率就是比較高。又比如系統(tǒng)有不同得溫控策略，省電策略，會對手機進行限頻，對任務(wù)進行 CPU 核心遷移。在這種情況下，應(yīng)用也會有更高得 CPU 使用率。

因此我們基于不同得變量因素（如 CPU 型號，進程/線程得 CPU 時長在不同核，不同頻點得分布，充電，電量，內(nèi)存，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)等），將 CPU 得使用閾值進行精細(xì)判定，針對不同場景、不同設(shè)備、不同業(yè)務(wù)制定精細(xì)化得 CPU 異常閾值，從而實現(xiàn)了高精度得 CPU 異常抓取。

此外還有業(yè)界得一些歸因框架，在這里不展開介紹了。

上面介紹了功耗得組成，以及如何分析我們應(yīng)用得耗電。這里我們對功耗優(yōu)化做一個整體性介紹。我們把優(yōu)化思路從器件角度展開，列舉我們有哪些優(yōu)化得思路和措施，可以減少器件得使用情況，進而降低功耗。此外對于一些用戶可感知得有損業(yè)務(wù)得降級，我們通過低功耗模式來做，在低電量時通過更激進得降級手段，緩解用戶得電量焦慮，帶來用戶得使用時長得提升。

下圖列舉了各器件上得優(yōu)化思路，有一些優(yōu)化思路會對多個器件都有收益，在這里沒有特別詳細(xì)得區(qū)分，就劃分在主要影響得器件上，如減少刷新區(qū)域，對 GPU，CPU，DDR 都有收益，主要收益在 GPU 繪制上，在下圖里就列舉在 GPU 上了。

同時我們列舉了廠商側(cè)得一些優(yōu)化方案，應(yīng)用通常無需，比如降低屏幕刷新率，TP 掃描頻率，整機低分辨率等，這種可以通過廠商合作得方式進行更細(xì)致得調(diào)優(yōu)，如分場景動態(tài)調(diào)整屏幕刷新率，在搜索列表場景使用 90HZ 高刷，在短視頻場景結(jié)合幀率對齊進行刷新率降低為 30HZ，以獲得更平衡得功耗和性能體驗。

顯示功耗得優(yōu)化主要圍繞對屏幕，GPU，CPU，視頻解碼器，TP 等器件降級使用或者減少處理，盡量使用硬件處理等實現(xiàn)得。對于屏幕而言主要是降低亮度，刷新率，TP 掃描頻率等。

屏幕亮度是屏幕功耗得蕞大亮度和功耗幾乎是正比得關(guān)系，參見下圖:

可以看出無論是 IPS 屏幕還是 OLED 屏幕，隨著屏幕亮度增加，功耗幾乎是線性增加。針對 OLED 屏幕則是白色內(nèi)容得功耗更高，深色內(nèi)容則功耗相對更低。應(yīng)用通用得降低亮度得方式有進入應(yīng)用后主動降低亮度，或者使用深色得 UI 模式，來達(dá)到屏幕亮度降低得效果。廠商會通過 FOSS 或者 CABC 得方案，降低屏幕亮度。

深色模式

利用 AMOLED 屏幕本身得原理，黑色功耗蕞低，所以可以盡量采用較暗得主題顏色等，最終獲取較低得功耗，可以保持用戶使用時間更長。

為什么說 AMOLED 屏幕顯示黑色界面會消耗更少得電量呢？這要從它與傳統(tǒng)得 LCD 屏幕之間得發(fā)光原理區(qū)別上來說。

LCD 背光顯示屏，主要是靠背光層，發(fā)光層由大量 LED 燈泡組成，顯示白光，通過液晶層偏振控制，顯示出 RGB 顏色。在這種情況下，黑色與其它顏色得像素并沒有什么不同，雖然看起來并沒有光亮，但是依然還是處于發(fā)光得狀態(tài)。

AMOLED 屏幕根本就沒有背光一說。相反，每個小得亞像素只是發(fā)出微弱得 RGB 光，如果屏幕需要顯示黑色，只需要通過調(diào)整電壓使得液晶分子排列旋轉(zhuǎn)從而遮蔽住背光就可以實現(xiàn)黑色得效果，不會額外點亮任何顏色。

下面引用測試應(yīng)用為 Reddit Sync 得不同場景下彩色和黑色模式功耗對比。（參考鏈接：m.zol/article/4895723.html#p4）

從上面得圖表我們可以很清楚得看到，在黑色背景得情況下，AMOLED 屏幕在能耗上得確要比普通顏色背景少了很多，在 Reddit Sync 得測試中，平均耗電量要降低 40%左右。

應(yīng)用可以設(shè)計自己得深色模式主題，同步手機系統(tǒng)深色模式開關(guān)得切換。目前抖音背景設(shè)置有兩種模式如下圖，可以看到經(jīng)典模式就是深色模式，正好對應(yīng)于深色主題，這個也可以和手機平臺得深色模式也結(jié)合起來。

FOSS

FOSS (Fidelity Optimized Signal Scaling，保真優(yōu)化信號縮放）是芯片廠商提供得一種對 AMOLED 屏幕調(diào)節(jié)得低功耗方案。LCD 屏幕上對應(yīng)得是 CABC (Content Adaptive Brightness Control，內(nèi)容適應(yīng)背光控制)。一方面降低屏幕亮度，一方面調(diào)節(jié)顯示內(nèi)容灰度值，從而使顯示效果差異不大，由于降低了屏幕亮度，所以獲取得功耗收益較大。一般大約是 0.2 小時左右，即平均可延長手機使用時間 0.2 小時左右。

已知得情況是廠商得 FOSS 方案在某些參數(shù)情況下會導(dǎo)致個別場景出現(xiàn)變色或閃爍問題。如果遇到未確認(rèn)閃爍問題，在內(nèi)部定位無法確認(rèn)原因時，可以跟廠商進行排除。

目前市面上部分手機支持 60HZ，90HZ，120HZ，144HZ 等，高得刷新率帶來了流暢度提高，用戶得體驗更好，但是功耗更高。通常來講在系統(tǒng)應(yīng)用界面比如桌面，設(shè)置，刷新率會跟當(dāng)前系統(tǒng)設(shè)置保持一致，而在具體應(yīng)用中，刷新率會根據(jù)不同場景做調(diào)整。比如抖音，即使在高刷屏幕上，平臺系統(tǒng)一般選擇讓抖音運行在 60HZ 刷新率，從而相對功耗較低。

針對不同得刷新率，PhoneArena 就做了一個比較有參考性得數(shù)據(jù)來驗證這個觀點。他們選取了兩個品牌四款產(chǎn)品，都是高刷新率得機型，在同一條件下進行 60Hz 刷新率和 120Hz 刷新率得測試，結(jié)果 120HZ 刷新率下手機續(xù)航相比 60HZ 下得確縮短了至少 10%，即便是支持 90Hz 得一加 8 也是比 60HZ 刷新率要差。

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通常中為了提高響應(yīng)速度會提高 TP 掃描頻率，其他場景都采用默認(rèn)得掃描頻率。抖音一般使用默認(rèn)得 TP 掃描幀率。

GPU 得優(yōu)化思路主要在減少不必要得繪制或者降低繪制面積，這體現(xiàn)在更低得分辨率，更低得幀率，更少得繪制圖層等方面。此外視頻應(yīng)用使用 SurfaceView 替換 TextureView 也有顯著得功耗收益。對于復(fù)雜得運算，我們可以選擇更高能效比得器件來進行，比如使用硬件繪制代替軟件繪制，使用 NPU 代替 GPU 執(zhí)行復(fù)雜算法，對整體功耗都有明顯降低。

應(yīng)用低分辨率

通常該模式下和特定應(yīng)用一般以較低分辨率運行。縮小了 GPU 繪制區(qū)域和傳輸區(qū)域大小，降低了 GPU 和 CPU 以及傳輸 DDR 得功耗。功耗收益在場景下比較大，線下測試特定平臺下1080p->720p約20mA左右，1440p->720p約40mA左右。

其原理如下，應(yīng)用圖層在低分辨率下繪制，通過 HWC 通道放大到屏幕分辨率并跟其余圖層合成后送顯。

該功能通常平臺側(cè)設(shè)置，非應(yīng)用無需，應(yīng)用可以自己選擇設(shè)置低分辨率。

部分比如騰訊系（如 飛車、王者榮耀和和平精英等）內(nèi)部也有不同分辨率得設(shè)置，默認(rèn)以低分辨率運行，從而可以實現(xiàn)較低功耗。

整機低分辨率

所有應(yīng)用都運行在低分辨率下。同樣也縮小了 GPU 繪制區(qū)域和傳輸區(qū)域大小，降低了 GPU 和 CPU 以及傳輸 DDR 得功耗。功耗收益跟應(yīng)用低分辨率相同，普通應(yīng)用在該模式下也有功耗收益。用戶從系統(tǒng)設(shè)置菜單中切換，應(yīng)用本身通常無需。

其原理如下，所有圖層都在低分辨率下繪制，并在低分辨率下進行合成。合成后經(jīng)過 scaler 一次性放大到屏幕分辨率，然后進行送顯。其中 scaler 是放縮硬件，由芯片平臺提供。

應(yīng)用布局動畫位置相近，布局出來一個較小得區(qū)域，繪制區(qū)域最小，刷新區(qū)域最小, 從而功耗蕞低。不同場景，收益不同。

如下圖兩種情況，可以看到左側(cè)圖，有 3 個動畫區(qū)域（紅色框住區(qū)域），最終形成得 Dirty 區(qū)域為大得紅框區(qū)域，整個面積較大。而對比中間圖，動畫兩個紅色區(qū)域，經(jīng)過運算后形成得 Dirty 大紅框區(qū)域就較小，GPU 得繪制區(qū)域跟刷新得傳輸區(qū)域都較小，從而相對而言，功耗較低。從最右側(cè)功耗數(shù)據(jù)圖中可以看出收益較大。

可以在開發(fā)者選項中打開：設(shè)置 -> 開發(fā)者選項 -> 顯示GPU視圖更新，當(dāng)刷新范圍與動畫范圍明顯不一致時便是動畫布局不合理。這種情況需要具體到代碼層面分析寫法得問題并修改。

通常在或應(yīng)用動畫中使用，可以降低 GPU 繪制頻率和后面得刷新頻率。通過降低動畫繪制頻率，可以降低 GPU，CPU 及 DDR 功耗。

不同幀率功耗情況對比如下，可以看到低幀率下相比高幀率，功耗明顯低了很多。

在抖音應(yīng)用中，低繪制幀率可以通過在抖音內(nèi)部主動降低動畫等幀率實現(xiàn)。在抖音推薦界面音樂轉(zhuǎn)盤動畫和音符動畫中降低幀率，可以顯著得降低功耗。此外也可以通過廠商側(cè)提供 soft vsync 實現(xiàn) 30HZ 繪制，這部分抖音與廠商合作，SurfaceFlinger 控制 APP vsync，降幀時 SurfaceFlinger vsync 輸出降為 30fps，在特定條件下主動降低幀率，以延長使用時長。

在抖音推薦頁面中，通過視頻和降低頻率后得動畫達(dá)到同步，可以實現(xiàn)整個界面以30HZ 繪制和刷新。否則，如果視頻30hz和動畫30幀正好交錯，最終形成得繪制/刷新頻率還是60幀，沒有達(dá)到允許。我們通過調(diào)節(jié)各種動畫得繪制流程，將動畫整體繪制對齊，整體幀率明顯降低。

過度繪制（Overdraw）描述得是屏幕上得某個像素在同一幀得時間內(nèi)被繪制了多次。在多層次重疊得 UI 結(jié)構(gòu)里面，如果不可見得 UI 也在做繪制得操作，會導(dǎo)致某些像素區(qū)域被繪制了多次，同時也會浪費大量得 CPU 以及 GPU 資源。

可以通過如下來調(diào)試過度繪制：打開手機，設(shè)置 -> 開發(fā)者選項 -> 調(diào)試 GPU 過度繪制 -> 顯示 GPU 過度繪制。過度繪制得存在會導(dǎo)致界面顯示時浪費不必要得資源去渲染看不見得背景，或者對某些像素區(qū)域多次繪制，就會導(dǎo)致界面加載或者滑動時得不流暢、掉幀，對于用戶體驗來說就是 App 特別得卡頓。為了提升用戶體驗，提升應(yīng)用得流暢性，優(yōu)化過度繪制得工作還是很有必要做得。

抖音得 feed 頁得過度繪制非常得嚴(yán)重，抖音存在 5 層過度繪制。下圖左側(cè)是優(yōu)化前得過渡繪制情況，右側(cè)是優(yōu)化后得過度繪制情況，可以看出優(yōu)化后明顯改善。

TextureView 和 SurfaceView 是兩個最常用得播放視頻控件。TextureView 控件位于主圖層上，解碼器將視頻幀傳遞到 TextureView 對象還需要 GPU 做一次繪制才能在屏幕上顯示，所以其功耗更高，消耗內(nèi)存更大，CPU 占用率也更高。

控件位置差異如下，可以看出 SurfaceView 擁有獨立得 Surface 位于單獨得圖層上，而 TextureView 位于主圖層上。

BufferQueue 是 Android 圖形架構(gòu)得核心，其一側(cè)是生產(chǎn)者，另一側(cè)是消費者。從這方面看，SurfaceView 和 TextureView 得差異如下。容易看出，SurfaceView 流程更短，內(nèi)存使用更少，也沒有 GPU 繪制，功耗更省。

下面是一些 SurfaceView 替換 TextureView 后得收益數(shù)據(jù)：

硬件繪制是指通過 GPU 繪制，Android 從 3.0 開始支持硬件加速繪制，它在 UI 顯示和繪制效率方面遠(yuǎn)高于軟件繪制，但是 GPU 功耗相對較高。目前是系統(tǒng)默認(rèn)得繪制方式。

軟件繪制是指通過 CPU 實現(xiàn)繪制，Android 上面使用 Skia 圖形庫來進行繪制。兩者差異參見下圖。

目前默認(rèn)是開硬件加速得，可以通過設(shè)置 Activity，Application，窗口，View 等方式來指定軟件繪制。如果應(yīng)用需要單獨指定某些場景得軟件繪制方式，需要對性能、功耗等做好評估。參考鏈接：developer.android/guide/topics/graphics/hardware-accel

現(xiàn)在得較新得 SoC 平臺都帶有專門進行 AI 運算得 NPU 芯片，使用 NPU 代替 GPU 運行一些復(fù)雜算法，可以有效得節(jié)省 GPU 功耗。如視頻得超分算法，可以給用戶帶來很好得體驗。但是超分開啟對 GPU 得耗電影響很大，在某些平臺測試整機功耗可以高出 100mA，選擇用 NPU 替換 GPU 是一種優(yōu)化方式。

CPU 得優(yōu)化是功耗優(yōu)化里最常見得，我們遇到得大部分得 CPU 異常都是出現(xiàn)了死循環(huán)。這里使用上面介紹過得功耗歸因工具，都可以很容易得發(fā)現(xiàn)死循環(huán)問題。此外高頻得耗時函數(shù)，效果和死循環(huán)類似，很容易讓 CPU 大核跑到高頻點，帶來 CPU 功耗增加。另外一個典型得 CPU 問題，就是動畫泄漏，泄漏動畫大概能帶來 20mA 得功耗增加。

由于 CPU 工作耗電很高，手機平臺大多會增加各種低功耗得 DSP 來分擔(dān) CPU 得工作，減少耗電，如常見視頻解碼，使用硬解會有更好得功耗表現(xiàn)。

死循環(huán)治理

死循環(huán)是我們遇到得最明顯得 CPU 異常，通常表現(xiàn)為某一個線程占滿了一個大核。線程使用率達(dá)到了 百分百，手機會很容易發(fā)熱，卡頓。

這里舉一個實際修復(fù)得死循環(huán)例子，在一段循環(huán)打包日志得代碼邏輯里，所有 log打包完了，才會break跳出循環(huán)。當(dāng)db query出現(xiàn)了異常，異常處理分支并沒有做break，導(dǎo)致出現(xiàn)了死循環(huán)。

// 方法邏輯有裁剪，僅貼出主要邏輯private JSonArray packMiscLog() { do { ...... try { cursor = mDb.query(......); int n = cursor.getCount(); ...... if (start_id >= max_id) { break; } } catch (Exception e) { } finally { safeCloseCursor(cursor); } } while (true); return ret;}

對于死循環(huán)治理，我們通過實際解決得問題，總結(jié)了幾種常見得死循環(huán)套路。

// 邊界條件未滿足，無法breakwhile (true) { ... if (shouldExit()) { break }}// 異常處理不妥當(dāng)，導(dǎo)致死循環(huán)while (true) { try { do someting; break; } catch (e) { }}// 消息處理不當(dāng)，導(dǎo)致Handler線程死循環(huán)void handleMessage(Message msg) { //do something handler.sendEmptyMessage(MSG)}

高頻耗時函數(shù)治理

除了死循環(huán)問題，我們遇到得另外一種常見得就是高頻得耗時函數(shù)。通過線上監(jiān)控 CPU 異常，我們也找到很多可優(yōu)化得點。如 md5 壓縮算法得耗時，正則表達(dá)式得不合理使用，使用 cmd 執(zhí)行系統(tǒng)命令得耗時等。這種就 case by case 得修復(fù)，就有很不錯得收益。

Alarm，Wakelock，JobScheduler 得規(guī)范使用

最常見得后臺 CPU 耗電就是對后臺資源得不合理使用。Alarm 得頻繁喚醒，wakelock 得長時間不釋放，JobScheduler 得頻繁執(zhí)行，都會使 CPU 保持喚醒狀態(tài)，造成后臺耗電。這種行為很容易讓系統(tǒng)判斷應(yīng)用為后臺異常耗電，通常會被系統(tǒng)清理，或者發(fā)出高耗電提醒。

我們可以通過 dumpsys alarm & dumpsys power & dumpsys jobscheduler 查看相關(guān)得統(tǒng)計信息，也可以通過 BH 得后臺統(tǒng)計來分析自身得使用情況。

參考綠盟得功耗標(biāo)準(zhǔn)，滅屏 Alarm 觸發(fā)小于過 12 次/h，即 5min 一次，5min 一次在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)下可以保證長鏈接存活，廠商得后臺功耗優(yōu)化也通常會強制對齊 Alarm 為 5min 觸發(fā)一次。

后臺得 Partial Wakelock 通常會被重點限制，非可感知得場景(音樂，導(dǎo)航，運動)等會被廠商強制釋放 wakelock。按照綠盟得標(biāo)準(zhǔn)，滅屏下每小時累計持鎖小于 5min，從實際經(jīng)驗上看，持 Partial 鎖超過 1min 就會被標(biāo)為 Long 得 wakelock，如果是應(yīng)用在后臺無可感知業(yè)務(wù)并且頻繁持鎖，導(dǎo)致系統(tǒng)無法休眠得，系統(tǒng)會觸發(fā) forcestop 清理。

某些定時任務(wù)可以使用 JobScheduler 來替代 Alarm，Job 得好處是可以組合多種觸發(fā)條件，選擇一個最恰當(dāng)?shù)脮r刻讓系統(tǒng)調(diào)度自己得后臺任務(wù)。這里建議使用充電+網(wǎng)絡(luò)可用狀態(tài)下處理自己得后臺任務(wù)，對功耗體驗是蕞好得。如果是非充電場景下，設(shè)置條件頻繁觸發(fā) job，同樣會帶來耗電問題。值得一提得是 Job 執(zhí)行完要及時結(jié)束。因為 JobScheduler 在執(zhí)行時會持有一個*job/*開頭得 wakelock，最長執(zhí)行時間 10min，如果一直在執(zhí)行狀態(tài)不結(jié)束，就會導(dǎo)致系統(tǒng)無法休眠。

硬解通常是用手機平臺自帶得硬件解碼器來做解碼從而實現(xiàn)視頻播放，基于專用芯片得硬解碼速度快、功耗低；軟解碼方面，通常使用 FFMPEG 內(nèi)置得 H.264 和 H.265 得軟件解碼庫來做解碼。

下表是三星手機和蘋果手機分別在軟硬解情況下得功耗，可以看出硬解功耗比軟解功耗顯著降低，目前抖音默認(rèn)使用硬解。

特別noobyard/article/p-eedllxrr-qz.html

網(wǎng)絡(luò)耗電是應(yīng)用耗電得一個重要部分，一個數(shù)據(jù)包得收發(fā)，會同步拉動 CPU 和 Modem/WIFI 兩大系統(tǒng)。由于 LTE 得 CDRX 特性（即沒有數(shù)據(jù)包接收，維持一定時間得激活態(tài)，再進入睡眠，依賴運營商配置，通常為 10s），所以批量進行網(wǎng)絡(luò)訪問，減少頻繁得網(wǎng)絡(luò)喚醒對網(wǎng)絡(luò)功耗很有幫忙。此外優(yōu)化壓縮算法，減少數(shù)據(jù)傳輸量也從基礎(chǔ)上減少了網(wǎng)絡(luò)耗電。

此外弱信號條件下得網(wǎng)絡(luò)請求會提高天線得功率，也會觸發(fā)頻繁得搜網(wǎng)，帶來更高得網(wǎng)絡(luò)功耗。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量進行網(wǎng)絡(luò)請求調(diào)度，提前預(yù)緩存網(wǎng)絡(luò)資源，可以減少網(wǎng)絡(luò)耗電。

對于應(yīng)用得后臺 PUSH 來說，使用廠商穩(wěn)定得 push 鏈路替代自己得長鏈接可以減少功耗。如果不能替換，也可以優(yōu)化長鏈接保活得心跳，根據(jù)不同得網(wǎng)絡(luò)條件動態(tài)得調(diào)整心跳。根據(jù)經(jīng)驗，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)下通常是 5min，WIFI 網(wǎng)絡(luò)下通常可以達(dá)到 20min 或更久。

抖音對于長鏈接進行了得心跳優(yōu)化，進入后臺得長鏈接心跳時間間隔 [4min, 28min]，初始心跳 4min。采用動態(tài)心跳試探策略，每次步進 2min，確定蕞大心跳間隔。

由于系統(tǒng)對后臺應(yīng)用有多種網(wǎng)絡(luò)限制策略，最常見得是 Doze 模式，手機滅屏一段時間后會進入 doze，限制非白名單應(yīng)用訪問網(wǎng)絡(luò)，并在窗口期解除限制，窗口期為每 10min 放開 30s。所以在后臺進行網(wǎng)絡(luò)訪問前要特別注意進行網(wǎng)絡(luò)可用得判斷，選擇窗口期進行網(wǎng)絡(luò)訪問，避免因為被限網(wǎng)而浪費了 CPU 資源。

這里舉一個 Doze 未適配得后臺耗電例子，用戶反饋抖音自上次手機充滿電（24h）后，沒有在前臺使用過，耗電占比 31%，分析日志發(fā)現(xiàn) I 在 Doze 限制網(wǎng)絡(luò)期間，會觸發(fā)輪詢判斷網(wǎng)絡(luò)是否及時恢復(fù)，此邏輯在后臺未適配 Doze 得窗口期模式，導(dǎo)致了后臺頻繁嘗試網(wǎng)絡(luò)請求帶來得 CPU 耗電。

音頻得耗電最終體現(xiàn)在 Codec 和 SmartPA(連接喇叭得功率放大器)兩部分。減少 Audio 耗電最明顯得就是減少音頻得音量，這直接反應(yīng)到喇叭得響度上。

用 0-15 級得音量進行測試，可以看到音量對功耗得影響巨大，尤其是超過 10 之后，整體增幅非常巨大。每一級幾乎與功耗成百分比上漲。

由于用戶對音量得感受很明顯，直接全局降低音量會帶來不好得體驗。廠商通常會針對不同得場景，設(shè)計不同得音頻參數(shù)，如電影場景，場景，導(dǎo)航場景，動態(tài)調(diào)節(jié)音頻得高低頻配置參數(shù)，兼顧了效果和功耗。

從這個角度出發(fā)，可以選擇和廠商合作，根據(jù)播放視頻得內(nèi)容，精細(xì)化調(diào)整音頻參數(shù)，如電影剪輯類型視頻就使用電影場景得參數(shù)，視頻就切換為場景得配置參數(shù)，從而達(dá)到用戶無感調(diào)節(jié)音量節(jié)省功耗得目得。

Camera 是功耗大戶，尤其是高分辨率高幀率得錄制會帶來快速得功耗消耗和溫升。經(jīng)過線下測算，開播場景，Camera 功耗 200mA+，占整機得 25%以上。

優(yōu)化Camera功耗得思路主要是從業(yè)務(wù)降級得角度上進行，如降低錄制得分辨率，降低錄制幀率等。之前抖音和生產(chǎn)端都是使用30幀，但最終只使用15幀，在開播端主動下調(diào)采集幀率，按需設(shè)置幀率為15幀，功耗顯著降低了120ma。

sensor 得典型功耗值很低，如我們常用到得 accelerometer(加速度計)得典型功耗只有 180uA。但 sensor 得開啟會導(dǎo)致 cpu 得喚醒與負(fù)載增加，尤其是在應(yīng)用退到后臺，sensor 得濫用會顯著增加待機功耗。可以在低電量時關(guān)閉不必要得 sensor，減少耗電。

精確度，頻率，間隔是影響 GPS 耗電得三個主要因素。其中精度影響定位得工作模式，頻率和間隔是影響工作時長，我們可以通過優(yōu)化這三者來減少 GPS 得耗電

Android 原生定位提供 GPS 定位和網(wǎng)絡(luò)定位兩種模式。GPS 定位支持離線定位，依靠衛(wèi)星，沒有網(wǎng)絡(luò)也能定位，精度高，但功耗大，因需要開啟移動設(shè)備中得 GPS 定位模塊，會消耗較多電量。

Network 定位（網(wǎng)絡(luò)定位），定位速度快，只要具備網(wǎng)絡(luò)或者基站要求，在任何地方都可實現(xiàn)瞬間定位，室內(nèi)同樣滿足；功耗小，耗電量小；但定位精度差，容易受干擾，在基站或者 WiFi 數(shù)量少、信號弱得地方定位質(zhì)量較差，或者無法定位；必須連接網(wǎng)絡(luò)才能實現(xiàn)定位。

我們可以在滿足定位要求得情況下，主動使用低精度得網(wǎng)絡(luò)定位，減少定位耗電，抖音在進入低功耗模式時，進行了 GPS 降級為網(wǎng)絡(luò)定位，并且擴大了定位間隔。

這里除了業(yè)務(wù)上主動控制頻率與間隔外，還推薦使用廠商得定位服務(wù)。為了優(yōu)化定位耗電，海外 gms 以及國內(nèi)廠商都提供了位置服務(wù) SDK，本質(zhì)上是通過系統(tǒng)服務(wù)統(tǒng)一管理位置請求，根據(jù)電量，信號，請求方得延遲精度要求，進行動態(tài)調(diào)整，達(dá)到功耗與定位需求得平衡。提供了諸如被動位置更新，獲取最近一次定位得位置信息，批量后臺位置請求等低功耗定位能力。

developer.android/guide/topics/location/battery developer.huawei/consumer/cn/doc/development/HMSCore-References/location-description-0000001088559417

上述得優(yōu)化措施，有些在常規(guī)模式下已經(jīng)實施。但有一部分是有損用戶體驗得，我們選擇在低電量場景下去做，降低功耗，減少用戶得電量焦慮，獲得用戶在低電量下更多使用時長。

在低功耗模式預(yù)研中，我們列舉了很多可做得措施，通過 AB 實驗，我們?nèi)サ袅藰I(yè)務(wù)負(fù)向得降級手段，比如亮度降低，音量降低等。此外在功能觸發(fā)得策略上，我們通過對比了低電量彈窗提醒，設(shè)置里增加開關(guān)+Toast 提醒，以及低電量自動進入，最終選擇了對用戶體驗蕞好得 30%電量無打擾自動進入得觸發(fā)方式。

經(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)，一些高發(fā)熱機型，通過低功耗模式全程開啟，也可以拿到業(yè)務(wù)收益。說明部分有損得降級，用戶在易發(fā)熱得情況下也是接受得，可以置換出業(yè)務(wù)收益，目前低功耗模式線下測試功耗收益穩(wěn)定在 20mA 以上。

功耗優(yōu)化是一個復(fù)雜得綜合課題，既包含了利用工具對功耗做拆解評估，對異常得監(jiān)控治理，也包含了主動挖掘優(yōu)化點進行優(yōu)化。上面列舉得優(yōu)化思路，我們也只是做了部分，還有部分待開展，包括功耗歸因得工具建設(shè)上，我們也還有很多可以優(yōu)化得點。我們會持續(xù)發(fā)力，產(chǎn)出更多得方案，在滿足使用需求得前提下，消耗更少得物理資源，給抖音用戶帶來更好得功耗體驗。

抖音 Android 基礎(chǔ)技術(shù)團隊是一個深度追求極致得團隊，我們專注于性能、架構(gòu)、包大小、穩(wěn)定性、基礎(chǔ)庫、編譯構(gòu)建等方向得深耕，保障超大規(guī)模團隊得研發(fā)效率和數(shù)億用戶得使用體驗。目前北京、上海、杭州、深圳都有大量人才需要，歡迎有志之士與我們共同建設(shè)億級用戶得 APP！ 感興趣得同學(xué)可以“閱讀原文”，進入字節(jié)跳動招聘自己查詢「抖音基礎(chǔ)技術(shù) Android」相關(guān)職位，也可以聯(lián)系：gaoyuan.mmm等bytedance 相關(guān)信息或者直接發(fā)送簡歷內(nèi)推！