Android 应用CPU耗电监控分析

前言：

智能手机电量的消耗是由多种因素造成的，如屏幕的材质、大小、亮度，通信组件的功率，cpu，电池等。本文仅从软件应用对电量的消耗这个角度对耗电控制进行探索。

获取手机当前电量：

Android以广播的形式通知应用当前的电量使用情况，开发者可以很方便的获取到当前的电池电量信息：

首先，注册一个接收者：

在自定义的receiver中获取电量信息：

CPU使用率：

软件的耗电主要是由于CPU的工作引起的。因此，如果计算出每个软件某一时段的cpu占用率，即可对各个软件的耗电程度有一个基本的了解。

Android的API中没有直接提供可查询cpu使用率相关的接口，但是作为android的底层，linux系统中却可以很方便地查询到当前的cpu信息以及实时的cpu使用情况。在得到相关数据后，经过计算，就可以得到每个软件的cpu使用率。

以下为具体的实现：

1. 通过程序访问/proc/stat获取cpu总体使用情况；

如：

~$ cat /proc/stat

cpu 38082 627 27594 893908 12256 581 895 0 0

...

其中，每个字段分别代表user、nice、system 、idle、iowait、irq、softirq、 stealstolen、guest这几个参数自系统启动以来所产生的节拍数。

当前总的节拍数为Total = user + nice + system + idle + iowait + irq + softirq + stealstolen + guest；

如：

在相对较小的间隔内，先后取两次总节拍数，如Total1和Total2.

2 访问/proc/<pid>/stat获取某一进程cpu使用情况。

如：

~$ cat /proc/14020/stat

14020 (doujia.phoenix2) S 120 120 0 0 -1 4194624 181165 3227 211 2 22817 4810 7

25 20 0 40 0 9902620 346767360 12470 4294967295 1 1 0 0 0 0 4612 0 38120 4294967

295 0 0 17 0 0 0 0 0 0

其中，第14~17字段分别为utime, stime, cutime, cstime。它们的总和及当前进程的cpu总节拍数。

当前进程自系统启动以来所产生的总节拍数为pt = utime+stime+cutime+cstime

如：

在相对较小的间隔内，先后去两次总节拍书，如pt1和pt2.

3 计算进程的cpu使用率

某进程的cpu使用率 = (pt2-pt1) * 100 / (Total2-Total1)

如：

如果要获取所有程序的使用率，只要简单ps出进程并以grep或其他形式过滤下，取到pid后，遍历计算即可。

这样，就基本得出了当前系统内各软件的cpu使用率。Cpu使用率高的程序，耗电量自然也相对较大。

剩余电量使用时间的计算思路

由于电量的消耗的是由多种因素造成的，因此剩余时间一般只能是估值。

以如下方式估算剩余时间：

剩余时间 = 电池容量 / 硬件（屏幕/cpu等）的功耗

假设在电池容量固定的情况下，硬件的功耗就决定了电量的剩余使用时间。

Android手机中，耗电最大的模块一般有屏幕、cpu、wifi、GPS等。

a) 屏幕的功耗：

1) 获取当前手机型号：android.os.Build.MODEL

2) 获取屏幕尺寸：getWindowManager().getDefaultDisplay()

3) 获取屏幕亮度：

通过以上素材，配合相应的硬件资料，以估算屏幕的功耗。

b)CPU功耗：

1) 获取当前手机型号：android.os.Build.MODEL

2) 获取cpu信息：/proc/cpuinfo

如：

shell@android:/ $ cat /proc/cpuinfo

cat /proc/cpuinfo

Processor : ARMv7 Processor rev 3 (v7l)

processor : 0

BogoMIPS : 2007.19

processor : 1

BogoMIPS : 2007.19

Features : swp half thumb fastmult vfp edsp neon vfpv3

CPU implementer : 0x41

CPU architecture: 7

CPU variant : 0x1

CPU part : 0xc09

CPU revision : 3

Hardware : T1 Samsung board

Revision : 0007

Serial : 000090423c62b4ce

通过以上素材，配合相应的硬件资料，以估算CPU的最大理论功耗。

3) 在得到最大功耗后，根据cpu使用率，可以对当前的cpu耗电情况作一个基本的估算

在得到所有主要耗电硬件的功耗、电池的理论上的最高容量、当前电量百分比后，就可以估算出剩余电量的使用时间了。

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