和你一起终身学习,这里是程序员 Android

本篇文章主要介绍 Android 开发中的部分知识点,通过阅读本篇文章,您将收获以下内容:

一、测试现象
二、分析
三、问题根源研究
四、源码分析并新增日志
五、问题发现与解决

一、测试现象

1.1 EPRODUCING PROCEDURES:

1.进入高德 Map(data) wifi),起点为自己所在位置,搜索一个位置进行导航;
2.等待30秒后开始记录电流,持续5分钟;
3.按Power键,灭屏待机;
4.手机灭屏15秒后开始记录电流,持续3分钟;

1.2 Test numberSummary

二、分析

2.1 拔屏以扣除LCD影响

从上述看扣掉 LCD 同样有功耗差异,即LCD 关系不大

注意:导航场景:一般是带导航语音,即需要考虑Audio的影响

2.2 设计实验找出问题差异

以下是我自己设计的实验方法

1.对比机与测试机的GPS搜星实验

1.GPS puls 搜星查看,我apk放到附件中
2.只开启GPS+飞行模式
3.尽量2台机器相同环境下同时测试
4.放置5分钟后,apk主界面截图

实验发现:基本无差异,故 GPS 单体应该是没问题

2.导航电流测试

最暗亮度测试,避免扣掉屏幕带来的影响
静音+插入耳机,去除导航语音带来的影响
尽量2台机器相同环境下同时测试

GPS+插卡+WiFi 连接 169.64 153.48
case 1 目的: 对比相同亮度下是否存在差异
case 2 目的: 查看是否网络定位有问题
case 3 目的:查看是否GPS定位存问题
case 3 目的: 查杀是否与GPS信号强度有关,因为室内是GPS信号比较弱
上述:

case 1 说明测试机和对比机亮屏下相同亮度的测试电流是基本一致,即基础的系统功耗是相同的
case 2 说明网络定位是OK的,说明相同APK在不同机器测试,运行是后台也基本保持一致,且说明如果GPS不开启则是导航是好的;
case 3、case 4 说明GPS开启,会带来导航功耗影响

3 .GPS单体功耗

这块数据没有,故需要让硬件提供:

测试步骤:

Wi-Fi Off, GPS ON, BT OFF, NFC OFF, Fly mode ON.
灭屏,等待1min,记录平均电流,即是打开GPS时的电流。
在上述的条件时,记录下可以稳定复现的最小电流值,即是 GPS floor current.
Average current when GPS navigation working:

  • Step1:通过下拉菜单,打开飞行模式,打开位置服务;
  • Step2:进入工程模式 adb shell am start -n com.mediatek.ygps/com.mediatek.ygps.YgpsActivity;
  • Step3:进入Location->YGPS->Enable in BG.(need restart),重启后再次进入该界面;
  • Step4:关闭屏幕,待电流稳定,测试3分钟,记录电流A1;
  • Step5:通过下拉菜单,关闭位置服务;
  • Step6:进入工程模式,进入Location->YGPS,再回到YGPS界面;
  • Step7:关闭屏幕,待电流稳定,测试3分钟,记录电流A2;

GPS ON=A1-A2

由于不知道 ygps 源码,通过测试步骤基本猜到,主要是测试GPS开启电流和工作电流,相当于高德地图的定位场景,非导航场景

测试数据:

从上面数据看,GPS的工作电流是基本一致的,即GPS单体是OK的

这就奇怪了,GPS单体是好的,为什么导航一开GPS就存问题呢?还需要再排除干扰。例如以下干扰:

WiFi 环境因素
4G 插卡因素
应用启动后会进行页面、地图数据、配置文件下载
测试过程中,如果网络发生变化,热点不稳定

4 .离线导航

Wi-Fi Off, GPS ON, BT OFF, NFC OFF, Fly mode ON,排除WiFi带来的干扰
最小亮度
使用 what_temp apk抓CPU数据
静音插耳机
使用高德离线地图导航

上述查看:

现象复现,即排除了Wi-Fi Off, GPS ON, BT OFF, NFC OFF, Fly mode影响,即wifi、4G都没问题
定位场景差异不大,导航场景差异比较大。
需要查看高德地图定位细节

2.3 高德地图的dump信息

dumpsys location|grep -B 2 “com.autonavi.minimap”

Tokyo_Lite:/ $ dumpsys location|grep -B 2 "com.autonavi.minimap"
  Battery Saver Location Mode: NO_CHANGE
  Location Listeners:
    Reciever[35eed63 listener UpdateRecord[passive com.autonavi.minimap(10167 foreground) Request[POWER_NONE passive fastest=0] null], isNeedBgGpsRestrict false monitoring location: true]
    Reciever[fe54b41 listener UpdateRecord[passive android(1000 foreground) Request[POWER_NONE passive fastest=+30m0s0ms] null], isNeedBgGpsRestrict false monitoring location: true]
    Reciever[a523146 listener UpdateRecord[passive com.autonavi.minimap(10167 foreground) Request[POWER_NONE passive fastest=+1s0ms] null], isNeedBgGpsRestrict false monitoring location: true]
    Reciever[4698940 listener UpdateRecord[passive android(1000 foreground) Request[POWER_NONE passive fastest=0] null], isNeedBgGpsRestrict false monitoring location: false]
    Reciever[3e939ea listener monitoring location: false]
    Reciever[a629ca9 listener UpdateRecord[gps com.autonavi.minimap(10167 foreground) Request[ACCURACY_FINE gps requested=+1s0ms fastest=+1s0ms] null], isNeedBgGpsRestrict false monitoring location: true]
  Active Records by Provider:
    gps:
      UpdateRecord[gps com.autonavi.minimap(10167 foreground) Request[ACCURACY_FINE gps requested=+1s0ms fastest=+1s0ms] null], isNeedBgGpsRestrict false
--
      UpdateRecord[passive android(1000 foreground) Request[POWER_NONE passive fastest=0] null], isNeedBgGpsRestrict false
      UpdateRecord[passive android(1000 foreground) Request[POWER_NONE passive fastest=+30m0s0ms] null], isNeedBgGpsRestrict false
      UpdateRecord[passive com.autonavi.minimap(10167 foreground) Request[POWER_NONE passive fastest=0] null], isNeedBgGpsRestrict false
      UpdateRecord[passive com.autonavi.minimap(10167 foreground) Request[POWER_NONE passive fastest=+1s0ms] null], isNeedBgGpsRestrict false
--
  Active GnssNavigationMessage Listeners:
  Active GnssStatus Listeners:
    5600 10167 com.autonavi.minimap: false
    5600 10167 com.autonavi.minimap: false
    5600 10167 com.autonavi.minimap: false
    5766 10167 com.autonavi.minimap: false
  Historical Records by Provider:
    android: passive: Min interval 0 seconds: Max interval 1800 seconds: Duration requested 99 total, 99 foreground, out of the last 99 minutes: Currently active
    com.autonavi.minimap: passive: Min interval 0 seconds: Max interval 1 seconds: Duration requested 2 total, 2 foreground, out of the last 98 minutes: Currently active
    com.autonavi.minimap: gps: Interval 1 seconds: Duration requested 2 total, 2 foreground, out of the last 98 minutes: Currently active

查看高德地图的dump信息,我们基本知道高德地图申请了哪些定位:

GPS 定位,定位间隔1秒一个

Reciever[a629ca9 listener UpdateRecord[gps com.autonavi.minimap(10167 foreground) Request[ACCURACY_FINE gps requested=+1s0ms fastest=+1s0ms] null], isNeedBgGpsRestrict false monitoring location: true]

passive 定位

Reciever[a523146 listener UpdateRecord[passive com.autonavi.minimap(10167 foreground) Request[POWER_NONE passive fastest=+1s0ms] null], isNeedBgGpsRestrict false monitoring location: true]

监听了 GnssStatus 数据

Active GnssStatus Listeners:
5600 10167 com.autonavi.minimap: false
5600 10167 com.autonavi.minimap: false
5600 10167 com.autonavi.minimap: false
5766 10167 com.autonavi.minimap: false

2.4 分析高德地图定位和导航调用的函数

我们在dump locaiton已经知道高德地图会申请使用GPS,并且定位间隔为1秒,故不需要在

1) LocationManager 埋点
public class LocationManager {

    public boolean addNmeaListener(
        @NonNull OnNmeaMessageListener listener, @Nullable Handler handler) {
    boolean result;

    // huazhi.su
    if("true".equals(SystemProperties.get("persist.sys.tct.addNmeaListener.debug", "false"))) {
        Log.e(TAG, "skip addNmeaListener");
        return false;
    }
    // huazhi.su
    
    @RequiresPermission(ACCESS_FINE_LOCATION)
    public boolean registerGnssStatusCallback(
            @NonNull GnssStatus.Callback callback, @Nullable Handler handler) {
        boolean result;
        synchronized (mGnssStatusListeners) {
            // huazhi.su
            if("true".equals(SystemProperties.get("persist.sys.tct.registerGnssStatusCallback.debug", "false"))) {
                if("com.autonavi.minimap".equals(mContext.getPackageName())) {
                    Log.e(TAG, "skip registerGnssStatusCallback  packageName:" + mContext.getPackageName());
                }
                return false;
            }
            // huazhi.su
2) 查看导航场景高德地图使用的sdk情况

场景 API接口

即导航场景比定位场景多了 addNmeaListener

12-06 14:10:44.728  3716  3716 W System.err:    at android.location.LocationManager.addNmeaListener(LocationManager.java:2046)
12-06 14:10:44.736  3716  4034 W System.err:    at android.location.LocationManager.registerGnssStatusCallback(LocationManager.java:1944)

    locationManager.registerGnssStatusCallback(new GnssStatus.Callback() {
        @Override
        public void onSatelliteStatusChanged(GnssStatus status) {
            super.onSatelliteStatusChanged(status);
            Log.d(TAG, "onSatelliteStatusChanged");
        }
    });

    locationManager.addNmeaListener(new OnNmeaMessageListener() {
        @Override
        public void onNmeaMessage(String message, long timestamp) {
            Log.d(TAG, "onNmeaMessage message :" + message + ", timestamp :" + timestamp);
            sendRequestWithHttpClient();
        }
    });
    
    locationManager.requestLocationUpdates(GPS_PROVIDER, 1000, 0, mMyLocationListener);

之前的测试GPS单体的功耗基本是 requestLocationUpdates 这个接口的功能,故 基本问题不大
且导航和定位场景中,导航场景存在和定位场景不同,故我们可以单独屏蔽掉 registerGnssStatusCallback、addNmeaListener

三、 问题根源研究

3.1 禁止监听 GnssStatus 和 Nmea

首先我们看下异常电流:特征是一秒钟一个波峰,且单个异常波形平均电流就有166mA,基本功耗不被拉大才怪

上述说明:监听 Nmea + GnssStatus 会带来功耗,但是肯定要给第三方应用正常使用这个数据

3.2 拦截 GnssStatus 和 Nmea

拦截位置

package com.android.server.location;

public class GnssLocationProvider ...{

    @NativeEntryPoint // libgnss.so上报
    private void reportNmea(long timestamp) {
        // 新增拦截
        ...
        // 对应上层的:public void onNmeaMessage(String message, long timestamp) 方法
        ...
    }
    
    @NativeEntryPoint // libgnss.so上报
    private void reportSvStatus(int svCount, int[] svidWithFlags, float[] cn0s,
        // 新增拦截
        ...
        // 对应上层的:public void onSatelliteStatusChanged(GnssStatus status) { 方法
        ...
    }

}


电流波形
拦截测试也说明 Nmea + GnssStatus 有影响,难道高德地图会收到数据做一些耗电操作,还是对比机有优化呢?
由于高德地图、对比机没有源码,所以我们无法知道,从源码一个函数一个函数地分析。看是否源代码有问题,即了解GPS的Nmea + GnssStatus上报给上层的源码

四、源码分析并新增日志

4.1 源码数据通路新增日志

例如 Nmea 数据如何上报给上层apk,在这个数据传递的通路新增日志,每个函数调用的地方都加

1.数据源头-------------------------------------------------
package com.android.server.location;

    @NativeEntryPoint
    private void reportNmea(long timestamp) {
        if (!mItarSpeedLimitExceeded) {
            int length = native_read_nmea(mNmeaBuffer, mNmeaBuffer.length);
            String nmea = new String(mNmeaBuffer, 0 /* offset */, length);
            mGnssStatusListenerHelper.onNmeaReceived(timestamp, nmea);
        }
    }

2.-------------------------------------------------
public abstract class GnssStatusListenerHelper extends RemoteListenerHelper<IGnssStatusListener> {
        public void onNmeaReceived(final long timestamp, final String nmea) {
        // 遍历 addNmeaListener 监听数量,例如高德地图使用了2个,一个定位注册的,一个导航场景注册的
        foreach((IGnssStatusListener listener, CallerIdentity callerIdentity) -> {
            // 检查是否与定位权限
            if (hasPermission(mContext, callerIdentity)) {
                logPermissionDisabledEventNotReported(TAG, callerIdentity.mPackageName, "NMEA");
                return;
            }
            // 消息传递到上层
            listener.onNmeaReceived(timestamp, nmea);
        });
    }
}
3.-------------------------------------------------
public class LocationManager {

    @Override
    public void onNmeaReceived(long timestamp, String nmea) {
        ...
        mGnssHandler.obtainMessage(NMEA_RECEIVED).sendToTarget();
        ...
    }
    
    for (Nmea nmea : mNmeaBuffer) {
        // 数据给上层
        mGnssNmeaListener.onNmeaMessage(nmea.mNmea, nmea.mTimestamp);
    }

4.2 现象发现

1)日志大量打印,这里1秒钟70组数据从底层上报出来,都需要经过上述的函数,简直是太频繁
01-01 00:04:54.516  3740  4447 E LocationManager: skip onNmeaReceived: nmea$GNGGA,160454.011,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*5F
01-01 00:04:54.516  3328  4561 E LocationManager: skip onNmeaReceived: nmea$GNGGA,160454.011,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*5F
01-01 00:04:54.518  3328  4561 E LocationManager: skip onNmeaReceived: nmea$GNGGA,160454.011,8960.0000,N,00000.0000,E,0,0,,137.0,M,13.0,M,,*5F
01-01 00:04:54.519  3740  4447 E LocationManager: skip onNmeaReceived: nmea$GPGSA,A,1,,,,,,,,,,,,,99.99,99.99,99.99*30
01-01 00:04:54.520  3328  4561 E LocationManager: skip onNmeaReceived: nmea$GPGSA,A,1,,,,,,,,,,,,,99.99,99.99,99.99*30
01-01 00:04:54.522  3328  4051 E LocationManager: skip onNmeaReceived: 
2)异常发现

发现只要去掉 hasPermission 的调用,功耗就能掉下来,没想到是这个函数搞得鬼

    public void onNmeaReceived(final long timestamp, final String nmea) {

        foreach((IGnssStatusListener listener, CallerIdentity callerIdentity) -> {
            // huazhi.su add start
            if("true".equals(SystemProperties.get("persist.sys.Helper.hasPermission", "false"))) {
                // 实测1秒中被调用了70次,去除后平均电流减少20mA
                // 这个判断作用:若用户定位的时候突然关闭GPS权限,则也要相应停止数据上报到上层
                // 出发点是好:但是1秒钟判断了70次就不厚道了,且不同应用注册的数量不同,故这里的次数也不一样
                if (!hasPermission(mContext, callerIdentity)) {
                    logPermissionDisabledEventNotReported(TAG, callerIdentity.mPackageName, "NMEA");
                    return;
                }
            }
            // huazhi.su add end
            listener.onNmeaReceived(timestamp, nmea);

        });
        
    protected boolean hasPermission(Context context, CallerIdentity callerIdentity) {
        if (LocationPermissionUtil.doesCallerReportToAppOps(context, callerIdentity)) {
            // The caller is identified as a location provider that will report location
            // access to AppOps. Skip noteOp but do checkOp to check for location permission.
            return mAppOps.checkOpNoThrow(AppOpsManager.OP_FINE_LOCATION, callerIdentity.mUid,
                    callerIdentity.mPackageName) == AppOpsManager.MODE_ALLOWED;
        }

        return mAppOps.noteOpNoThrow(AppOpsManager.OP_FINE_LOCATION, callerIdentity.mUid,
                callerIdentity.mPackageName) == AppOpsManager.MODE_ALLOWED;
    }

上述中 reportSvStatus 也使用到了 hasPermission 的判断,但是实测回调的次数没有 reportNmea多,故功耗电流小一些

    public void onSvStatusChanged (
        ...
        hasPermission(mContext, callerIdentity)
        ...
    }

五、问题发现与解决

5.1. 功耗问题原因

去掉了 hasPermission 就好,说明系统也经不起频繁执行某个函数的方法

5.2. 分析

源码也存在问题,为什么这么频繁调用的地方,每次都是执行一个函数,干嘛不把这个变量的状态保持下来。读状态比去执行函数的效率高多了。
估计 Google 写这个函数的时候,没考虑的这里实际会被频繁调用到

5.3. 解决方案

监听权限变化事件,当权限改变的时候,更新下对应uid的权限,并保存起来

context.getPackageManager().addOnPermissionsChangeListener(mOnPermissionsChangedListener);

    private OnPermissionsChangedListener mOnPermissionsChangedListener = new OnPermissionsChangedListener() {

        public void onPermissionsChanged(int uid) {
            updatePermissionsChanged(uid);
        }
    };

若当前保存了uid的权限状态,则读状态,而不是每次执行函数获取,提高效率

    private boolean isHasPermission(Context context, CallerIdentity callerIdentity) {
        if(mPermissionsList.containsKey(callerIdentity.mUid)) {
            return mPermissionsList.get(callerIdentity.mUid);
        } else {
            boolean isHasPermission = hasPermission(mContext, callerIdentity);
            mPermissionsList.put(callerIdentity.mUid, isHasPermission);
            return isHasPermission;
        }
    }

5.4 高德地图导航场景电流优化了 30mA

优化后电流由 133mA 下降到100mA, 1秒钟一个的异常波形也消失了。
由于这里数据是我自己测的

原文作者:法迪
原文链接:https://blog.csdn.net/su74952...

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