移动App性能测评与优化2.1.1　硬件测试

2.1.1　硬件测试

方法1：通过Android API获取，代码如下：

registerReceiver(receiver, new IntentFilter(Intent.ACTION_BATTERY_CHANGED))；

这种方法的缺点：获取手机整机耗电，实时性差精度小(只能监控电池电量剩余量和跳变)，测试工具本身的性能消耗，手机休眠后无法持续监测。

方法2：通过读取系统电池传感器设备节点。

/sys/class/power_supply/battery/uevent

这种方法的缺点是：测试工具本身的性能消耗，持续采集频率不得超过100Hz，只有部分机型支持此节点(Nexus 4, Nexus One)。

方法3：使用外置电流仪。

这种测试方案可以很好弥补上面两种方案的缺点，不受测试机型限制，不会造成测试方案本身带来的额外的性能消耗，可以达到很高的测试精度，可以达到很高的采集频率。唯一的缺点就是电流仪价格高得感人。

确定了测试方案，下面详细介绍测试环境的搭建，测试工具的使用，以及一些方案落地成果。

1. 硬件测试工具简介

测试工具包括如图2-2所示。图2-2a是直流恒压电源（Agilent 66319D）。图2-2b是GPIB（通用接口总线）。图2-2c是模拟电池。图2-2d是PC端电流软件。

使用方法如下：

1）把假电池装进待测试的手机，如图2-3a所示。

2）假电池出来的两根引线连接到稳压电源的输出接口OUTPUT上引线的接线正负位置，如图2-3b所示。

3）GPIB线连接稳压电源和电脑，如图2-3c所示。

4）整体连接图展示，如图2-3d所示。

完成以上步骤后，PC端装好电流软件，启动，设置相关的参数，然后开启稳压电源，开启手机，就可以进入手机的电流测试了。

图2-2　硬件测试工具示意图

图2-3　硬件测试工具接线图

采集数据流程如下：

1）Reset电源的初始状态。

2）直流恒压电源设置为4.2V电压值。

3）参数配置完成后按下DLOG按钮记录日志（参数配置见使用手册）。

4）按下Measure按钮开始电流测试，测试完成后保存LOG到自定义目录。

分析结果如下：单击Marker线，会产生2条垂直的标记线，可以任意移动，软件右下方自动产生成2条标记线之间的时间和耗电量，如图2-4所示（耗电量=时间×电流）。

图2-4　数据采集软件

2. 案例分享

以上介绍的硬件测试方法，主要适用于对整机场景功耗的量化。下面介绍下我们在使用这种测试方法在实际项目上的应用成果。

【例2-1】分析CPU频率与电量消耗的关系

CPU的功耗会随着频率提升而增加已经是大家的共识，仅仅只考虑CPU的频率而定论它的功耗是否正确呢，对此我们做了一系列的测试，同时控制CPU的频率和使用率，观察在各个场景下的电流值，如图2-5所示。

图2-5　CPU主频与耗电的关系

通过测试数据发现，在CPU空闲的情况下，CPU频率对耗电的影响几乎是忽略不计的，因此在系统空闲的时候对手机强制降频是不能节电的（单核的情况下，在多核的情况下场景会更加复杂）；在CPU使用率30%的情况下，手机达到800MHz以后手机的功耗随CPU频率增加的幅度增加，这时候可以考虑适当降低CPU频率获得更好的功耗控制；在CPU使用达到50%，手机的功耗已经和频率成直线增加，这时候降低CPU频率增加CPU使用率，并不一定会给手机功耗带来很好的成效；所以在选择降频节能方法时，要充分考虑CPU频率和使用率带来的是真的省电还是徒劳无功。

【例2-2】分析手机屏幕背景色与功耗的关系

在手机的正常使用过程中，屏幕其实是最大的耗电元凶，那么显示屏幕材质，以及选择屏幕背景色对手机功耗的影响到底是怎么样的，我们可以通过硬件的测试方式来做一个详细的对比。表2-1是当年主流手机显示屏技术与功耗的对照表。

而不同的显示屏幕实现技术在不同颜色显示上的表现是怎么样的？在不同的屏幕上我们长时间使用的背景色应该怎么选择呢？以下是三星官方给出的OLED和LED的色彩功耗对比图,如图2-6所示。

表2-1　各种材质屏幕和功耗的关系

技术     材质类型     功耗

LCD      LCD+LED背光  

      TFT-LCD    

      IPS

      SLCD   

OLED    AMOLED    

      Super AMOLED 

图2-6　不同屏幕不同颜色与功耗的关系

可以看出全白的时候OLED耗电是LCD的3倍，全黑的时候LCD耗电是OLED的10倍，30%白色的时候两者相当。

针对LCD屏幕，我们只需要关注屏幕亮度值（0～255）带来的耗电，值越大耗电越大；而针对OLED屏幕，我们不但要关注屏幕的亮度值，还需要关注每个像素的RGB值。对此我们也做了一些验证，帮助项目组在适配不同机型时，选择怎么样的色彩，如图2-7所示。

由以上的数据可知SLCD屏幕同图片耗电最亮是最暗的2～3倍，建议在亮度选择的时候使用适当的亮度；Super AMOLED最高亮度时全黑比全白节电60%，建议应用UI尽量采用深色调。

图2-7　SLCD对比Super AMOLED屏幕亮度与功耗