Android应用能源问题诊断与分析

# Android应用能源问题诊断与分析 ## 1. 能源问题修复难度分析 ### 1.1 能源问题与非能源问题修复时间对比 对能源问题和非能源问题的修复时间进行研究，发现能源问题修复时间相对较长。具体数据如下： |问题类型|平均修复时间（工作日）|中位数开放时长（天）| | ---- | ---- | ---- | |能源问题|54.3|11| |非能源问题|43.7|5| 通过Mann - Whitney U检验，p值为0.0327（<0.05），表明可以以超过0.95的置信水平拒绝原假设（修复能源问题不比修复非能源问题花费显著更长时间），从而得出能源问题修复时间相对较长的结论。 ### 1.2 未修复能源问题情况 对于11个已确认但未修复的能源问题，情况如下： - 5个问题因开发者无法复现，且在进行一些看似无关的代码修订后未收到用户投诉而关闭。 - 3个问题开发者仍在努力修复但未成功，相关的bug报告已开放超过两年，如CSipSimple的能源问题（issue 81），开发者多次讨论仍未取得满意进展，导致部分用户卸载该应用。 ### 1.3 已修复能源问题的努力情况 在25个已修复的能源问题中，21个在一到两次修订中解决。这些修复需要不小的努力，例如： - 25个修复中有16个需要修改超过5个方法。 - 平均而言，开发者通过修改2.6个类和7.8个方法来解决这些问题。 许多已修复的能源问题是间歇性的，开发者需要了解用户与应用的交互细节以及分析运行时的调试信息来确定问题根源。例如，K9Mail开发者为方便能源浪费诊断，给出了用户提供有用调试日志的特殊说明，但这可能增加用户报告能源问题的负担。 ## 2. 能源问题的常见模式 ### 2.1 能源问题与传感器或唤醒锁滥用的关联 通过对25个已修复能源问题的研究，发现64.0%（16个）是由于传感器或唤醒锁的滥用导致的。为了证实这一点，对402个应用的API使用情况进行分析： - 46.7%（14/30）使用传感器的开源应用和68.0%（17/25）获取唤醒锁的开源应用被确认存在能源问题。 - 51.1%（117/229）能源低效的商业应用使用传感器或唤醒锁。 ### 2.2 传感器或唤醒锁滥用的两种编码现象 #### 2.2.1 缺失传感器或唤醒锁停用 使用传感器时，应用需要向Android OS注册监听器，并在不需要时及时注销，否则会导致不必要的传感操作浪费电池能量。同样，获取唤醒锁后，应在计算完成后及时释放，否则会快速耗尽电池电量。例如，AndTweet应用在启动后台服务AndTweetService时获取了部分唤醒锁，但由于设计缺陷，该服务一直在后台运行，唤醒锁未及时释放，导致大量电池能量浪费。 #### 2.2.2 传感数据未充分利用 传感数据的获取需要消耗电池能量，应有效利用以产生可感知的用户利益。当应用程序逻辑复杂时，传感数据可能在某些执行中未得到充分利用，导致能源浪费。例如： - Geohash Droid应用在没有活动的远程监听器等待位置更新时，仍持续接收GPS坐标仅用于更新通知栏，造成能源浪费。开发者通过降低GPS传感速率解决了该问题。 - Osmdroid应用在用户切换到其他活动且未启用位置跟踪时，GPSService仍继续运行进行位置传感，收集的位置数据仅用于刷新不可见的地图，浪费大量能源。开发者通过根据位置跟踪模式有条件地禁用GPS传感来解决该问题。 从这些例子可以得出以下观察： - 定位传感数据未充分利用问题可以为优化应用能源消耗提供机会，应用可以停用相关传感器或降低传感速率。 - 检测此类问题需要跟踪传感数据如何转换为不同形式的程序数据以及如何被消耗。 - 传感数据未充分利用问题可能仅在某些应用状态下发生。 ## 3. 能源效率诊断方法概述 ### 3.1 诊断方法的整体思路 能源效率诊断基于动态信息流分析，其高级抽象如图所示： ```mermaid graph LR classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px; A[Java Pa ```