腾讯视频国际版（Android）电量测试方法研究与总结

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作者&＃xff1a;腾讯移动品质中心TMQ

1、研究背景&＃xff1a;

在2017年Google I/O大会上&＃xff0c;Google发布了Google Play管理中心的新功能&＃xff1a;Android vitals。当app在大量设备上运行时&＃xff0c;Android vitals会收集与应用性能相关的各种匿名数据&＃xff0c;比如&＃xff1a;与app稳定性相关的数据、app启动时间、电量使用情况、渲染时间以及权限遭拒等等&＃xff0c;这些数据会被分析整理后展示在Google Play管理中心的Android vitals dashboard中。Android vitals 中需要开发者重点关注的核心指标有&＃xff1a;crash率、ANR率、excessive wakeups&＃xff08;过渡唤醒&＃xff09;、stuck wake locks&＃xff08;唤醒锁定卡住&＃xff09;。其他指标&＃xff0c;需根据应用类型选择性关注&＃xff08;Android vitals中的指标总览见图1-1&＃xff09;。若app某些指标表现很差&＃xff0c;会影响用户体验&＃xff0c;并且会导致应用在Google Play商店中的等级很低、排名靠后&＃xff08;APP指标异常示例图见图1-2&＃xff09;。开发者可以通过分析Android vitals中提供的一些参照指标&＃xff0c;采取相应的措施来优化app。

图1-1 Android vitals平台检测指标总览

图1-2 某APP指标异常示例图

2、核心指标详细信息&＃xff1a;

要对APP的指标进行监控&＃xff0c;首先要明确该指标在Android vitals中是如何进行统计的&＃xff0c;这一节主要介绍电量相关核心指标的基本概念和计算方式。

2.1 Stuck partial wake locks&＃xff08;部分唤醒锁定卡住&＃xff09;

A.WakeLock&＃xff08;唤醒锁&＃xff09;基本概念&＃xff1a;

Android系统本身为了优化电量的使用&＃xff0c;会在没有操作时进入休眠状态, 来节省电量。为了便于开发(很多应用不可避免的希望在灭屏后还能运行一些事儿&＃xff0c;或是要保持屏幕一直亮着–比如播放视频)&＃xff0c;Android提供了一个PowerManager.WakeLock的东西。我们可以用WakeLock来保持CPU运行&＃xff0c;或是防止屏幕变暗/关闭&＃xff0c;让手机可以在用户不操作时依然可以做一些事儿。然而&＃xff0c;获取WakeLock很容易&＃xff0c;释放不好就会成为难题&＃xff0c;消耗电量。

例如我们获取了一个WakeLock来保持CPU运转&＃xff0c;做一个复杂运算并将数据上传到后台服务器, 然后释放该WakeLock。然而这个过程可能并不像我们想象的那么快&＃xff0c;可能因为比如服务器挂掉&＃xff0c;计算出了异常等等WakeLock没有释放。问题就来了&＃xff0c;CPU会一直得不到休眠&＃xff0c;而大大增加耗电。

唤醒锁可划分为并识别四种用户唤醒锁&＃xff1a;

自 API 等级 17 开始&＃xff0c;FULL_WAKE_LOCK 将被弃用。应用应使用FLAG_KEEP_SCREEN_ON。

相关链接&＃xff1a;https://developer.android.com/reference/android/os/PowerManager

B.Partial wake locks&＃xff08;部分唤醒锁&＃xff09;&＃xff1a;

部分唤醒锁可确保CPU正常运行&＃xff0c;但屏幕和键盘背光可以关闭。如果运行在后台的APP长时间持有某个部分唤醒锁&＃xff0c;就导致部分唤醒锁卡住。这种情况十分消耗设备电量&＃xff0c;因为它会阻止设备进入低电量状态。Android vitals重点关注了stuck partial wake locks这项指标&＃xff0c;当你的APP存在唤醒锁定卡住的现象时&＃xff0c;它会通过Play管理中心给出告警&＃xff08;APP出现部分唤醒锁定卡住示例图见图2-1&＃xff09;&＃xff0c;并从各个维度给出相关的详细统计图&＃xff08;如图2-2中给出每个工作时段后台wake lock最长持续时间分布图&＃xff09;。当出现以下情况时&＃xff0c;Android vitals会报告唤醒锁定卡住&＃xff1a;

1. 至少70%以上的battery sessions发生过至少一次、长达一小时以上的部分唤醒锁定。
2. 当只在后台运行时&＃xff0c;至少10%以上的battery sessions发生过至少一次、长达一小时以上的部分唤醒锁定。

&＃xff08;ps&＃xff1a;battery session指两次电池充满电之间的时间间隔&＃xff0c;Android vitals展示的battery sessions是所有app测试用户的battery session合计。&＃xff09;

相关链接&＃xff1a;https://developer.android.google.cn/topic/performance/vitals/wakelock

图2-1 某APP出现部分唤醒锁定卡住&＃xff08;后台&＃xff09;示例图

图2-2 每个工作时段后台wake lock最长持续时间的分布图

2.2 Excessive wakeups&＃xff08;过渡唤醒&＃xff09;

A.Wakeups 基本概念

Wakeups 是AlarmManager API中的一种机制&＃xff0c;开发者可以设置一个alarm在特定的时间来唤醒设备。当某个唤醒alarm触发&＃xff0c;设备会走出低电量模式&＃xff0c;在执行alarm的onRecieve&＃xff08;&＃xff09;或onAlarm&＃xff08;&＃xff09;方法的时候&＃xff0c;Alarm Manager会持有一个部分唤醒锁。如果wake alarms频繁触发&＃xff0c;会耗尽设备电量。Android vitals中展示了app的过渡唤醒次数。

Alarm有以下四种类型&＃xff1a;

1)RTC_WAKEUP

在指定的时刻&＃xff08;设置Alarm的时候&＃xff09;&＃xff0c;唤醒设备来触发Intent。

2)RTC

在一个显式的时间触发Intent&＃xff0c;但不唤醒设备。

3)ELAPSED_REALTIME

从设备启动后&＃xff0c;如果流逝的时间达到总时间&＃xff0c;那么触发Intent&＃xff0c;但不唤醒设备。流逝的时间包括设备睡眠的任何时间。注意一点的是&＃xff0c;时间流逝的计算点是自从它最后一次启动算起。

4)ELAPSED_REALTIME_WAKEUP

从设备启动后&＃xff0c;达到流逝的总时间后&＃xff0c;如果需要将唤醒设备并触发Intent。

在Android vitals中只列出了RTC_WAKEUP和ELAPSED_REALTIME_WAKEUP两种类型的唤醒数据&＃xff0c;Google会统计每小时发生10次以上wakeup的电池工作时段百分比&＃xff08;APP发生过渡唤醒示例见图2-3&＃xff09;。分别从应用版本、wakeup标记、设备、Android版本等几个维度统计每小时的Alarm Manager wakeup次数&＃xff08;每个工作时段中每小时的wackup分布图见图2-4&＃xff09;。

图2-3 某APP发生过渡唤醒示例图

图2-4 每个工作时段每小时wakeup次数分布图

3、测试方法研究

3.1 传统电量测试方法回顾

我们之前也对腾讯视频主线版本进行过电量测试&＃xff0c;之前关注的重点在于APP在各场景中耗电量是否正常&＃xff0c;是从比较宏观的角度去进行测试的&＃xff0c;采取的测试方法主要是物理仪器测试法和GT测试法。

A.物理仪器测试法&＃xff08;电流表等&＃xff09;

在保持电压恒定的情况下&＃xff0c;获取各场景平均电流值来统计系统耗电情况&＃xff0c;通过此方法可以从大体上看出APP电量消耗是否正常&＃xff0c;若仪器精度大&＃xff0c;此方法测出的电量值是最准确的。

缺陷&＃xff1a;此方法只能测试整个手机的电流&＃xff0c;不能区分APP&＃xff0c;受影响的因素多&＃xff0c;如屏幕亮度大小、音量大小等等&＃xff0c;要保证每次测试的环境完全一致是不可能的。

图3-1 物理仪器测电量

B.GT测试法

GT&＃xff08;随身调&＃xff09;是由MIG专项测试组自主研发的APP随身调测平台&＃xff0c;它是直接运行在手机上的“集成调测环境”(IDTE, Integrated Debug Environment)。利用GT&＃xff0c;仅凭一部手机&＃xff0c;无需连接电脑&＃xff0c;您即可对APP进行快速的性能测试(CPU、内存、流量、电量、帧率/流畅度等等)、开发日志的查看、Crash日志查看、网络数据包的抓取、APP内部参数的调试、真机代码耗时统计等。

通过GT&＃xff0c;可以采集手机耗电量相关数据&＃xff1a;电流、电压、电量、温度等&＃xff0c;通过分析这些数据&＃xff0c;可以对整个手机的电量使用情况进行分析。

缺点&＃xff1a;和物理仪器测试方法一样&＃xff0c;采用GT测试也只能获取到整个手机的电量数据&＃xff0c;无法只关注单独APP&＃xff0c;且受各种因素影响较大。

3.2 国际版电量测试方法预研

由于国际版APP在Google Play上发布&＃xff0c;我们做电量测试不仅仅需要关注整个APP的电量使用情况是否正常&＃xff0c;还需要关注APP持有 wack lock和使用alarm的情况。因此&＃xff0c;传统的电量测试方法已经无法满足我们的需求&＃xff0c;我们需要在此基础上增加额外的测试方法。

A.Batterystats/ bugreport

Android5.0后&＃xff0c;电量数据可通过dumpsys batterystats获取。Android系统统计耗电量的基本公式是W&＃61;UIt。在手机中&＃xff0c;U一般恒定不变&＃xff0c;因此可以单独通过Q&＃xff08;电容量&＃xff09;&＃61;I*t来表示电量。核心类BatterStatsImpl提供App各部件运行时间、PowerProfile提供部件电流数值。Android部件电流信息存于&＃xff1a;power_profile.xml文件中&＃xff0c;每个OEM厂商都有私有的power_profile.xml文件&＃xff0c;PowerProfile通过读取该文件获取访问部件电流数值&＃xff08;图3-3是samsung某型号的power_profile.xml&＃xff09;。Android系统以uid为单位&＃xff0c;依次统计每个apk的使用cpu使用耗电量、wake lock耗电量、移动数据耗电量、wifi数据耗电量、wifi维持耗电量、wifi扫描耗电量、各传感器耗电量。其中wake lock消耗的电量只统计了持有Partial wake lock的耗电量&＃xff0c;正好是我们需要关注的唤醒类型&＃xff0c;因此我们可以通过分析batterystats获得的电量数据来测试app持有Partial wake lock情况。

Android为了方便开发人员分析整个系统平台和某个app在运行一段时间之内的所有信息&＃xff0c;专门开发了bugreport工具。bugreport文件中记录了系统允许过程中的各种log信息&＃xff0c;其中也包括了耗电量信息。通过分析bugreport中的电量相关数据也能获取APP持有Partial wake lock的信息。

ps&＃xff1a;Uid与App关系&＃xff1a;2个App签名和sharedUserId相同&＃xff0c;则在运行时&＃xff0c;他们拥有相同Uid。就是说processAppUsage统计的可能是多个App的耗电量数据&＃xff0c;对于普通App&＃xff0c;出现这种情况的几率较少&＃xff0c;而对于Android系统应用则较为常见。

图3-2 wack lock耗电量计算源代码

图3-3 sumsung某型号power_profile.xml

数据准备&＃xff1a;

• 先断开adb服务&＃xff0c;然后开启adb服务。

(1)adb kill-server

(2)adb start-server

由于开发时做电量记录时会打开很多可能造成冲突的东西&＃xff0c;为了保险起见&＃xff0c;重启adb命令。

• 重置电池数据、收集数据

(3) adb shell dumpsys batterystats --enable full-wake-history

(4) adb shell dumpsys batterystats --reset

(5) adb shell logcat -c

通过以上命令来打开电池数据的获取以及重置&＃xff0c;清除干扰的数据&＃xff0c;清除历史日志。

• 获取电量报告

把数据线拔掉&＃xff0c;防止数据线造成充放电数据干扰。然后做一些测试的case&＃xff0c;经过一段时间后&＃xff0c;重新连接手机确认adb连上了&＃xff0c;运行以下命令来将bugreport的信息保存到txt文件中。

(6) adb bugreport >D:/bugreport.txt

或者用下面的命令也可以&＃xff0c;官网上记述的内容&＃xff0c;经实践&＃xff0c;无法被读取…

(7) adb shell dumpsys batterystats > batterystats.txt

(8) adb shell dumpsys batterystats > com.example.app(包名) >batterystats.txt

ps&＃xff1a;在此注意一定要等到该条命令执行完(稍微会有些慢)后&＃xff0c;再打开bugreport.txt文件&＃xff0c;之前遇到过没有导出完&＃xff0c;就点开&＃xff0c;信息缺失的情况&＃xff0c;导致无法成功生成图表。

B.battery historian

生成的bugreport文件有的时候异常庞大&＃xff0c;能够达到15M&＃43;&＃xff0c;想一想对于一个txt文本格式的文件内容长度达到了15M&＃43;是一个什么概念&＃xff0c;如果使用文本工具打开查看将是一个噩梦。因此google针对android 5.0&＃xff08;api 21&＃xff09;以上的系统开发了一个叫做battery historian的分析工具&＃xff0c;这个工具就是用来解析这个txt文本文件&＃xff0c;然后使用web图形的形式展现出来&＃xff0c;这样出来的效果更加人性化&＃xff0c;更加可读。我们可以使用该工具对bugreport文件进行解析&＃xff0c;更轻松的获取电量相关数据。

battery historian的安装可以参考以下链接&＃xff1a;

https://github.com/google/battery-historian

https://developer.android.com/studio/profile/battery-historian

也可以直接使用在线版本&＃xff1a;

https://bathist.ef.lc/

数据分析&＃xff1a;

&＃xff08;1&＃xff09;选择腾讯视频app

&＃xff08;2&＃xff09;Wacklocks表格中展示app持有的wacklock&＃xff0c;持有时间及数量&＃xff0c;通过这个表格我们可以看到我们APP是否有持有一小时以上的wack_lock。

&＃xff08;3&＃xff09;Wakeup alarm info表格中展示了APP运行过程中触发的wakeup alarm名字和个数&＃xff0c;通过该分析工具也可以统计app的闹钟唤醒次数。

C.QAPM

QAPM是SNG开发的致力于解放专项测试人员的工具平台&＃xff0c;该平台带有电量监控功能&＃xff0c;在电量个例菜单中会统计前台30分钟、后台5分钟两个场景下的wacklock持有信息。该平台上的数据可以作为我们电量测试的参考对象&＃xff0c;具体的统计方法还需后续深入了解。

D.dumpsys命令

Android提供的dumpsys工具能够用于查看感兴趣的系统服务信息与状态&＃xff0c;手机连接电脑后能够直接命令行运行adb shell dumpsys 查看电池、电量相关信息。

• adb shell dumpsys power

通过该条命令可以看到手机中所有的wack_lock持有信息

• adb shell dumpsys alarm

此命令会提供设备上的alarm系统服务相关信息。其中Alarm Stats列出了应用设置alarm的情况&＃xff0c;其中有系统被该应用所有alarm消耗的时间以及被闹钟唤醒的次数。可以通过获取一小时内的电量数据来分析用户在每小时的唤醒次数。

相关链接&＃xff1a;https://blog.csdn.net/memoryjs/article/details/48709183

该方法与通过burgreport文件统计电量信息类似&＃xff0c;都是通过Android系统中提供的工具来输出电量的消耗情况&＃xff0c;且该种方式输出的报告也比较复杂&＃xff0c;可读性查&＃xff0c;可在测试过程中作为参考。

4、国际版电量测试方法总结与实践

4.1 测试方法总结

1. 根据上一节的测试方法研究&＃xff0c;我们打算首先用GT测试各个场景中APP电量消耗是否有异常。
2. 接下来采用battery historian分析工具对手机里获取的bugreport文件进行分析&＃xff0c;统计app中持有超过一小时的wack_lock和一小时内发生的wackup数。
3. QAPM中采集到的数据作为我们的辅助分析数据&＃xff0c;我们可以比较两份数据&＃xff0c;看我们通过battery historian统计的wack_lock数据是否准确。
4. 我们也可以通过使用dumpsys命令&＃xff0c;查看app电量相关信息作为测试辅助方法。

4.2 测试方法实践

腾讯视频国际版1.0.0已经发布&＃xff0c;我们已经使用该方法对其进行了一次电量测试&＃xff0c;具体测试过程如下&＃xff1a;

A.GT测试&＃xff1a;

测试场景&＃xff1a;启动-播放-前台静置

测试机器&＃xff1a;nexus

测试结果分析&＃xff1a;

1. 从以下电流趋势变化图中可以看出&＃xff0c;播放过程和前台静置过程&＃xff0c;电流曲线平稳&＃xff0c;无较大波动&＃xff0c;无明显异常。
2. 从播放到退出播放前台静置&＃xff0c;使用电流明显变小&＃xff0c;符合预期。

B.Battery Historian测试&＃xff1a;

测试场景&＃xff1a;

1. app前台静置2小时
2. app后台静置2小时
3. 全屏播放2小时

测试型号&＃xff1a;

• Y7 Pro 2018 &＃xff08;LDN-LX2&＃xff09;
• OPPO F7 &＃xff08;CPH1819&＃xff09;

测试结果分析&＃xff1a;

1. 三个场景中&＃xff0c;仅播放场景下会持有WindowManager这个wakelock超过1小时以上。而Android Vitals中关注的是app运行在后台时&＃xff0c;长时间持有部分唤醒锁的情况&＃xff0c;播放这个场景可以排除在外&＃xff0c;因此得出结论&＃xff0c;国际版APP持有唤醒锁情况正常。

\2. 测试过程中没有统计到alarm数据&＃xff0c;说明国际版APP暂时没有使用到AlarmManager定时任务。

C.测试结论&＃xff1a;

1. GT电流测试显示国际版APP各应用场景电量使用情况正常。

\2. Battery Historian分析电量数据得出&＃xff0c;前台静置、后台静置、播放三个场景中仅播放场景会持有wack lock1小时以上&＃xff0c;不属于Android Vitals统计范畴&＃xff0c;不会影响到国际版APP在Google Play商店的排名。

5、总结与展望

由于腾讯视频国际版目前功能比较少&＃xff0c;用到wack_lock和alarm的情况比较少&＃xff0c;我们只测试了前台静置、后台静置、播放三个场景&＃xff0c;电量测试的结果也显示APP电量使用情况正常&＃xff0c;无部分唤醒锁定卡住和过渡唤醒的情况出现&＃xff0c;后续国际版功能会日渐丰富&＃xff0c;可能需要补充push、下载等测试场景&＃xff0c;持有wack_lock和alarm的情况也会更加复杂&＃xff0c;因此我们会根据实际情况不断改进和完善我们的电量测试方法。

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