BatteryStatsService（為書寫方便，以后簡稱BSS）主要功能是收集系統中各模塊和應用進程用電量情況。抽象地說，BSS就是一塊電表，不過這塊電表不只是顯示總的耗電量，而是分門別類地顯示耗電量，力圖做到更為精準。 和其他服務不太一樣的是，BSS的創建和注冊是在ActivityManagerService中進行的，相關代碼如下： **ActivityManagerService.java::ActivityManagerService構造函數** ~~~ private ActivityManagerService() { ......//創建BSS對象，傳遞一個File對象，指向/data/system/batterystats.bin mBatteryStatsService= new BatteryStatsService(new File( systemDir, "batterystats.bin").toString()); } ~~~ **ActivityManagerService.java::main** ~~~ //調用BSS的publish函數，在內部將其注冊到ServiceManager m.mBatteryStatsService.publish(context); ~~~ 下面來分析BSS的構造函數，見識一下這塊電表的樣子。 1. BatteryStatsService介紹 讓人大跌眼鏡的是，BSS其實只是一個殼，具體功能委托BatteryStatsImpl（以后簡稱BSImpl）來實現，代碼如下： **BatteryStatsService.java::BatteryStatsService構造函數** ~~~ BatteryStatsService(String filename) { mStats = new BatteryStatsImpl(filename); } ~~~ 圖5-2展示了BSS及BSImpl的家族圖譜。 :-:  圖5-2 BSS及BSImpl家族圖譜 由圖5-2可知： - BSS通過成員變量mStats指向一個BSImpl類型的對象。 - BSImpl從BatteryStats類派生。更重要的是，該類實現了Parcelable接口，由此可知，BSImpl對象的信息可以寫到Parcel包中，從而可通過Binder在進程間傳遞。實際上，在Android手機的設置中查到的用電信息就是來自BSImpl的。 BSS的getStatistics函數提供了查詢系統用電信息的接口，代碼如下： ~~~ public byte[] getStatistics() { mContext.enforceCallingPermission(//檢查調用進程是否有BATTERY_STATS權限 android.Manifest.permission.BATTERY_STATS, null); Parcel out= Parcel.obtain(); mStats.writeToParcel(out, 0);//將BSImpl信息寫到數據包中 byte[]data = out.marshall();//序列化為一個buffer，然后通過Binder傳遞 out.recycle(); returndata; } ~~~ 由此可以看出，電量統計的核心類是BSImpl，下面就來分析它。 2. 初識BSImpl BSImpl功能是進行電量統計，那么是否存在計量工具呢？答案是肯定的，并且BSImpl使用了不止一種的計量工具。 （1） 計量工具和統計對象介紹 BSImpl一共使用了4種計量工具，如圖5-3所示。 :-:  圖5-3 計量工具圖例 由圖5-3可知： - 一共有兩大類計量工具，Counter用于計數，Timer用于計時。 - BSImpl實現了StopwatchTimer（即所謂的秒表）、SamplingTimer（抽樣計時）、Counter和SamplingCounter（抽樣計數）等4個具體的計量工具。 - BSImpl中定義了一個Unpluggable接口。當手機插上USB線充電（不論是由AC還是由USB供電）時，該接口的plug函數被調用。反之，當拔去USB線時，該接口的unplug函數被調用。設置這個接口的目的是為了滿足BSImpl對各種情況下系統用電量的統計要求。關于Unpluggable接口的作用，在后續內容中可以能見到。 雖然只有4種計量工具（筆者覺得已經相當多了），但是可以在很多地方使用它們。下面先來認識部分被掛牌要求統計用電量的對象，如表5-5所示。 :-:  表5-5 用電量統計項 表5-5中的電量統計項已經夠多了吧？還不止這些，為了做到更精確，Android還希望能統計每個進程在各種情況下的耗電量。這是一項龐大的工程，怎么做到的呢？來看下一節的內容。 （2） BatteryStats.Uid介紹 在Android 4.0中，和進程相關的用電量統計并非以單個PID為劃分單元，而是以Uid為組，相關類結構如圖5-4所示。 :-:  圖5-4 BatteryStats.Uid家族 由圖5-4可知： - Wakelock用于統計該Uid對應進程使用wakeLock的情況。 - Proc用于統計Uid中某個進程的電量使用情況。 - Pkg用于統計某個特定Package的使用情況，其內部類Serv用于統計該Pkg中Service的用電情況。 - Sensor用于統計傳感器用電情況。 基于以上的了解，以后分析將會輕松很多，下面來分析它的代碼。 3. BSImpl流程分析 （1） 構造函數分析 先分析構造函數，代碼如下： **BatteryStatsImpl.java::BatteryStatsImpl構造函數** ~~~ public BatteryStatsImpl(String filename) { //JournaledFile為日志文件對象，內部包含兩個文件，原始文件和臨時文件。目的是雙備份， //以防止在讀寫過程中文件信息丟失或出錯 mFile =new JournaledFile(new File(filename), new File(filename + ".tmp")); mHandler= new MyHandler();//創建一個Handler對象 mStartCount++; //創建表5-5中的用電統計項對象 mScreenOnTimer = new StopwatchTimer(null, -1, null, mUnpluggables); for (inti=0; i<NUM_SCREEN_BRIGHTNESS_BINS; i++) { mScreenBrightnessTimer[i] = new StopwatchTimer(null, -100-i, null, mUnpluggables); } mInputEventCounter = new Counter(mUnpluggables); ...... mOnBattery= mOnBatteryInternal = false;//設置這兩位成員變量為false initTimes();//①初始化統計時間 mTrackBatteryPastUptime = 0; mTrackBatteryPastRealtime = 0; mUptimeStart= mTrackBatteryUptimeStart = SystemClock.uptimeMillis()* 1000; mRealtimeStart= mTrackBatteryRealtimeStart = SystemClock.elapsedRealtime()* 1000; mUnpluggedBatteryUptime = getBatteryUptimeLocked(mUptimeStart); mUnpluggedBatteryRealtime = getBatteryRealtimeLocked(mRealtimeStart); mDischargeStartLevel = 0; mDischargeUnplugLevel = 0; mDischargeCurrentLevel = 0; initDischarge(); //②初始化和電池level有關的成員變量 clearHistoryLocked();//③刪除用電統計的歷史記錄 } ~~~ 要看懂這段代碼比較困難，主要原因是變量太多，并且沒有注釋說明。只能根據名字來推測了。在以上代碼中除了計量工具外，還出現了三大類變量： - 用于統計時間的變量，例如mUptimeStart、mTrackBatteryPastUptime等。這些參數的初始化函數為initTimes。注意，系統時間分為uptime和realtime。uptime和realtime的時間起點都從系統啟動開始算（since the system was booted），但是uptime不包括系統休眠時間，而realtime包括系統休眠時間[^platform]。 - 用于記錄各種情況下電池電量的變量，如mDischargeStartLevel、mDischargeCurrentLevel等，這些成員變量的初始化函數為initDischarge。 - 用于保存歷史記錄的HistroryItem，在clearHistoryLocked函數中初始化，主要有mHistory、mHistoryEnd等成員變量（這些成員在clearHistoryLocked函數中出現）。 上述這些成員變量的具體作用，只有通過后文的分析才能弄清楚。這里先介紹StopwacherTimer。 ~~~ //調用方式 mPhoneSignalScanningTimer = newStopwatchTimer(null, -200+1, null,mUnpluggables); //mUnpluggables類型為ArrayList<Unpluggable>，用于保存插拔USB線時需要對應更新用電 //信息的統計對象 // StopwatchTimer的構造函數 StopwatchTimer(Uid uid, int type,ArrayList<StopwatchTimer> timerPool, ArrayList<Unpluggable>unpluggables) { //在本例中，uid為0，type為負數，timerPool為空，unpluggables為mUnpluggables super(type, unpluggables); mUid =uid; mTimerPool = timerPool; } // Timer的構造函數 Timer(int type, ArrayList<Unpluggable>unpluggables) { mType =type; mUnpluggables = unpluggables; unpluggables.add(this); } ~~~ 在StopwatchTimer中比較難理解的就是unpluggables，根據注釋說明，當拔插USB線時，需要更新用電統計的對象，應該將其加入到mUnpluggables數組中。 在啟動秒表時，調用它的startRunningLocked函數，并傳入BSImpl實例，代碼如下： ~~~ void startRunningLocked(BatteryStatsImpl stats) { if(mNesting++ == 0) {//嵌套調用控制 // getBatteryRealtimeLocked函數返回總的電池使用時間 mUpdateTime = stats.getBatteryRealtimeLocked( SystemClock.elapsedRealtime()* 1000); if (mTimerPool != null) {//不討論這種情況 } mCount++; mAcquireTime = mTotalTime;//計數控制，請讀者閱讀相關注釋說明 } } ~~~ 當停用秒表時，調用它的stopRunningLocked函數，代碼如下： ~~~ void stopRunningLocked(BatteryStatsImpl stats) { if (mNesting == 0) { return; //嵌套控制 } if(--mNesting == 0) { if(mTimerPool != null) {//不討論這種情況 }else { final long realtime = SystemClock.elapsedRealtime() * 1000; //計算此次啟動/停止周期的時間 final long batteryRealtime = stats.getBatteryRealtimeLocked(realtime); mNesting = 1; //mTotalTime代表從啟動開始該秒停表一共記錄的時間 mTotalTime = computeRunTimeLocked(batteryRealtime); mNesting = 0; } if (mTotalTime == mAcquireTime) mCount--; } } ~~~ 在StopwatchTimer中定義了很多的時間參數，無非就是用于記錄各種時間，例如總耗時、最近一次工作周期的耗時等。如果不是工作需要（例如研究Settings應用中和BatteryInfo相關的內容），讀者僅需了解它的作用即可。 （2） ActivityManagerService和BSS交互 ActivityManagerService創建BSS后，還要進行幾項操作，具體代碼分別如下： **ActivityManagerService.java::ActivityManagerService構造函數** ~~~ mBatteryStatsService = new BatteryStatsService(newFile( systemDir, "batterystats.bin").toString()); //操作通過BSImpl創建的JournaledFile文件 mBatteryStatsService.getActiveStatistics().readLocked(); mBatteryStatsService.getActiveStatistics().writeAsyncLocked(); //BSImpl的getIsOnBattery返回mOnBattery變量，初始化值為false mOnBattery= DEBUG_POWER ? true : mBatteryStatsService.getActiveStatistics().getIsOnBattery(); //設置回調，該回調也是用于信息統計，只能留到介紹ActivityManagerService時再來分析了 mBatteryStatsService.getActiveStatistics().setCallback(this); ~~~ **ActivityManagerService.java::main函數** ~~~ m.mBatteryStatsService.publish(context); ~~~ **BatteryStatsService.java::publish** ~~~ public void publish(Context context) { mContext =context; //注意，BSS服務叫做batteryinfo，而BatteryService服務叫做battery ServiceManager.addService("batteryinfo", asBinder()); //PowerProfile見下文解釋 mStats.setNumSpeedSteps(new PowerProfile(mContext).getNumSpeedSteps()); //設置通信信號掃描超時時間 mStats.setRadioScanningTimeout(mContext.getResources().getInteger( com.android.internal.R.integer.config_radioScanningTimeout) * 1000L); } ~~~ 在以上代碼中，比較有意思的是PowerProfile類，它將解析Android 4.0源碼/frameworks/base/core/res/res/xml/power_profile.xml文件。此XML文件存儲的是各種操作（和硬件相關）的耗電情況，如圖5-5所示。 :-:  圖5-5 PowerProfile文件示例 由圖5-5可知，該文件保存了各種操作的耗電情況，以mAh（毫安）為單位。PowerProfile的getNumSpeedSteps將返回CPU支持的頻率值，目前在該XML中只定義了一個值，即400MHz。 注意在編譯時，各廠家會將特定硬件平臺的power_profile.xml復制到輸出目錄。此處展示的power_profile.xml和硬件平臺無關。 （3） BatteryService和BSS交互 BatteryService在它的processValues函數中和BSS交互，代碼如下： **BatteryService.java** ~~~ private void processValues() { ...... mBatteryStats.setBatteryState(mBatteryStatus,mBatteryHealth, mPlugType, mBatteryLevel, mBatteryTemperature,mBatteryVoltage); } ~~~ BSS的工作由BSImpl來完成，所以直接setBatteryState函數的代碼： **BatteryStatsImpl.java::setBatteryState** ~~~ public void setBatteryState(int status, inthealth, int plugType, int level, int temp, int volt) { synchronized(this) { boolean onBattery = plugType == BATTERY_PLUGGED_NONE;//判斷是否為電池供電 intoldStatus = mHistoryCur.batteryStatus; ...... if(onBattery) { //mDischargeCurrentLevel記錄當前使用電池供電時的電池電量 mDischargeCurrentLevel = level; mRecordingHistory = true;//mRecordingHistory表示需要記錄一次歷史值 } //此時,onBattery為當前狀態，mOnBattery為歷史狀態 if(onBattery != mOnBattery) { mHistoryCur.batteryLevel = (byte)level; mHistoryCur.batteryStatus = (byte)status; mHistoryCur.batteryHealth = (byte)health; ......//更新mHistoryCur中的電池信息 setOnBatteryLocked(onBattery, oldStatus, level); } else { boolean changed = false; if (mHistoryCur.batteryLevel != level) { mHistoryCur.batteryLevel = (byte)level; changed = true; } ......//判斷電池信息是否發生變化 if (changed) {//如果發生變化，則需要增加一次歷史記錄 addHistoryRecordLocked(SystemClock.elapsedRealtime()); } } if (!onBattery && status == BatteryManager.BATTERY_STATUS_FULL){ mRecordingHistory = false; } } } ~~~ setBatteryState函數的工作主要有兩項： - 判斷當前供電狀態是否發生變化，由onBattery和mOnBattery進行比較。其中onBattery用于判斷當前是否為電池供電，mOnBattery為上次調用該函數時得到的判斷值。如果供電狀態發生變化（其實就是經歷一次USB拔插過程），則調用setOnBatteryLocked函數。 - 如果供電狀態未發生變化，則需要判斷電池信息是否發生變化，例如電量和電壓等。如果發生變化，則調用addHistoryRecordLocked。該函數用于記錄一次歷史信息。 接下來看setOnBatteryLocked函數的代碼： **BatteryStatsImpl.java::setOnBatteryLocked** ~~~ void setOnBatteryLocked(boolean onBattery, intoldStatus, int level) { boolean doWrite = false; //發送一個消息給mHandler，將在內部調用ActivityManagerService設置的回調函數 Message m= mHandler.obtainMessage(MSG_REPORT_POWER_CHANGE); m.arg1 =onBattery ? 1 : 0; mHandler.sendMessage(m); mOnBattery = mOnBatteryInternal = onBattery; longuptime = SystemClock.uptimeMillis() * 1000; longmSecRealtime = SystemClock.elapsedRealtime(); longrealtime = mSecRealtime * 1000; if(onBattery) { //關于電量信息統計，有一個值得注意的地方：當oldStatus為滿電狀態，或當前電量 //大于90，或mDischargeCurrentLevel小于20并且當前電量大于80時，要清空統計 //信息，以開始新的統計。也就是說在滿足特定條件的情況下，電量使用統計信息會清零并重 //新開始。讀者不妨用自己手機一試 if(oldStatus == BatteryManager.BATTERY_STATUS_FULL || level >= 90 || (mDischargeCurrentLevel < 20 && level >= 80)) { doWrite = true; resetAllStatsLocked(); mDischargeStartLevel = level; } //讀取/proc/wakelock文件，該文件反映了系統wakelock的使用狀態， //感興趣的讀者可自行研究 updateKernelWakelocksLocked(); mHistoryCur.batteryLevel = (byte)level; mHistoryCur.states &= ~HistoryItem.STATE_BATTERY_PLUGGED_FLAG; //添加一條歷史記錄 addHistoryRecordLocked(mSecRealtime); //mTrackBatteryUptimeStart表示使用電池的開始時間，由uptime表示 mTrackBatteryUptimeStart = uptime; // mTrackBatteryRealtimeStart表示使用電池的開始時間，由realtime表示 mTrackBatteryRealtimeStart = realtime; //mUnpluggedBatteryUptime記錄總的電池使用時間（不論中間插拔多少次） mUnpluggedBatteryUptime = getBatteryUptimeLocked(uptime); // mUnpluggedBatteryRealtime記錄總的電池使用時間 mUnpluggedBatteryRealtime = getBatteryRealtimeLocked(realtime); //記錄電量 mDischargeCurrentLevel =mDischargeUnplugLevel = level; if(mScreenOn) { mDischargeScreenOnUnplugLevel = level; mDischargeScreenOffUnplugLevel = 0; }else { mDischargeScreenOnUnplugLevel = 0; mDischargeScreenOffUnplugLevel = level; } mDischargeAmountScreenOn = 0; mDischargeAmountScreenOff = 0; //調用doUnplugLocked函數 doUnplugLocked(mUnpluggedBatteryUptime, mUnpluggedBatteryRealtime); }else { ......//處理使用USB充電的情況，請讀者在上面討論的基礎上自行分析 } ......//記錄信息到文件 } } ~~~ doUnplugLocked函數將更新對應信息，該函數比較簡單，無須贅述。另外，addHistoryRecordLocked函數用于增加一條歷史記錄（由HistoryItem表示），讀者也可自行研究。 從本節的分析可知，Android將電量統計分得非常細，例如由電池供電的情況需要統計，由USB/AC充電的情況也要統計，因此有setBatteryState函數的存在。 （4） PowerManagerService和BSS交互 PMS和BSS交互是最多的，此處以noteScreenOn和noteUserActivity為例，來介紹BSS到底是如何統計電量的。 先來看noteScreenOn函數。當開啟屏幕時，PMS會調用BSS的noteScreenOn以通知屏幕開啟，該函數在內部調用BSImpl的noteScreenOnLocked，其代碼如下： **BatteryStatsImpl.java::noteScreenOnLocked** ~~~ public void noteScreenOnLocked() { if(!mScreenOn) { mHistoryCur.states |= HistoryItem.STATE_SCREEN_ON_FLAG; //增加一條歷史記錄 addHistoryRecordLocked(SystemClock.elapsedRealtime()); mScreenOn = true; //啟動mScreenOnTime秒停表，內部就是記錄時間，讀者可自行研究 mScreenOnTimer.startRunningLocked(this); if(mScreenBrightnessBin >= 0)//啟動對應屏幕亮度的秒停表（參考表5-5） mScreenBrightnessTimer[mScreenBrightnessBin].startRunningLocked(this); //屏幕開啟也和內核WakeLock有關，所以這里一樣要更新WakeLock的用電統計 noteStartWakeLocked(-1, -1, "dummy", WAKE_TYPE_PARTIAL); if(mOnBatteryInternal) updateDischargeScreenLevelsLocked(false, true); } } ~~~ 再來看noteUserActivity，當有輸入事件觸發PMS的userActivity時，該函數被調用,代碼如下,： **BatteryStatsImpl.java::noteUserActivityLocked** ~~~ //BSS的noteUserActivity將調用BSImpl的noteUserActivityLocked public void noteUserActivityLocked(int uid, intevent) { getUidStatsLocked(uid).noteUserActivityLocked(event); } ~~~ 先是調用getUidStatsLocked以獲取一個Uid對象，如果該Uid是首次出現的，則要在內部創建一個Uid對象。直接來了解Uid的noteUserActivityLocked函數： ~~~ public void noteUserActivityLocked(int type) { if(mUserActivityCounters == null) { initUserActivityLocked(); } if (type< 0) type = 0; else if(type >= NUM_USER_ACTIVITY_TYPES) type= NUM_USER_ACTIVITY_TYPES-1; // noteUserActivityLocked只是調用對應type的Counter的stepAtomic函數 //每個Counter內部都有個計數器，stepAtomic使該計數器增1 mUserActivityCounters[type].stepAtomic(); } ~~~ mUserActivityCounters為一個7元Counter數組，該數組對應7種不同的輸入事件類型，在代碼中，由BSImpl的成員變量USER_ACTIVITY_TYPES表示，如下所示： ~~~ static final String[] USER_ACTIVITY_TYPES = { "other", "cheek", "touch","long_touch", "touch_up", "button", "unknown" }; ~~~ 另外，在LocalPowerManager中，也定義了相關的type值，如下所示： **LocalPowerManager.java** ~~~ public interface LocalPowerManager { publicstatic final int OTHER_EVENT = 0; publicstatic final int BUTTON_EVENT = 1; publicstatic final int TOUCH_EVENT = 2; //目前只使用這三種事件 ...... } ~~~ [^platform]: 讀者可閱讀SDK文檔中關于SystemClock類的說明。