Android 耗电统计：城市能源管理的 "电力侦探" 故事

一、城市能源管理局：耗电统计概述

在 Android 城市中，有一个 "能源管理局" 负责统计所有组件的耗电量，生成 "软件耗电排行榜" 和 "硬件耗电排行榜"。这就像城市里的电力公司统计每个工厂和公共设施的用电量。

核心 "能源档案" 与 "计量员"

power_profile.xml：城市的 "能源价格表"，记录 CPU、WiFi 等组件的耗电参数（如不同频率的功耗值）
PowerProfile.java：读取 "价格表" 的工具，提供各组件的基础功耗数据
BatteryStatsHelper.java：总计量员，汇总所有组件的耗电量
BatterySipper.java：耗电记录单，记录每个 "工厂" 的耗电详情

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// 能源管理局的核心工作流程（简化示意）
public class EnergyManager {
    PowerProfile priceList = new PowerProfile("power_profile.xml"); // 能源价格表
    BatteryStatsHelper meter = new BatteryStatsHelper(priceList); // 总计量员
    
    void calculateEnergy() {
        meter.processAppUsage(); // 统计软件工厂耗电
        meter.processMiscUsage(); // 统计公共设施耗电
        printEnergyRanking(); // 生成耗电排行榜
    }
}

二、软件工厂耗电：各 "工厂" 的能源消耗

1. CPU 工厂：城市里的主力工厂

不同 "开工强度" 的耗电：CPU 工厂有不同的生产线速度（频率），速度越高耗电越多
耗电计算：根据各频率的运行时间占比 × 对应功耗，就像工厂按不同速度生产的用电时长

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// CPU工厂耗电计算（简化）
public class CpuPowerCalculator {
    double[] powerAtSpeeds; // 各频率的功耗值（来自价格表）
    long[] timeAtSpeeds; // 各频率的运行时间
    
    double calculate() {
        long totalTime = sum(timeAtSpeeds);
        double totalPower = 0;
        for (int i = 0; i < powerAtSpeeds.length; i++) {
            double ratio = (double)timeAtSpeeds[i] / totalTime;
            totalPower += ratio * powerAtSpeeds[i] * totalTime; // 占比×功耗×总时间
        }
        return totalPower / (60*60*1000); // 转换为mAh
    }
}

2. Wakelock 工厂：加班的生产线

耗电逻辑：Wakelock 相当于工厂的 "加班时间"，加班越久耗电越多
计算方式：加班时长 × 单位时间功耗，就像工厂加班的额外电费

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// Wakelock加班耗电计算
public class WakelockPowerCalculator {
    double powerPerHour; // 每小时加班功耗（来自价格表）
    
    double calculate(long workTimeMs) {
        // 加班时间（毫秒）× 单位功耗 ÷ 总时间单位
        return (workTimeMs * powerPerHour) / (1000*60*60);
    }
}

3. WiFi 通信塔：城市的通信网络

两种 "通信模式" ：
- 精确计量模式：根据 idle/rx/tx 时间分别计算（需硬件支持）
- 估算模式：根据数据包数量和运行时间估算（默认模式）
耗电公式：不同模式下的通信时间 / 数据包 × 对应功耗

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// WiFi通信塔耗电计算（估算模式）
public class WifiPowerEstimator {
    double powerPerPacket; // 每个数据包功耗
    double powerOnPerHour; // 开启状态每小时功耗
    
    double calculate(long packetCount, long runningTimeMs) {
        // 数据包耗电 + 开启状态耗电
        return (packetCount * powerPerPacket) + 
               (runningTimeMs * powerOnPerHour) / (1000*60*60);
    }
}

4. 其他 "工厂" 耗电

Camera 工厂：开启时间 × 相机功耗（像工厂的特殊设备开机耗电）
Flashlight 工厂：开启时间 × 闪光灯功耗（特殊设备的耗电）
Sensor 工厂：GPS 等传感器的工作时间 × 对应功耗（工厂的监测设备耗电）

三、城市公共设施耗电：硬件排行榜

1. 屏幕照明系统：城市的灯光

耗电逻辑：屏幕亮度和开启时间决定耗电量，就像城市灯光的亮度和开灯时长
计算方式：不同亮度区间的时间 × 对应功耗，汇总后得到总耗电

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// 屏幕照明耗电计算
public class ScreenPowerCalculator {
    double basePower; // 基础亮度功耗
    double fullPower; // 最高亮度功耗
    long[] brightnessTime; // 各亮度区间的时间（5个区间）
    
    double calculate() {
        double power = basePower * totalOnTime;
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            // 亮度区间功耗 = 该区间时间 × （i+0.5）/5 × 最高功耗
            double brightnessPower = brightnessTime[i] * 
                    fullPower * (i + 0.5f) / 5;
            power += brightnessPower;
        }
        return power / (60*60*1000);
    }
}

2. CPU Idle：工厂的停工时间

耗电逻辑：CPU 空闲时间 × 空闲功耗，就像工厂停工时的基础耗电
计算方式：空闲时长 × 单位时间空闲功耗

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// CPU停工耗电计算
public class IdlePowerCalculator {
    double idlePowerPerHour; // 每小时空闲功耗
    
    double calculate(long idleTimeMs) {
        return (idleTimeMs * idlePowerPerHour) / (1000*60*60);
    }
}

3. 通话网络：城市的电话系统

耗电逻辑：通话时间 × 通话功耗，就像城市电话网络的使用耗电
计算方式：通话时长 × 单位时间通话功耗

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// 通话网络耗电计算
public class PhonePowerCalculator {
    double callPowerPerHour; // 每小时通话功耗
    
    double calculate(long callTimeMs) {
        return (callTimeMs * callPowerPerHour) / (1000*60*60);
    }
}

四、能源优化：城市节能指南

1. 工厂优化：应用耗电优化

减少 "加班" ：避免 Wakelock 长时间持有（减少工厂无效加班）
合理使用 "通信塔" ：WiFi 不用时及时关闭（通信塔不用时断电）
优化 "生产线速度" ：避免 CPU 长期高频率运行（工厂不过度高速生产）

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// 优化示例：合理管理Wakelock
public class EnergySaver {
    private Wakelock wakelock;
    
    void useWakelockSmartly() {
        // 只在必要时获取Wakelock
        if (needHeavyWork()) {
            wakelock.acquire();
            try {
                doWork();
            } finally {
                wakelock.release(); // 工作完成立即释放，减少加班耗电
            }
        }
    }
}

2. 公共设施优化：系统级节能

调整 "灯光亮度" ：动态调整屏幕亮度（城市根据天气调整路灯亮度）
优化 "通信塔使用" ：合并 WiFi 扫描和数据包传输（通信塔批量处理请求）
监控 "工厂停工时间" ：减少 CPU 空闲时的耗电（工厂停工时关闭非必要设备）

五、能源管理局的秘密：统计核心逻辑

1. 软件与硬件的 "能源账本" 对比

耗电项	软件工厂（应用）	公共设施（硬件）
CPU	工厂生产线的开工时间与强度	工厂停工时的基础耗电
WiFi	工厂的通信数据量与时间	城市通信塔的总运行时间
屏幕	-	城市照明系统的亮度与开启时间
通话	-	城市电话网络的使用时间

2. 关键 "能源价格表" 配置项

CPU ：cpu.active（各频率功耗）、cpu.idle（空闲功耗）
WiFi ：wifi.controller.idle/rx/tx（精确模式）、wifi.on/scan（估算模式）
屏幕：screen.on（基础亮度功耗）、screen.full（最高亮度功耗）

通过这套 "能源管理" 系统，Android 城市能够精准统计各组件的耗电量，开发者可以像城市管理者一样，根据 "耗电排行榜" 优化应用，减少能源浪费，提升用户体验。