Android 耗电信息统计服务——BatteryStats源码分析（一）

文章来源于我的CSDN 博客：http://blog.csdn.net/u011311586/article/details/79044176

概述

Android 中关于耗电的统计一般是关于功耗分析的重要信息，Bettery-historian工具也是依托于解析BatteryStats 的dump 信息来提供界面直观分析，并且电池电量耗费的源头实在太多，基本Android 设备上任何一个活动都会引起电池电量的消耗，Android 在统计电量上也在不断完善，不断的在更新，具体化耗电详情。耗电名单在主要记录在BatterySipper里面，虽然在源码中他并没有集成在service 端，实在frameworks/base/core 下，但是谷歌开放sdk 中并没有公开电量统计的API 或者文档，但是并不代表没有，因为安全中心->省电优化→耗电排行中就是通过app 能显示出耗电详情排行，所以我们将从这个入口开始分析Android 是如何记录设备电池的耗电详情信息的

BatteryStats服务架构设计

由于系统中形形色色，所有的活动都会耗电，所以BatteryStats服务也是相当的复杂，所以首先我们需要摸清楚该服务的架构设计，以此来切入分析，我们首先来看一下BatteryStats 电池电量统计服务的架构图:

BatteryStats架构图

从图中我们可以看出整个电池管理服务的大概架构是如何的。那么这里面的每个类所担当的角色是怎样的呢？
BatteryStats: 这是一个抽象类，在我看来也算是整个电池信息统计服务的架构核心类，这里面定义了很多内部类：
Timer （记录时间信息状态）；
ControllerActivityCounter（统计无线电数据传输，接受，以及idle状态）；
Counter(记录计数信息的状态。如Alarm,Wakelock 等统计计数)；
LongCounter（针对长期持续的活动统计，如屏幕亮灭，插拔充电等）；
UID（针对App Uid 统计信息）：
Uid由于是统计app 的耗电量，所以其还定义内部类：Wakelock (统计应用申请Wakelock 的情况)，Sensor(统计应用使用sensor的情况)，Proc(统计应用进程的信息)，Pkg(统计应用包的信息，内部类Serv（统计该包名下服务的信息）)；

BatteryStatsImpl :为整个电池信息统计服务的计算核心类，虽然该类是在frameworks/base 端（并非放在services 端），但是从分析该服务源码能看出来，BatteryStatsServices 虽然是system_server 中一个服务，但是实际上该服务只是一个空壳（后面即将讲到），所有的电池耗电信息相关计算都是在BatteryStatsImpl 中实现的，该类继承自BatteryStats，并且实现了BatteryStats 中定义的所有的抽象类以及计算方法。

BatteryStatsHelper : 是BatteryStatsImpl 计算的一个辅助类，主要是提供给应用（比如设置，安全中心，360等）来展示耗电信息，这里面的定义了软件类和硬件耗电信息的计算类***PowerCalculator，并且提供获取耗电信息列表方法getUsageList()

BatterySipper: 英文解释为：电池吸管，这个类的对象才是每个耗电的实体项统计，在安全中心中耗电排行中，每一个耗电项都是一个BatterySipper对象。

以上对BatteryStats 服务中各个相关的类以及其作用做了一个大致的解释，那么其服务是怎么统计的呢，我们继续来一步一步剖析源码

服务启动

BatteryStats 服务是在AMS 的构造函数中启动的

ActivityManagerService 构造函数中：

mBatteryStatsService = new BatteryStatsService(systemContext, systemDir, mHandler);
mBatteryStatsService.getActiveStatistics().readLocked();
mBatteryStatsService.scheduleWriteToDisk();
mOnBattery = DEBUG_POWER ? true
        : mBatteryStatsService.getActiveStatistics().getIsOnBattery();
mBatteryStatsService.getActiveStatistics().setCallback(this);

在AMS 构造函数中创建BatteryStatsService 的对象，并且开始读取统计文件里已经保存的统计信息。并且开始异步的去记录信息，设置Callback

BatteryStatsService初始化:

BatteryStatsService(Context context, File systemDir, Handler handler) {
    // BatteryStatsImpl expects the ActivityManagerService handler, so pass that one through.
    mContext = context;
    mUserManagerUserInfoProvider = new BatteryStatsImpl.UserInfoProvider() {
        private UserManagerInternal umi;
        @Override
        public int[] getUserIds() {
            if (umi == null) {
                umi = LocalServices.getService(UserManagerInternal.class);
            }
            return (umi != null) ? umi.getUserIds() : null;
        }
    };
    mStats = new BatteryStatsImpl(systemDir, handler, this, mUserManagerUserInfoProvider);
    mWorker = new BatteryExternalStatsWorker(context, mStats);
    mStats.setExternalStatsSyncLocked(mWorker);
    mStats.setRadioScanningTimeoutLocked(mContext.getResources().getInteger(
            com.android.internal.R.integer.config_radioScanningTimeout) * 1000L);  //设置RadioScanningTimeout 值（0 * 1000L）
    mStats.setPowerProfileLocked(new PowerProfile(context)); //设置PowerProfile(电池基本参数信息)。
}
 
    public void publish() {
        ServiceManager.addService(BatteryStats.SERVICE_NAME, asBinder());
    }

1.在构造函数中，使用BatteryExternalStatsWorker 内部统计集合来收集电池耗电信息了（8.1之前的是创建一个新的线程batterystats-sync用来记录电池电量信息），从AMS中传过来的mHandler(ActivityManager线程)给BatteryStatsImpl 用于记录wakelock，PowerChange，charging 等信息。设置外部硬件统计对象mWorker
2.在AMS 中onStart()函数中调用BatteryStatsService.publish() ，将batterystats 服务注册到system_server 进程中。可以看到在publish 中逻辑:3.将batterystats 服务添加到ServiceManager 中。

我们这里需要重点关注BatteryStatsImpl 的初始化，因为从以上分析来看虽然电量统计服务是system_server进程中的一个服务，但是其主要只是一个proxy 的作用，整体的计算工作还是交给BatteryStatsImpl 去做的，所以BatteryStatsImpl 才是整个耗电信息的计算核心类。

BatteryStatsImpl 构造函数

private BatteryStatsImpl(Clocks clocks, File systemDir, Handler handler,
        PlatformIdleStateCallback cb,
        UserInfoProvider userInfoProvider) {
    init(clocks);
 
    if (systemDir != null) {
        mFile = new JournaledFile(new File(systemDir, "batterystats.bin"),
                new File(systemDir, "batterystats.bin.tmp"));
    } else {
        mFile = null;
    }
    mCheckinFile = new AtomicFile(new File(systemDir, "batterystats-checkin.bin"));
    mDailyFile = new AtomicFile(new File(systemDir, "batterystats-daily.xml"));
    mHandler = new MyHandler(handler.getLooper());
    mStartCount++;
    mScreenOnTimer = new StopwatchTimer(mClocks, null, -1, null, mOnBatteryTimeBase);
    mScreenDozeTimer = new StopwatchTimer(mClocks, null, -1, null, mOnBatteryTimeBase);
........
    initDischarge();
    clearHistoryLocked();
    updateDailyDeadlineLocked();
    mPlatformIdleStateCallback = cb;
    mUserInfoProvider = userInfoProvider;
}

构造函数大概干了几件事：
1.传入的mClocks 为AMS 启动时候创建的SystemClock。

在/data/system/ 下创建 batterystats.bin 文件和其备份文件 batterystats.bin.tmp，创建电池信息校准文件 batterystats-checkin.bin ，电池每日使用信息 batterystats-daily.xml

3.创建mHandler，其looper 使用的是ActivityManager 的Looper。

创建各种耗电活动的timer 计时器，标识该活动使用的时长，每一个计时器，每个timer 对应一个唯一的type。
创建网络流量/Modem Radio 活动，非充电状态次数，拔电状态下灭屏，Doze活动等的计数器LongSamplingCounter
创建wifi，蓝牙，基带数据活动最大级别对应的耗电统计，蓝牙和wifi 均只有一个级别，modem有的级别为5（5个传输速率对应5个级别的耗电功率）
初始化各种充电，日期，电池历史信息参数

再来说道说道的PowerProfile 文件，向BatteryStatsImpl中设置的PowerProfile 对象其实是两方面构成：1.解析power_profile.xml ，将该配置文件中的各项耗电功率读取出来，设置到电量统计计算类BatteryStatsImpl ；2. 原生上添加增加蓝牙，wifi不同状态下的耗电电流和电压值
服务启动并不复杂，只是做一些初始化的工作，大致简图如下：

BatteryStatsService服务启动

耗电统计

当我们进入到原生手机：设置→ 电池→ 应用使用情况（MIUI的安全中心→省电优化→耗电排行）代码基本都是一样，可以看到电池各个模块的耗电排行，那么他是怎么计算出来的呢，我们由此为入口，由点及面的来展开

mHelper.refreshStats(BatteryStats.STATS_SINCE_CHARGED, UserHandle.USER_ALL);
List<com.android.internal.os.BatterySipper> usageList = mHelper.getUsageList();

for (com.android.internal.os.BatterySipper osSipper : usageList) {
    if (osSipper.drainType == com.android.internal.os.BatterySipper.DrainType.APP) {
      ...... // APP 耗电
        mTotalPower += sipper.value;
        mAppUsageList.add(sipper);
    }
    ...... //PHONE, SCREEN, WIFI, BLUETOOTH, BLUETOOTH, IDLE, CELL
    else {
        BatterySipperHelper.addBatterySipper(otherSipper, osSipper);
        addEntry(otherSipper);   //添加到硬件耗电
    }
}

以上代码，是粘贴的设置中关于电池耗电统计的一段代码，我们可以看到安全中心中获取耗电整体的信息是通过BatteryStatsHelper.getUsageList()方法获取到所有耗电的list ，通过判断DrainType 是app 还是其他硬件，来区分统计软件以及硬件（PHONE, SCREEN, WIFI, BLUETOOTH, BLUETOOTH, IDLE, CELL, OTHER）的耗电。那么getUsageList 中BatterySipper List 是如何统计出来的呢。我们来一层一层的抽丝剥茧的根据源码来找寻其原理

从BatteryStatsHelper 中定义的相关usage list 能看出来，系统中将耗电总共分成了五大类：App，Wifi，Bluetooth ，User，Mobile。getUsageList中获取到的list 就是这五类耗电信息的综合。当我们每次进入到耗电详情排名界面时（或者dump时），都会刷新一次当前实际耗电信息。而在刷新电池耗电信息，来执行一次聚合所有的耗电信息到usage 中。我们来看看其核心函数：

public void refreshStats(int statsType, SparseArray<UserHandle> asUsers, long rawRealtimeUs,
        long rawUptimeUs) {
    // Initialize mStats if necessary.
    getStats();
...... //初始化一些PowerCalculato 以及各类时间参数
    processAppUsage(asUsers);
 
.... // 记录移动数据流量到mMobilemsppList 中
    processMiscUsage();
 
    Collections.sort(mUsageList);
.... // 对统计数据做一些去杂和优化
}

该函数实际有两百多行，但是其核心处理只有两个函数：
processAppUsage 计算软件app功耗
processMiscUsage 计算硬件功耗
那么他是怎么将各个app 和各个硬件上的耗电值综合起来的呢，我们一条一条单个来分析：

软件功耗计算

软件功耗计算函数processAppUsage（）：在 sumPower()计算总和

final SparseArray<? extends Uid> uidStats = mStats.getUidStats();
final int NU = uidStats.size();
for (int iu = 0; iu < NU; iu++) {
    final Uid u = uidStats.valueAt(iu);
    final BatterySipper app = new BatterySipper(BatterySipper.DrainType.APP, u, 0);
    //计算app 消耗的Cpu电量到cpuPowerMah 中
    mCpuPowerCalculator.calculateApp(app, u, mRawRealtimeUs, mRawUptimeUs, mStatsType); 
    //计算app 使用的Wakelock电量到wakeLockPowerMah 中 
    mWakelockPowerCalculator.calculateApp(app, u, mRawRealtimeUs, mRawUptimeUs, mStatsType); 
    // 计算app 使用radio 网络消耗的电量到mobileRadioPowerMah 中 
    mMobileRadioPowerCalculator.calculateApp(app, u, mRawRealtimeUs, mRawUptimeUs,            
            mStatsType);       
     // 计算app 使用的Wifi电量到wifiPowerMah 中                                                
    mWifiPowerCalculator.calculateApp(app, u, mRawRealtimeUs, mRawUptimeUs, mStatsType);   
    // 计算app 使用蓝牙的电量到bluetoothPowerMah 中   
    mBluetoothPowerCalculator.calculateApp(app, u, mRawRealtimeUs, mRawUptimeUs,              
            mStatsType);
    // 计算app 使用的Sensor电量到sensorPowerMah 中
    mSensorPowerCalculator.calculateApp(app, u, mRawRealtimeUs, mRawUptimeUs, mStatsType);   
    // 计算app 使用camera的电量到cameraPowerMah 中
    mCameraPowerCalculator.calculateApp(app, u, mRawRealtimeUs, mRawUptimeUs, mStatsType);   
     // 计算app 使用闪光灯Flashlight 的电量到flashlightPowerMah
    mFlashlightPowerCalculator.calculateApp(app, u, mRawRealtimeUs, mRawUptimeUs,           
            mStatsType);
 
    final double totalPower = app.sumPower();

软件功耗计算公式：
totalPowerMah = usagePowerMah + wifiPowerMah + gpsPowerMah + cpuPowerMah + sensorPowerMah + mobileRadioPowerMah + wakeLockPowerMah + cameraPowerMah + flashlightPowerMah + bluetoothPowerMah;

硬件功耗计算

硬件功耗计算函数在：processMiscUsage()

private void processMiscUsage() {
    addUserUsage();   // 多用户中每个用户的耗电量
    addPhoneUsage();  // modem通话耗电量
    addScreenUsage(); // 屏幕耗电量
    addWiFiUsage();   // wifi耗电量
    addBluetoothUsage(); // 蓝牙耗电量
    addMemoryUsage();    // DDR内存耗电量
    addIdleUsage(); // CPU suspend/idle状态下的耗电量（不包括蜂窝数据空闲功耗）
    
    if (!mWifiOnly) {//（当只有wifi上网功能的设备时不计算蜂窝数据功耗，如平板，电视等）
        addRadioUsage();  //移动数据网络的耗电量
    }
}

Users

多用户下各个用户的耗电量

private void addUserUsage() {
    for (int i = 0; i < mUserSippers.size(); i++) {
        final int userId = mUserSippers.keyAt(i);
        BatterySipper bs = new BatterySipper(DrainType.USER, null, 0);
        bs.userId = userId;
        aggregateSippers(bs, mUserSippers.valueAt(i), "User");
        mUsageList.add(bs);
    }
}

mUserSippers 为各个app 在非当前用户下的耗电（每一个userid 对应一个BatterySipper List），其中Android 电量统计中将其他用户使用的耗电量都统归为mUserSippers 的硬件耗电。
公式：user_power = user_1_powerMah + user_2_powerMah + … +　user_n_powerMah; (n为所有的user的总数)

Phone

private void addPhoneUsage() {
    long phoneOnTimeMs = mStats.getPhoneOnTime(mRawRealtimeUs, mStatsType) / 1000;
    double phoneOnPower = mPowerProfile.getAveragePower(PowerProfile.POWER_RADIO_ACTIVE)
            * phoneOnTimeMs / (60 * 60 * 1000);
    if (phoneOnPower != 0) {
        addEntry(BatterySipper.DrainType.PHONE, phoneOnTimeMs, phoneOnPower);
    }
}

计算Phone 通话的耗电量，从PowerProfile 中读取POWER_RADIO_ACTIVE 的功率，与Phone 信号的时间计算出其功耗值
公式：phonePower = (phoneOnPower * phoneOnTimeMs ) / (60 * 60 * 1000);

Screen

/**
 * Screen power is the additional power the screen takes while the device is running.
 */
private void addScreenUsage() {
    double power = 0;
    long screenOnTimeMs = mStats.getScreenOnTime(mRawRealtimeUs, mStatsType) / 1000;
    power += screenOnTimeMs * mPowerProfile.getAveragePower(PowerProfile.POWER_SCREEN_ON);  //屏幕打开时的功耗，不包括背光功耗。
    final double screenFullPower =
            mPowerProfile.getAveragePower(PowerProfile.POWER_SCREEN_FULL);  // 最高背光亮度下的功耗。（如果背光亮度为50％，则应该乘以0.5）
    for (int i = 0; i < BatteryStats.NUM_SCREEN_BRIGHTNESS_BINS; i++) {
        double screenBinPower = screenFullPower * (i + 0.5f)
                / BatteryStats.NUM_SCREEN_BRIGHTNESS_BINS;
        long brightnessTime = mStats.getScreenBrightnessTime(i, mRawRealtimeUs, mStatsType)
                / 1000;
        double p = screenBinPower * brightnessTime;
        power += p;
    }
    power /= (60 * 60 * 1000); // To hours
    if (power != 0) {
        addEntry(BatterySipper.DrainType.SCREEN, screenOnTimeMs, power);
    }
}

屏幕的功耗是排除在设备运行时屏幕的功耗（比如绘图，动画等），这里计算的屏幕功耗，主要是 屏幕保持活跃状态时的功耗值 和 屏幕被点亮后不同背光强度下的功耗值
屏幕保持活跃时的功耗值： screenOnPower = screenOnTimeMs * POWER_SCREEN_ON （screenon功率）
屏幕不同背光下的功耗值：屏幕背光分为5个级别（ BatteryStats.NUM_SCREEN_BRIGHTNESS_BINS）
背光功率为：screenFullPower * (i + 0.5f) / BatteryStats.NUM_SCREEN_BRIGHTNESS_BINS; //也就是最高级别功率为 1.1 ,最低级别为0.1
所以屏幕背光功耗值： brightnessPower = screenBinPower1 * brightnessTime + screenBinPower2 * brightnessTime + screenBinPower3 * brightnessTime + screenBinPower4 * brightnessTime + screenBinPower5 * brightnessTime
公式：screenPower = (screenOnPower + brightnessPower ) / (60 * 60 * 1000);

wifi

mWifiPowerCalculator = hasWifiPowerReporting ?
        new WifiPowerCalculator(mPowerProfile) :
        new WifiPowerEstimator(mPowerProfile);


private void addWiFiUsage() {
    BatterySipper bs = new BatterySipper(DrainType.WIFI, null, 0);
    mWifiPowerCalculator.calculateRemaining(bs, mStats, mRawRealtimeUs, mRawUptimeUs,
            mStatsType);
    aggregateSippers(bs, mWifiSippers, "WIFI");
    if (bs.totalPowerMah > 0) {
        mUsageList.add(bs);
    }
}
 
// WifiPowerCalculator 计算
@Override
public void calculateRemaining(BatterySipper app, BatteryStats stats, long rawRealtimeUs,
                               long rawUptimeUs, int statsType) {
    final BatteryStats.ControllerActivityCounter counter = stats.getWifiControllerActivity();
 
    final long idleTimeMs = counter.getIdleTimeCounter().getCountLocked(statsType);
    final long txTimeMs = counter.getTxTimeCounters()[0].getCountLocked(statsType);
    final long rxTimeMs = counter.getRxTimeCounter().getCountLocked(statsType);
 
    app.wifiRunningTimeMs = Math.max(0,
            (idleTimeMs + rxTimeMs + txTimeMs) - mTotalAppRunningTime);
 
    double powerDrainMah = counter.getPowerCounter().getCountLocked(statsType)
            / (double)(1000*60*60);
    if (powerDrainMah == 0) {
        // 有些控制器不报告功耗，所以我们可以在这里计算。
        powerDrainMah = ((idleTimeMs * mIdleCurrentMa) + (txTimeMs * mTxCurrentMa)
                + (rxTimeMs * mRxCurrentMa)) / (1000*60*60);
    }
    app.wifiPowerMah = Math.max(0, powerDrainMah - mTotalAppPowerDrain);
}
 
 
// WifiPowerEstimator
@Override
public void calculateRemaining(BatterySipper app, BatteryStats stats, long rawRealtimeUs,
                               long rawUptimeUs, int statsType) {
    final long totalRunningTimeMs = stats.getGlobalWifiRunningTime(rawRealtimeUs, statsType)
            / 1000;
    final double powerDrain = ((totalRunningTimeMs - mTotalAppWifiRunningTimeMs) * mWifiPowerOn)
            / (1000*60*60);
    app.wifiRunningTimeMs = totalRunningTimeMs;
    app.wifiPowerMah = Math.max(0, powerDrain);
}

WifiPowerCalculator 计算wifi功耗：
mIdleCurrentMa: wifi controller 处于idle 状态下的功率（PowerProfile.POWER_WIFI_CONTROLLER_IDLE）
mTxCurrentMa: wifi controller 处于Tx 上行状态下的功率（PowerProfile.POWER_WIFI_CONTROLLER_TX）
mRxCurrentMa: wifi controller 处于rx 下行状态下的功率（PowerProfile.POWER_WIFI_CONTROLLER_RX）
公式：powerDrainMah = ((idleTimeMs * mIdleCurrentMa) + (txTimeMs * mTxCurrentMa) + (rxTimeMs * mRxCurrentMa)) / (10006060);

WifiPowerEstimator 计算wifi功耗：
mWifiPowerOn：wifi驱动打开时的功耗（PowerProfile.POWER_WIFI_ON）
mWifiPowerScan： WiFi驱动程序扫描网络时的功耗。（PowerProfile.POWER_WIFI_SCAN）
mWifiPowerBatchScan： wif批量扫描消耗的功率。按“每小时扫描的频道”分解为分组。（PowerProfile.POWER_WIFI_BATCHED_SCAN）
公式：wifiPowerMah = ((totalRunningTimeMs - mTotalAppWifiRunningTimeMs) * mWifiPowerOn) / (1000* 60* 60)；

Bluetooth

private void addBluetoothUsage() {
    BatterySipper bs = new BatterySipper(BatterySipper.DrainType.BLUETOOTH, null, 0);
    mBluetoothPowerCalculator.calculateRemaining(bs, mStats, mRawRealtimeUs, mRawUptimeUs,
            mStatsType);
    aggregateSippers(bs, mBluetoothSippers, "Bluetooth");
    if (bs.totalPowerMah > 0) {
        mUsageList.add(bs);
    }
}
 
 
@Override
public void calculateRemaining(BatterySipper app, BatteryStats stats, long rawRealtimeUs,
                               long rawUptimeUs, int statsType) {
    final BatteryStats.ControllerActivityCounter counter =
            stats.getBluetoothControllerActivity();
 
    final long idleTimeMs = counter.getIdleTimeCounter().getCountLocked(statsType);
    final long txTimeMs = counter.getTxTimeCounters()[0].getCountLocked(statsType);
    final long rxTimeMs = counter.getRxTimeCounter().getCountLocked(statsType);
    final long totalTimeMs = idleTimeMs + txTimeMs + rxTimeMs;
    double powerMah = counter.getPowerCounter().getCountLocked(statsType)
             / (double)(1000*60*60);
 
    if (powerMah == 0) {
        // 有些设备不报告功率，所以在这里计算一下。
        powerMah = ((idleTimeMs * mIdleMa) + (rxTimeMs * mRxMa) + (txTimeMs * mTxMa))
                / (1000*60*60);
    }
 
    // 减去使用的应用程序，但不能小于0。
    powerMah = Math.max(0, powerMah - mAppTotalPowerMah);
 
    if (DEBUG && powerMah != 0) {
        Log.d(TAG, "Bluetooth active: time=" + (totalTimeMs)
                + " power=" + BatteryStatsHelper.makemAh(powerMah));
    }
 
    app.bluetoothPowerMah = powerMah;
    app.bluetoothRunningTimeMs = Math.max(0, totalTimeMs - mAppTotalTimeMs);
}

蓝牙功耗与wifi 功耗计算相似：
mIdleMa： Bluetooth controller 处于idle 状态下的功率（PowerProfile.POWER_BLUETOOTH_CONTROLLER_IDLE）
mRxMa：Bluetooth controller 处于Rx 下行状态下的功率（PowerProfile.POWER_BLUETOOTH_CONTROLLER_RX）
mTxMa：Bluetooth controller 处于Tx 上行状态下的功率（PowerProfile.POWER_BLUETOOTH_CONTROLLER_TX）
公式：bluetoohPower = ((idleTimeMs * mIdleMa) + (rxTimeMs * mRxMa) + (txTimeMs * mTxMa)) / (10006060);

Memory

private void addMemoryUsage() {
    BatterySipper memory = new BatterySipper(DrainType.MEMORY, null, 0);
    mMemoryPowerCalculator.calculateRemaining(memory, mStats, mRawRealtimeUs, mRawUptimeUs,
            mStatsType);
    memory.sumPower();
    if (memory.totalPowerMah > 0) {
        mUsageList.add(memory);
    }
}
 
 
@Override
public void calculateRemaining(BatterySipper app, BatteryStats stats, long rawRealtimeUs,
        long rawUptimeUs, int statsType) {
    double totalMah = 0;
    long totalTimeMs = 0;
    LongSparseArray<? extends BatteryStats.Timer> timers = stats.getKernelMemoryStats();
    for (int i = 0; i < timers.size() && i < powerAverages.length; i++) {
        double mAatRail = powerAverages[(int) timers.keyAt(i)];
        long timeMs = timers.valueAt(i).getTotalTimeLocked(rawRealtimeUs, statsType);  //不同速率下运行时间
        double mAm = (mAatRail * timeMs) / (1000*60);
        totalMah += mAm/60;
        totalTimeMs += timeMs;
    }
    app.usagePowerMah = totalMah;
    app.usageTimeMs = totalTimeMs;
}

MemoryPowerCalculator 是8.0 上新加的，主要是统计DDR内存上的耗电量
powerAverages ：每个读写速率级别上的功率（PowerProfile.POWER_MEMORY）
公式： memoryPower = (mAatRail_1 * timeMs_1 + mAatRail_2 * timeMs_2 + ... + mAatRail_n * timeMs_n) / (1000 * 60 * 60) (mAatRail_n ：是该读写速率级别下的功率，timeMs_n：是在mAatRail_n 级别下的时间)

Idle

private void addIdleUsage() {
    final double suspendPowerMaMs = (mTypeBatteryRealtimeUs / 1000) *
            mPowerProfile.getAveragePower(PowerProfile.POWER_CPU_IDLE);   //cpu 处于idle 的时间
    final double idlePowerMaMs = (mTypeBatteryUptimeUs / 1000) *
            mPowerProfile.getAveragePower(PowerProfile.POWER_CPU_AWAKE);  //cpu 处于awker的时间
    final double totalPowerMah = (suspendPowerMaMs + idlePowerMaMs) / (60 * 60 * 1000);
 
    if (totalPowerMah != 0) {
        addEntry(BatterySipper.DrainType.IDLE, mTypeBatteryRealtimeUs / 1000, totalPowerMah);
    }
}

这里是计算设备cpu处于idle 状态和 suspend 状态的基准功耗值，其中包括：
设备在最低电量状态下处于POWER_CPU_IDLE的功耗
设备持有wakelock 时候POWER_CPU_IDLE + POWER_CPU_AWAKE的功耗
公式：idlePower = (suspendPowerMaMs + idlePowerMaMs) / (60 * 60 * 1000);

Radio

private void addRadioUsage() {
    BatterySipper radio = new BatterySipper(BatterySipper.DrainType.CELL, null, 0);
    mMobileRadioPowerCalculator.calculateRemaining(radio, mStats, mRawRealtimeUs, mRawUptimeUs,
            mStatsType);
    radio.sumPower();
    if (radio.totalPowerMah > 0) {
        mUsageList.add(radio);
    }
}
 
 
@Override
public void calculateRemaining(BatterySipper app, BatteryStats stats, long rawRealtimeUs,
                               long rawUptimeUs, int statsType) {
    double power = 0;
    long signalTimeMs = 0;
    long noCoverageTimeMs = 0;
    for (int i = 0; i < mPowerBins.length; i++) {
        long strengthTimeMs = stats.getPhoneSignalStrengthTime(i, rawRealtimeUs, statsType)
                / 1000;
        final double p = (strengthTimeMs * mPowerBins[i]) / (60*60*1000);
        power += p;       // 计算信号强度的功耗
        signalTimeMs += strengthTimeMs;
        if (i == 0) {
            noCoverageTimeMs = strengthTimeMs;
        }
    }
 
    final long scanningTimeMs = stats.getPhoneSignalScanningTime(rawRealtimeUs, statsType)
            / 1000;
    final double p = (scanningTimeMs * mPowerScan) / (60*60*1000); // 计算搜网的功耗
 
    power += p;
    long radioActiveTimeMs = mStats.getMobileRadioActiveTime(rawRealtimeUs, statsType) / 1000;
    long remainingActiveTimeMs = radioActiveTimeMs - mTotalAppMobileActiveMs;
    if (remainingActiveTimeMs > 0) {
        power += (mPowerRadioOn * remainingActiveTimeMs) / (1000*60*60);  //计算驻网的功耗
    }
 
    if (power != 0) {
        if (signalTimeMs != 0) {
            app.noCoveragePercent = noCoverageTimeMs * 100.0 / signalTimeMs;
        }
        app.mobileActive = remainingActiveTimeMs;
        app.mobileActiveCount = stats.getMobileRadioActiveUnknownCount(statsType);
        app.mobileRadioPowerMah = power;
    }
}

这里统计的是无限数据网络的耗电。
此类功耗计算包括三个方面：信号强度（signalStrenth），搜索运营商网（scanning），驻网（remainingActive）。

信号强度（signalStrenth）: 在android 设备中分了6（SignalStrength.NUM_SIGNAL_STRENGTH_BINS："none", "poor", "moderate", "good", "great", "excellent"）个等级,每个等级对应相应的功率（PowerProfile.POWER_RADIO_ON）。
子公式：strengthOnPower = none_strength_Ms * none_strength_Power + poor_strength_Ms * poor_strength_Power + moderate_strength_Ms * moderate_strength_Power + good_strength_Ms * good_strength_Power + great_strength_Ms * great_strength_Power；

搜索运营商网（scanning）：搜网过程其实是一个耗电的过程，对应的功率（PowerProfile.POWER_RADIO_SCANNING）
子公式：scanningPower = scanningTimeMs * mPowerScan；

驻网（remainingActive）：驻网的过程中是需要保持活动的，让基站知道该设备是活跃的状态。所以该活动的功率（PowerProfile.POWER_RADIO_ACTIVE）
子公式：remainingActivePower = （radioActiveTimeMs - mTotalAppMobileActiveMs）* mPowerRadioOn

总公式：mobileRadioPower = strengthOnPower + scanningPower + remainingActivePower

所以以上就是所有硬件耗电的计算公式方法。所以硬件的总公式则是
micPowerMah = user_power + phonePower + screenPower + wifiPowerMah + bluetoohPower + memoryPower + idlePower + mobileRadioPower

以上则是系统中获取电量统计中，针对于硬件/软件的功耗值统计排名的计算方法，在应用需要获取电池电量统计时，会去主动调用BatteryStatsHelper 的refreshStats 的方法，将其电量刷新为最新的统计数据，继而获取mUsageList 统计列表来显示系统电量消耗源
计算电量提供给前台app 去显示的流程图大致如下：

电量计算流程及公式图

总结

电量信息统计服务的统计方式可以简单总结为：耗电量 = 模块耗电功率 * 模块耗电时间，其耗电功率中硬件耗电功率由硬件厂商提供过来的Power_profile.xml 中配置好了，模块耗电时间为系统中各种Timer 计时器来统计的。

总结下来，电池电量统计服务为系统中基础服务之一，其主要功能为系统中的各个模块耗电情况进行统计汇总。为系统app 或者第三方app 提供耗电信息获取的接口，也为Android 应用开发者和系统开发者提供分析功耗问题的入口。通过该服务，我们能迅速获取到系统耗电排名情况，能迅速定位到问题app所在。至于系统如何统计各个各个模块的耗电时间，以及耗电级别情况，下一篇博文会详细分析系统电池信息的大会计BatteryStatsImpl 类

最后编辑于：2018.01.12 19:53:52

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