Prośby wysyłane przez aplikację do sieci są główną przyczyną wyczerpywania się baterii, ponieważ powodują włączanie radiotelefonów komórkowych lub Wi-Fi, które zużywają dużo energii. Oprócz energii potrzebnej do wysyłania i odbierania pakietów te urządzenia zużywają energię na włączanie i utrzymywanie w stanie gotowości. Nawet proste żądanie sieci co 15 sekund może spowodować ciągłe włączanie radia w urządzeniu mobilnym i szybkie zużycie energii.
Istnieją 3 ogólne typy regularnych aktualizacji:
- Inicjowane przez użytkownika. wykonywanie aktualizacji na podstawie pewnych działań użytkownika, takich jak gest przeciągania w dół w celu odświeżenia;
- Inicjowane przez aplikację. Przeprowadzanie aktualizacji cyklicznie.
- Inicjowane przez serwer. Przeprowadzanie aktualizacji w odpowiedzi na powiadomienie z serwera.
W tym artykule omawiamy każdy z tych elementów i podajemy dodatkowe sposoby optymalizacji, które pozwolą zmniejszyć zużycie baterii.
Optymalizacja żądań inicjowanych przez użytkownika
Żądania inicjowane przez użytkownika zwykle występują w odpowiedzi na jego działania. Na przykład aplikacja do czytania najnowszych wiadomości może umożliwiać użytkownikowi odświeżanie za pomocą gestów, aby sprawdzać nowe artykuły. Aby odpowiadać na żądania inicjowane przez użytkownika, jednocześnie optymalizując korzystanie z sieci, możesz użyć tych technik.
ograniczanie liczby próśb użytkowników,
Możesz zignorować niektóre inicjowane przez użytkownika żądania, jeśli nie są potrzebne, np. wielokrotne gesty przeciągania w dół w celu odświeżenia, wykonywane w krótkim czasie, aby sprawdzić, czy nie ma nowych danych, gdy aktualne dane są jeszcze aktualne. Realizowanie każdej takiej prośby może powodować znaczne zużycie energii, ponieważ radio będzie cały czas aktywne. Bardziej wydajnym podejściem jest ograniczanie żądań inicjowanych przez użytkownika, tak aby w danym przedziale czasu można było wysłać tylko jedno żądanie, co ogranicza częstotliwość korzystania z radia.
Korzystanie z pamięci podręcznej
Przechowując dane aplikacji w pamięci podręcznej, tworzysz lokalną kopię informacji, do których aplikacja musi się odwoływać. Aplikacja może wielokrotnie uzyskiwać dostęp do tej samej lokalnej kopii informacji bez konieczności nawiązywania połączenia z siecią w celu wysyłania nowych żądań.
Dane, w tym zasoby statyczne i pliki do pobrania na żądanie, np. obrazy w pełnej rozdzielczości, powinny być przechowywane w pamięci podręcznej w jak największym stopniu. Możesz używać nagłówków pamięci podręcznej HTTP, aby mieć pewność, że Twoja strategia dotycząca pamięci podręcznej nie spowoduje wyświetlania przez aplikację nieaktualnych danych. Więcej informacji o przechowywaniu odpowiedzi sieci w pamięci podręcznej znajdziesz w artykule Unikanie zbędnych pobrań.
W Androidzie 11 i nowszych Twoja aplikacja może korzystać z tych samych dużych zbiorów danych, których używają inne aplikacje do takich zastosowań jak uczenie maszynowe czy odtwarzanie multimediów. Gdy aplikacja potrzebuje dostępu do współdzielonego zbioru danych, może najpierw sprawdzić, czy istnieje wersja w pamięci podręcznej, zanim spróbuje pobrać nową kopię. Więcej informacji o wspólnych zbiorach danych znajdziesz w artykule Dostęp do wspólnych zbiorów danych.
Korzystanie z większej przepustowości w celu rzadszego pobierania większej ilości danych
W przypadku połączenia przez łącze bezprzewodowe większa przepustowość wiąże się zwykle z większym zużyciem energii przez baterię, co oznacza, że 5G zużywa zwykle więcej energii niż LTE, a to z kolei jest droższe niż 3G.
Oznacza to, że chociaż stan radia różni się w zależności od technologii radiowej, ogólnie rzecz biorąc wpływ czasu trwania opóźnienia po zmianie stanu jest większy w przypadku urządzeń radiowych o większej przepustowości. Więcej informacji o czasie oczekiwania znajdziesz w artykule Automat stanów radiowych (w języku angielskim).
Jednocześnie większa przepustowość oznacza, że możesz szybciej pobierać dane wstępne, pobierając więcej danych w tym samym czasie. Może mniej intuicyjnie, ponieważ koszt baterii w czasie trwania sesji jest stosunkowo wyższy, warto też utrzymywać radio aktywne przez dłuższy czas podczas każdej sesji przesyłania, aby zmniejszyć częstotliwość aktualizacji.
Jeśli na przykład radio LTE ma dwukrotnie większą przepustowość i dwa razy wyższe koszty energii niż 3G, podczas każdej sesji należy pobrać 4 razy więcej danych, czyli potencjalnie nawet 10 MB. Podczas pobierania tak dużej ilości danych należy wziąć pod uwagę wpływ wstępnego pobierania na dostępnej pamięci lokalnej i regularnie opróżniać pamięć podręczną.
Możesz użyć funkcji ConnectivityManager, aby zarejestrować odbiorcę dla sieci domyślnej, oraz funkcji TelephonyManager, aby zarejestrować PhoneStateListener, aby określić bieżący typ połączenia urządzenia. Gdy poznasz typ połączenia, możesz odpowiednio zmodyfikować swoje procedury wstępnego pobierania:
Kotlin
val cm = getSystemService(Context.CONNECTIVITY_SERVICE) as ConnectivityManager
val tm = getSystemService(Context.TELEPHONY_SERVICE) as TelephonyManager
private var hasWifi = false
private var hasCellular = false
private var cellModifier: Float = 1f
private val networkCallback = object : ConnectivityManager.NetworkCallback() {
// Network capabilities have changed for the network
override fun onCapabilitiesChanged(
network: Network,
networkCapabilities: NetworkCapabilities
) {
super.onCapabilitiesChanged(network, networkCapabilities)
hasCellular = networkCapabilities
.hasTransport(NetworkCapabilities.TRANSPORT_CELLULAR)
hasWifi = networkCapabilities
.hasTransport(NetworkCapabilities.TRANSPORT_WIFI)
}
}
private val phoneStateListener = object : PhoneStateListener() {
override fun onPreciseDataConnectionStateChanged(
dataConnectionState: PreciseDataConnectionState
) {
cellModifier = when (dataConnectionState.networkType) {
TelephonyManager.NETWORK_TYPE_LTE or TelephonyManager.NETWORK_TYPE_HSPAP -> 4f
TelephonyManager.NETWORK_TYPE_EDGE or TelephonyManager.NETWORK_TYPE_GPRS -> 1/2f
else -> 1f
}
}
private class NetworkState {
private var defaultNetwork: Network? = null
private var defaultCapabilities: NetworkCapabilities? = null
fun setDefaultNetwork(network: Network?, caps: NetworkCapabilities?) = synchronized(this) {
defaultNetwork = network
defaultCapabilities = caps
}
val isDefaultNetworkWifi
get() = synchronized(this) {
defaultCapabilities?.hasTransport(TRANSPORT_WIFI) ?: false
}
val isDefaultNetworkCellular
get() = synchronized(this) {
defaultCapabilities?.hasTransport(TRANSPORT_CELLULAR) ?: false
}
val isDefaultNetworkUnmetered
get() = synchronized(this) {
defaultCapabilities?.hasCapability(NET_CAPABILITY_NOT_METERED) ?: false
}
var cellNetworkType: Int = TelephonyManager.NETWORK_TYPE_UNKNOWN
get() = synchronized(this) { field }
set(t) = synchronized(this) { field = t }
private val cellModifier: Float
get() = synchronized(this) {
when (cellNetworkType) {
TelephonyManager.NETWORK_TYPE_LTE or TelephonyManager.NETWORK_TYPE_HSPAP -> 4f
TelephonyManager.NETWORK_TYPE_EDGE or TelephonyManager.NETWORK_TYPE_GPRS -> 1 / 2f
else -> 1f
}
}
val prefetchCacheSize: Int
get() = when {
isDefaultNetworkWifi -> MAX_PREFETCH_CACHE
isDefaultNetworkCellular -> (DEFAULT_PREFETCH_CACHE * cellModifier).toInt()
else -> DEFAULT_PREFETCH_CACHE
}
}
private val networkState = NetworkState()
private val networkCallback = object : ConnectivityManager.NetworkCallback() {
// Network capabilities have changed for the network
override fun onCapabilitiesChanged(
network: Network,
networkCapabilities: NetworkCapabilities
) {
networkState.setDefaultNetwork(network, networkCapabilities)
}
override fun onLost(network: Network?) {
networkState.setDefaultNetwork(null, null)
}
}
private val telephonyCallback = object : TelephonyCallback(), TelephonyCallback.PreciseDataConnectionStateListener {
override fun onPreciseDataConnectionStateChanged(dataConnectionState: PreciseDataConnectionState) {
networkState.cellNetworkType = dataConnectionState.networkType
}
}
connectivityManager.registerDefaultNetworkCallback(networkCallback)
telephonyManager.registerTelephonyCallback(telephonyCallback)
private val prefetchCacheSize: Int
get() {
return when {
hasWifi -> MAX_PREFETCH_CACHE
hasCellular -> (DEFAULT_PREFETCH_CACHE * cellModifier).toInt()
else -> DEFAULT_PREFETCH_CACHE
}
}
}
Java
ConnectivityManager cm =
(ConnectivityManager) getSystemService(Context.CONNECTIVITY_SERVICE);
TelephonyManager tm =
(TelephonyManager) getSystemService(Context.TELEPHONY_SERVICE);
private boolean hasWifi = false;
private boolean hasCellular = false;
private float cellModifier = 1f;
private ConnectivityManager.NetworkCallback networkCallback = new ConnectivityManager.NetworkCallback() {
@Override
public void onCapabilitiesChanged(
@NonNull Network network,
@NonNull NetworkCapabilities networkCapabilities
) {
super.onCapabilitiesChanged(network, networkCapabilities);
hasCellular = networkCapabilities
.hasTransport(NetworkCapabilities.TRANSPORT_CELLULAR);
hasWifi = networkCapabilities
.hasTransport(NetworkCapabilities.TRANSPORT_WIFI);
}
};
private PhoneStateListener phoneStateListener = new PhoneStateListener() {
@Override
public void onPreciseDataConnectionStateChanged(
@NonNull PreciseDataConnectionState dataConnectionState
) {
switch (dataConnectionState.getNetworkType()) {
case (TelephonyManager.NETWORK_TYPE_LTE |
TelephonyManager.NETWORK_TYPE_HSPAP):
cellModifier = 4;
Break;
case (TelephonyManager.NETWORK_TYPE_EDGE |
TelephonyManager.NETWORK_TYPE_GPRS):
cellModifier = 1/2.0f;
Break;
default:
cellModifier = 1;
Break;
}
}
};
cm.registerDefaultNetworkCallback(networkCallback);
tm.listen(
phoneStateListener,
PhoneStateListener.LISTEN_PRECISE_DATA_CONNECTION_STATE
);
public int getPrefetchCacheSize() {
if (hasWifi) {
return MAX_PREFETCH_SIZE;
}
if (hasCellular) {
return (int) (DEFAULT_PREFETCH_SIZE * cellModifier);
}
return DEFAULT_PREFETCH_SIZE;
}
Optymalizowanie żądań inicjowanych przez aplikację
Żądania inicjowane przez aplikację są zwykle wysyłane zgodnie z harmonogramem, np. aplikacja wysyła logi lub dane analityczne do usługi backendowej. W przypadku żądań inicjowanych przez aplikacje weź pod uwagę ich priorytet, możliwość ich grupowania i opóźniania do czasu, gdy urządzenie będzie miało dostęp do źródeł zasilania lub będzie połączone z siecią bez limitu. Te żądania można zoptymalizować, stosując ostrożne harmonogramowanie i korzystając z bibliotek takich jak WorkManager.
Zbiorcze żądania sieciowe
Na urządzeniu mobilnym proces włączania radia, nawiązywania połączenia i utrzymywania radia w stanie czuwania zużywa dużą ilość energii. Z tego powodu przetwarzanie poszczególnych żądań w losowych momentach może zużywać znaczną ilość energii i skracać czas pracy na baterii. Bardziej wydajnym podejściem jest umieszczenie w kolejce zestawu żądań sieci i przetworzenie ich razem. Dzięki temu system płaci za energię tylko raz, gdy włącza radio, i nadal uzyskuje wszystkie dane wymagane przez aplikację.
Korzystanie z WorkManager
Korzystając z biblioteki WorkManager, możesz wykonywać zadania zgodnie z efektywnym harmonogramem, który uwzględnia spełnienie określonych warunków, takich jak dostępność sieci i stan zasilania. Załóżmy na przykład, że masz podklasę Worker o nazwie DownloadHeadlinesWorker, która pobiera najnowsze nagłówki wiadomości. Można go zaplanować tak, aby działał co godzinę, pod warunkiem że urządzenie jest połączone z nielimitowaną siecią, a bateria nie jest prawie wyczerpana. W razie problemów z pobieraniem danych można użyć niestandardowej strategii ponownego próby, jak pokazano poniżej:
Kotlin
val constraints = Constraints.Builder()
.setRequiredNetworkType(NetworkType.UNMETERED)
.setRequiresBatteryNotLow(true)
.build()
val request =
PeriodicWorkRequestBuilder<DownloadHeadlinesWorker>(1, TimeUnit.HOURS)
.setConstraints(constraints)
.setBackoffCriteria(BackoffPolicy.LINEAR, 1L, TimeUnit.MINUTES)
.build()
WorkManager.getInstance(context).enqueue(request)
Java
Constraints constraints = new Constraints.Builder()
.setRequiredNetworkType(NetworkType.UNMETERED)
.setRequiresBatteryNotLow(true)
.build();
WorkRequest request = new PeriodicWorkRequest.Builder(DownloadHeadlinesWorker.class, 1, TimeUnit.HOURS)
.setBackoffCriteria(BackoffPolicy.LINEAR, 1L, TimeUnit.MINUTES)
.build();
WorkManager.getInstance(this).enqueue(request);
Oprócz WorkManagera platforma Android udostępnia też kilka innych narzędzi, które ułatwiają tworzenie wydajnego harmonogramu wykonywania zadań sieciowych, takich jak odpytywanie. Więcej informacji o korzystaniu z tych narzędzi znajdziesz w przewodniku po przetwarzaniu w tle.
Optymalizacja żądań inicjowanych przez serwer
Żądania inicjowane przez serwer występują zwykle w odpowiedzi na powiadomienie z serwera. Na przykład aplikacja służąca do czytania najnowszych wiadomości może otrzymać powiadomienie o nowej partii artykułów, które pasują do preferencji personalizacji użytkownika, i może je pobrać.
Wysyłanie aktualizacji serwera za pomocą Komunikacji w chmurze Firebase
Komunikacja w chmurze Firebase (FCM) to lekki mechanizm służący do przesyłania danych z serwera do konkretnej instancji aplikacji. Za pomocą FCM serwer może powiadomić aplikację działającą na konkretnym urządzeniu, że są dla niej dostępne nowe dane.
W odróżnieniu od pollingu, w którym aplikacja musi regularnie wysyłać pingi do serwera, aby zapytać o nowe dane, ten model oparty na zdarzeniach pozwala aplikacji nawiązywać nowe połączenia tylko wtedy, gdy wie, że są dostępne dane do pobrania. Model minimalizuje niepotrzebne połączenia i zwiększa szybkość aktualizacji informacji w aplikacji.
Usługa FCM jest implementowana przy użyciu trwałego połączenia TCP/IP. Pozwala to zminimalizować liczbę trwałych połączeń i umożliwia platformie optymalizację przepustowości oraz zminimalizowanie wpływu na czas pracy na baterii.