使用无线装置传输数据可能是导致应用出现过度耗电问题的最重要的根源之一。为了最大限度地减轻与网络活动相关的耗电问题，您务必要了解连接模式会如何影响底层无线装置硬件。
本部分介绍了无线装置状态机，并说明了应用的连接模式如何与此状态机进行交互。然后，它提供了一些技巧，遵循这些技巧有助于最大限度地减少应用数据消耗对电池的影响。
无线装置状态机
用户设备上的无线装置具有内置的省电功能，有助于最大限度地减少其消耗的电池电量。无线装置在完全活动状态下会消耗大量电量，但在非活动状态或待机状态下，无线装置消耗的电量非常少。
需要记住的一个重要因素是，无线装置无法从待机状态立即切换到完全活动状态。无线装置“接通电源”时会存在延迟期。因此，电池会缓慢地从高能量状态转换为低能量状态，以便在不使用时节省电量，同时尝试最大限度地缩短与无线装置“接通电源”相关的延迟。
典型 3G 网络无线装置的状态机包含 3 种能量状态：
- 满功率：在连接处于活动状态时使用，让设备能够以尽可能高的速度 传输数据。
- 低功率：一种中间状态，可将电池电量消耗降低约 50%。
- 待机：最低耗电状态；处于此状态时，没有网络 连接处于活动状态。
虽然低功率和待机状态所消耗的电池电量明显减少，但它们也会导致网络请求严重延迟。从低功率状态返回满功率状态需要大约 1.5 秒，而从待机状态切换到满功率状态需要大约 2 秒。
为了最大限度地缩短延迟时间，状态机利用延迟来推迟向低能量状态的转换。图 1 使用的是 AT&T 的典型 3G 无线装置的时间设置。
图 1.典型的 3G 无线装置状态机。
每个设备上的无线装置状态机（特别是相关的转换延迟（“拖尾时间”）和启动延迟）因所采用的无线电技术（3G、LTE、5G 等）而有所不同，并由设备所采用的运营商网络进行定义和配置。
本页根据 AT&T 提供的数据介绍了典型的 3G 无线装置的代表性状态机。不过，一般原则和对应的最佳做法适用于所有无线装置实现。
这种方法对典型的移动网络浏览活动尤为有效，因为它可以在用户浏览网页时阻止出现意外的延迟。相对较短的拖尾时间还可以确保在浏览会话结束后，无线装置可以立即切换到低能量状态。
遗憾的是，这种方法可能会导致在 Android 等现代智能手机操作系统上运行的应用效率低下，因为应用既在前台运行（此时降低延迟很重要），又在后台运行（此时应优先考虑电池续航时间）。
应用会如何影响无线装置状态机
每次您创建新的网络连接时，无线装置都会转换为满功率状态。如果是上述典型 3G 无线装置状态机，它会在传输期间以及额外 5 秒的拖尾时间内始终保持满功率状态，并在随后的 12 秒内保持低能量状态。因此，对于典型的 3G 设备，每个数据传输会话都会导致无线装置消耗能量至少 18 秒。
在实践中，如果某个应用每分钟进行 3 次 1 秒的数据传输，就会导致无线装置在即将进入待机模式时重新切换回高功率状态，进而永久保持活动状态。
图 2.每分钟进行 3 次 1 秒传输的无线装置耗电量对比情况。该图不包含运行之间的“接通电源”延迟。
相比之下，如果同一款应用每分钟进行 1 次 3 秒的整合数据传输，无线装置保持高功率状态的时间就只有 20 秒。这样一来，无线装置每分钟有 40 秒时间处于待机状态，从而大大减少电池耗电量。
图 3.每分钟进行 1 次 3 秒传输的无线装置耗电量对比情况。
优化技巧
现在您已了解网络访问如何影响电池续航时间，接下来我们来讨论一些有助于减少耗电量的方法，同时提供快速流畅的用户体验。
整合数据传输
如上一部分所述，整合数据传输（即减少传输次数，但每次传输更多数据）是提高电池效率的最佳方法之一。
当然，如果应用需要立即接收或发送数据以响应用户操作，则无法始终这样做。您可以通过 预测和预先抓取数据来缓解此问题。其他场景（例如向服务器发送日志或分析数据，以及其他非紧急的应用发起的数据传输）非常适合批量处理和整合。如需了解有关安排后台网络传输的提示，请参阅优化 应用发起的 任务。
预取数据
预取数据是减少应用运行的独立数据传输会话数量的另一种有效方法。预取意味着，当用户在您的应用中执行某项操作时，应用会预测下一系列用户操作最有可能需要哪些数据，并通过单次连接以全容量批量获取这些数据。
通过提前加载传输，您可以减少下载数据所需的无线装置激活次数。因此，您不仅可以延长电池续航时间，还可以缩短延迟、降低所需带宽并降低下载次数。
预先抓取还可以最大限度地缩短因在执行某项操作或查看数据之前等待下载完成而导致的应用内延迟，从而改进用户体验。
下面是一个实际示例。
新闻阅读器
许多新闻应用都仅在用户选择某个类别后才下载标题、仅当用户想要阅读时才下载完整报道，并在用户滚动到视图中后立即下载缩略图，试图通过这种方式降低带宽。
如果使用这种方法，无线装置会在用户的新闻阅读会话的大部分时间内保持活动状态，因为用户会滚动浏览标题、更改类别并阅读报道。不仅如此，在各能量状态之间持续切换还会导致在切换类别或阅读报道时出现严重的延迟。
更好的方法是在启动时预先抓取数量合理的数据，首先预先抓取第一组资讯标题和缩略图（确保低延迟的启动时间），然后继续预先抓取剩余的资讯标题和缩略图，以及每篇报道的报道正文（至少从主要资讯标题列表起）。
另一种替代方案是预先抓取每个资讯标题、缩略图、报道正文，甚至可能是完整的报道图片（通常是按照预定的时间表在后台进行）。这种方法的风险是花费大量带宽和电池续航时间下载从未使用的内容，因此实现时应该谨慎。
其他注意事项
虽然预取数据有很多好处，但如果使用过于激进，预先抓取可能会因下载未使用的数据而产生过度耗电问题加剧和带宽使用量增加的风险。此外，还要确保预先抓取不会在应用等待预先抓取完成时导致应用启动出现延迟。实际上，这可能意味着要逐步处理数据，或按优先级启动连续传输，以便优先下载和处理应用启动所需的数据。
预提取的积极程度取决于要下载的数据大小以及使用这些数据的可能性。一般指南是：根据上述状态机，对于在当前用户会话中使用的可能性为 50% 的数据，您通常可以预先抓取大约 6 秒钟（大约 1-2 兆字节）。之后，下载未使用数据的潜在成本便会与一开始不下载数据可能产生的节省量持平。
一般来说，建议按照以下形式预先抓取数据：每 2 到 5 分钟启动一次下载、每次下载 1 到 5 兆字节的数据。
按照这一原则，大型下载内容（例如视频文件）应该分段定期（每 2 到 5 分钟）下载，从而仅预先抓取用户在接下来的几分钟内可能会观看的视频数据。
一种解决方案是仅在连接到 Wi-Fi 时（并且可能仅在设备充电时）才安排完整下载。 WorkManager API 完全支持此用例，允许您限制后台工作 直到设备满足开发者指定的条件（例如充电和 连接到 Wi-Fi）。
在发出请求之前检查连接
搜索手机信号是移动设备上最耗电的操作之一。对于用户发起的请求，最佳做法是先检查
连接，使用
ConnectivityManager，如
监控连接状态和连接
计量中所述。
如果没有网络，应用可以通过不强制移动无线装置搜索来节省电量。然后，可以在建立连接后安排请求并与其他请求批量执行。
连接池
除了批量处理和预先抓取之外，还有一种策略可以提供帮助，那就是将应用的网络连接放入连接池。
重复使用现有网络连接通常比启动新的网络连接更高效。通过重复使用连接，网络还可以更智能地对拥塞和相关的网络数据问题做出响应。
HttpURLConnection 和大多数 HTTP
客户端（例如 OkHttp）默认启用
连接池，并为多个
请求重复使用同一连接。
回顾与展望
在本部分中，您了解了很多关于无线装置的信息，以及一些可以广泛应用以提供快速响应的用户体验并减少耗电量的策略。
在下一部分中，我们将详细了解大多数应用中常见的 3 种不同类型的网络互动。您将了解每种类型的驱动因素，以及用于高效管理这些互动的现代技术和 API。