初识Android PowerManagerService省电模式

目录

• 前言
• 功能介绍
• 环境
• 结束

前言

最近遇到一些关于省电模式、电量消耗、Doze模式，等等相关问题。于是，我决定对它们进行彻底分析，那就先从省电模式开启。

功能介绍

可以在 Settings->Battery->Battery Saver 界面进行省电模式的操作，如下图：

界面中有三个开关，它们的意思如下：

• Use Battery Saver : 打开/关闭省电模式。
• Set a Schedule : 设置一个电量百分比阈值，当电量低于这个阈值的时候，就会触发省电模式。设置阈值的界面如下图

• Turn off when charging : 这个开关的意思不能按表面意思理解，它真正的意思是，省电模式被打开的情况下，拔掉充电器或者重启，如果电量百分比大于90%，那么不会再次开启省电模式。

由于省电模式的功能涉及的代码比较多，本文只分析省电模式环境的初始化，涉及的文件路径如下

• frameworks/base/services/core/java/com/android/server/power/PowerManagerService.java
• frameworks/base/services/core/java/com/android/server/power/batterysaver/BatterySaverStateMachine.java
• frameworks/base/services/core/java/com/android/server/power/batterysaver/BatterySaverController.java
• frameworks/base/services/core/java/com/android/server/power/batterysaver/BatterySaverPolicy.java

环境

省电模式属于 PowerManagerService 的一部分功能，下面列出与省电模式环境相关的代码：

PowerManagerService(Context context, Injector injector) {
    super(context);
    // ...

    // Class to decide whether to turn on battery saver mode for specific services.
    mBatterySaverPolicy =
            mInjector.createBatterySaverPolicy(mLock, mContext, mBatterySavingStats);

    // Responsible for battery saver mode transition logic.
    mBatterySaverController = mInjector.createBatterySaverController(mLock, mContext,
            mBatterySaverPolicy, mBatterySavingStats);

    //  Decides when to enable / disable battery saver.
    mBatterySaverStateMachine = mInjector.createBatterySaverStateMachine(mLock, mContext,
            mBatterySaverController);
   
    // ...
}

与省电模式相关的类有三个，BatterySaverPolicy, BatterySaverController, BatterySaverStateMachine。

介绍下三个类的作用：

• BatterySaverPolicy : 省电模式的策略。
• BatterySaverController : 控制省电模式的打开/关闭，并根据省电模式策略，控制某些功能，例如控制 CPU 频率。
• BatterySaverStateMachine : 一个状态机，管理着省电模式相关的状态，并通过 BatterySaverController 控制省电模式的开启/关闭。

这里创建三个类对象的方式，就是调用构造函数，下面大致看下这几个构造函数

public BatterySaverPolicy(Object lock, Context context, BatterySavingStats batterySavingStats) {
    super(BackgroundThread.getHandler());
    mLock = lock;
    mHandler = BackgroundThread.getHandler();
    mContext = context;
    mContentResolver = context.getContentResolver();
    mBatterySavingStats = batterySavingStats;
}
public BatterySaverController(Object lock, Context context, Looper looper,
        BatterySaverPolicy policy, BatterySavingStats batterySavingStats) {
    mLock = lock;
    mContext = context;
    mHandler = new MyHandler(looper);
    mBatterySaverPolicy = policy;
    // 注意，监听了 policy change
    mBatterySaverPolicy.addListener(this);
    
    // FileUpdater 负责向底层文件节点写值，例如向CPU频率的节点写值，控制CPU频率
    mFileUpdater = new FileUpdater(context);
    
    mBatterySavingStats = batterySavingStats;

    // 刷新获取省电模式的缓存
    PowerManager.invalidatePowerSaveModeCaches();
}
public BatterySaverStateMachine(Object lock,
        Context context, BatterySaverController batterySaverController) {
    mLock = lock;
    mContext = context;
    mBatterySaverController = batterySaverController;
    mState = STATE_OFF;
    // Whether or not battery saver should be "sticky" when manually enabled.
    // false
    // 注意了，值为 false，表明这个 battery saver sticky 功能是打开的
    mBatterySaverStickyBehaviourDisabled = mContext.getResources().getBoolean(
            com.android.internal.R.bool.config_batterySaverStickyBehaviourDisabled);
            
    //  Config flag to track default disable threshold for Dynamic power savings enabled battery saver.
    // 80
    mDynamicPowerSavingsDefaultDisableThreshold = mContext.getResources().getInteger(
            com.android.internal.R.integer.config_dynamicPowerSavingsDefaultDisableThreshold);
}

BatterySaverController 的构造函数，只需要注意一点，那就是它监听了省电模式策略的改变，因为这个策略会影响省电模式。

BatterySaverStateMachine 的构造函数，需要注意 mBatterySaverStickyBehaviourDisabled，它表示是否支持 battery saver sticky 功能。注意了，它的值 false，但是表示支持这个功能，而不是不支持。mDynamicPowerSavingsDefaultDisableThreshold 是与动态省电模式相关，读者可自行分析。

继续看 PowerManagerService 对省电模式环境的初始化代码

public void systemReady(IAppOpsService appOps) {
    synchronized (mLock) {
        // ...
        mBatterySaverController.systemReady();
        mBatterySaverPolicy.systemReady();
        
        // ...
    }   
}

首先看看 BatterySaverController#systemRead()

public void systemReady() {
    // 监听这些东西，来控制 battery saver
    final IntentFilter filter = new IntentFilter(Intent.ACTION_SCREEN_ON);
    filter.addAction(Intent.ACTION_SCREEN_OFF);
    filter.addAction(Intent.ACTION_BATTERY_CHANGED);
    filter.addAction(PowerManager.ACTION_DEVICE_IDLE_MODE_CHANGED);
    filter.addAction(PowerManager.ACTION_LIGHT_DEVICE_IDLE_MODE_CHANGED);
    mContext.registerReceiver(mReceiver, filter);

    // 如果 Runtime 重启，那么读取 /data/system/battery-saver/default-values.xml 保存的数据，否则删除这个文件。
    mFileUpdater.systemReady(LocalServices.getService(ActivityManagerInternal.class)
            .isRuntimeRestarted());
    // 这里的处理逻辑为空
    mHandler.postSystemReady();
}

BatterySaverController 会监听屏幕亮灭以及 Doze 模式的广播。

不过只有屏幕亮灭，会实际地影响省电模式，因为屏幕的亮灭会影响交互模式，而省电模式策略会根据手机是否处于交互模式而配置不同的策略。目前，在策略中，只有 CPU 频率受影响。

再来看看 BatterySaverPolicy#systemReady()

public void systemReady() {
    ConcurrentUtils.wtfIfLockHeld(TAG, mLock);

    // 下面两个字段，目前没有值，但是会控制省电模式策略，进而影响省电模式
    mContentResolver.registerContentObserver(Settings.Global.getUriFor(
            Settings.Global.BATTERY_SAVER_CONSTANTS), false, this);
    mContentResolver.registerContentObserver(Settings.Global.getUriFor(
            Settings.Global.BATTERY_SAVER_DEVICE_SPECIFIC_CONSTANTS), false, this);

    // 无障碍相关
    final AccessibilityManager acm = mContext.getSystemService(AccessibilityManager.class);
    acm.addAccessibilityStateChangeListener(enabled -> mAccessibilityEnabled.update(enabled));
    mAccessibilityEnabled.initialize(acm.isEnabled());

    // 汽车相关
    UiModeManager uiModeManager = mContext.getSystemService(UiModeManager.class);
    uiModeManager.addOnProjectionStateChangedListener(UiModeManager.PROJECTION_TYPE_AUTOMOTIVE,
            mContext.getMainExecutor(), mOnProjectionStateChangedListener);
    mAutomotiveProjectionActive.initialize(
            uiModeManager.getActiveProjectionTypes() != UiModeManager.PROJECTION_TYPE_NONE);

    // 监听 SettingProvider 的 config 表中，关于 battery_saver 命名空间下的所有字段值。
    // 目前，这些字段都为空，但是这些字段会影响省电模式策略，进而控制省电模式
    DeviceConfig.addOnPropertiesChangedListener(DeviceConfig.NAMESPACE_BATTERY_SAVER,
            mContext.getMainExecutor(), this);
    mLastDeviceConfigProperties =
            DeviceConfig.getProperties(DeviceConfig.NAMESPACE_BATTERY_SAVER);
    onChange(true, null);
}

BatterySaverPolicy 本身有一个默认的策略，但是可以通过 SettingsProvider 中的一些字段来控制策略，从而控制省电模式影响的功能。但是目前，这些字段的值都为空，因此并不影响分析，后面或许我另写一篇文章，分析如何控制省电模式策略。

继续看 PowerManagerService 对省电模式环境的初始化代码

public void onBootPhase(int phase) {
    synchronized (mLock) {
        if (phase == PHASE_THIRD_PARTY_APPS_CAN_START) {
            incrementBootCount();

        } else if (phase == PHASE_BOOT_COMPLETED) {
            // ...

            mBatterySaverStateMachine.onBootCompleted();
            
            // ...
        }
    }
}

BatterySaverStateMachine.onBootCompleted() 代码如下：

public void onBootCompleted() {
    putGlobalSetting(Settings.Global.LOW_POWER_MODE, 0);
    runOnBgThread(() -> {

        // 监听数据库字段
        final ContentResolver cr = mContext.getContentResolver();
        // Settings.Global.LOW_POWER_MODE 代表省电模式是否打开
        cr.registerContentObserver(Settings.Global.getUriFor(
                Settings.Global.LOW_POWER_MODE),
                false, mSettingsObserver, UserHandle.USER_SYSTEM);
        // Settings.Global.LOW_POWER_MODE_STICKY 代表 battery saver sticky 功能是否打开
        cr.registerContentObserver(Settings.Global.getUriFor(
                Settings.Global.LOW_POWER_MODE_STICKY),
                false, mSettingsObserver, UserHandle.USER_SYSTEM);
        // Settings.Global.LOW_POWER_MODE_TRIGGER_LEVEL 代表触发省电模式的电量百分比
        cr.registerContentObserver(Settings.Global.getUriFor(
                Settings.Global.LOW_POWER_MODE_TRIGGER_LEVEL),
                false, mSettingsObserver, UserHandle.USER_SYSTEM);
        // Settings.Global.AUTOMATIC_POWER_SAVE_MODE 代表自动省电模式的类型
        // 类型有三个，根据电量百分比触发，动态省电模式模式，或者none
        cr.registerContentObserver(Settings.Global.getUriFor(
                Settings.Global.AUTOMATIC_POWER_SAVE_MODE),
                false, mSettingsObserver, UserHandle.USER_SYSTEM);
        // Settings.Global.DYNAMIC_POWER_SAVINGS_ENABLED 代表是否打开动态省电模式
        cr.registerContentObserver(Settings.Global.getUriFor(
                Settings.Global.DYNAMIC_POWER_SAVINGS_ENABLED),
                false, mSettingsObserver, UserHandle.USER_SYSTEM);
        // Settings.Global.DYNAMIC_POWER_SAVINGS_DISABLE_THRESHOLD 代表动态省电模式关闭的阈值
        cr.registerContentObserver(Settings.Global.getUriFor(
                Settings.Global.DYNAMIC_POWER_SAVINGS_DISABLE_THRESHOLD),
                false, mSettingsObserver, UserHandle.USER_SYSTEM);
        // Settings.Global.LOW_POWER_MODE_STICKY_AUTO_DISABLE_ENABLED 表示是否打开了 battery saver sticky auto disable
        // 对应于 Settings->Battery->Battery Saver->Turn off when charging
        cr.registerContentObserver(Settings.Global.getUriFor(
                Settings.Global.LOW_POWER_MODE_STICKY_AUTO_DISABLE_ENABLED),
                false, mSettingsObserver, UserHandle.USER_SYSTEM);
        // Settings.Global.LOW_POWER_MODE_STICKY_AUTO_DISABLE_LEVEL 表示  battery saver sticky auto disable 的阈值
        cr.registerContentObserver(Settings.Global.getUriFor(
                Settings.Global.LOW_POWER_MODE_STICKY_AUTO_DISABLE_LEVEL),
                false, mSettingsObserver, UserHandle.USER_SYSTEM);


        synchronized (mLock) {
            /**
             * If 1, battery saver ({@link #LOW_POWER_MODE}) will be re-activated after the device
             * is unplugged from a charger or rebooted.
             */
            // battery saver sticky 功能是否被打开
            final boolean lowPowerModeEnabledSticky = getGlobalSetting(
                    Settings.Global.LOW_POWER_MODE_STICKY, 0) != 0;
            if (lowPowerModeEnabledSticky) {
                mState = STATE_PENDING_STICKY_ON;
            }

            mBootCompleted = true;

            // 读取数据库字段，并根据情况，打开/关闭省电模式
            refreshSettingsLocked();

            // 自动打开/关闭省电模式
            doAutoBatterySaverLocked();
        }
    });
}

这里主要是监听并读取与省电模式相关的数据库字段，由于现在是分析初始化环境，因此这里不分析触发省电模式的代码。这些字段值是什么意思，请注意看注释。

至此，省电模式环境的初始化代码已经分析完毕，你可能对代码中提到的一些概念非常迷惑，我刚开启接触的时候也是一样。为了后面代码分析的顺利进行，现在预备几个知识

• 当省电模式开启后，只要插入了充电器，系统会自动关闭省电模式。
• 当处于充电模式，系统是禁止开启省电模式。
• Battery Saver Sticky : 在省电模式开启的情况下，拔掉充电器，或者系统重启，这个 Battery Saver Sticky 模式就会起效，它会再次开启省电模式。
• Battery Saver Sticky Auto Disable : 从字面理解意思，就是自动关闭 Battery Saver Sticky 功能。当电量百分比大于某个阈值，默认是90%，在省电模式开启的情况狂下，拔掉充电器或者重启，那么不会再次开启省电模式。

结束