基于智能手機(jī)的能源消耗分析及對(duì)策

付鈺

摘要：智能手機(jī)應(yīng)用日益普及，其上的App市場(chǎng)也日趨繁榮。該文主要圍繞能源消耗來(lái)對(duì)安卓系統(tǒng)下的軟件進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化來(lái)執(zhí)行自身的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，在不改變客戶(hù)需求的前提下幫助客戶(hù)尋求最佳軟件，即使用最小的資源來(lái)尋求最完美的網(wǎng)絡(luò)配置。與此同時(shí)，也給運(yùn)營(yíng)商提供一個(gè)參考方案：讓其以用戶(hù)所需的方向?yàn)槠鯔C(jī)來(lái)進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，在最低廉的成本中，獲取高額的利潤(rùn)。

關(guān)鍵詞：軟件監(jiān)控；能源消耗；商業(yè)應(yīng)用；用戶(hù)需求

中圖分類(lèi)號(hào)：TP18 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）08-0193-02

1 概述

目前，智能手機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。隨著科技的不斷進(jìn)步，現(xiàn)有智能手機(jī)的功能越來(lái)越強(qiáng)大，不僅可以用來(lái)通話(huà)，還可以用來(lái)聽(tīng)歌、上網(wǎng)、打游戲、聊天等等。智能手機(jī)正以其強(qiáng)大而全面的功能成為我們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚囊徊糠?。因此，作為?dāng)代最為流行的新媒介，手機(jī)的開(kāi)發(fā)目的已經(jīng)不僅僅是為了溝通的便利化，而更重要的使命是將新一代網(wǎng)絡(luò)媒體進(jìn)行進(jìn)一步的延伸發(fā)展。

隨著手機(jī)的廣泛使用，為了更好地滿(mǎn)足個(gè)性化用戶(hù)對(duì)手機(jī)功能上的需求，以及不斷完善手機(jī)性能，手機(jī)中的軟件（App）應(yīng)運(yùn)而生，各式不同功能的軟件層出不窮。客戶(hù)手機(jī)里有手機(jī)本身內(nèi)帶的以及根據(jù)自己需要所下載的軟件，其大小占據(jù)著手機(jī)內(nèi)存含量的半壁江山。但是，眾所周知，安卓手機(jī)電池在控制體積的情況下可提供的能力極為有限，且在短期內(nèi)又很難有所突破。而另一方面，用戶(hù)對(duì)App的需求越來(lái)越大，導(dǎo)致了手機(jī)耗電過(guò)快的現(xiàn)象。此外，最近在軟件能源消耗優(yōu)化方面，引來(lái)了越來(lái)越多人的關(guān)注，不僅在國(guó)內(nèi)乃至國(guó)外都引起了巨大的反響，同時(shí)手機(jī)處理器能源消耗估算問(wèn)題也被詳細(xì)地討論，可見(jiàn)進(jìn)一步對(duì)軟件消耗能源進(jìn)行估算并最終經(jīng)過(guò)研究獲得為眾人所信服的能源發(fā)展趨勢(shì)才是當(dāng)下最為重要的問(wèn)題。

那么如何選擇合適的軟件進(jìn)行下載才能使手機(jī)擁有更高的利用率，如何減少手機(jī)內(nèi)能源消耗以及如何使商家了解客戶(hù)的需求并針對(duì)其需求研發(fā)手機(jī)軟件呢？這的確是一個(gè)值得思考的問(wèn)題。本論文主要針對(duì)用戶(hù)及開(kāi)發(fā)商兩部分來(lái)進(jìn)行手機(jī)能源消耗的分析并給予解決方案。

2 針對(duì)手機(jī)能源消耗的具體分析

當(dāng)下手機(jī)耗電主要由以下幾部分構(gòu)成：電池自身耗電、系統(tǒng)后臺(tái)程序的耗電、屏幕亮度的耗電、大量數(shù)據(jù)的文本切換以及使用軟件所引起的耗電，其中第一點(diǎn)以及最后一點(diǎn)是消耗能源中所占比重較大的。尤其是手機(jī)中的一些App，由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，在開(kāi)發(fā)質(zhì)量上參差不齊。即使相同功能的應(yīng)用軟件，不同開(kāi)發(fā)者開(kāi)發(fā)的App在能耗和性能上差異巨大。一個(gè)未優(yōu)化的App，可能因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間的高能耗操作而迅速消耗掉電池電量。針對(duì)此問(wèn)題，應(yīng)用一元線(xiàn)性回歸模型建立了手機(jī)電能消耗模型，并用此模型預(yù)測(cè)了電能消耗的總量。

體系結(jié)構(gòu)級(jí)模型亦是手機(jī)能耗分析中一大重要模型，體系結(jié)構(gòu)是一個(gè)極為抽象的系統(tǒng)范疇，主要是通過(guò)行為的表述來(lái)將功能構(gòu)件以及構(gòu)件進(jìn)行相互連接，每一個(gè)構(gòu)件又可以與其他構(gòu)件相互連接，同時(shí)每個(gè)構(gòu)件又擁有多個(gè)接口。這樣，每個(gè)構(gòu)件的動(dòng)態(tài)行為即可以由每個(gè)接口所對(duì)應(yīng)的CPS進(jìn)程來(lái)表示。其中能耗分析包括基于跡的能耗模型、可終止系統(tǒng)能耗分析以及無(wú)限運(yùn)行系統(tǒng)能耗分析幾個(gè)方面來(lái)對(duì)能源消耗進(jìn)行分析，從而實(shí)現(xiàn)能源優(yōu)化。

3 面向開(kāi)發(fā)商和運(yùn)營(yíng)商的應(yīng)對(duì)策略

能源優(yōu)化不僅意味著在安卓應(yīng)用中監(jiān)測(cè)能源消耗，更是通過(guò)對(duì)系統(tǒng)全方位的診斷，從而找出瓶頸并有針對(duì)性地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行清理、修復(fù)、優(yōu)化等工作，只是這里的優(yōu)化更多的是針對(duì)安卓系統(tǒng)下軟件的優(yōu)化，通過(guò)對(duì)軟件App的能耗監(jiān)測(cè)，分析出對(duì)能耗最為浪費(fèi)的部分，得到相應(yīng)的結(jié)論，使App開(kāi)發(fā)商了解用戶(hù)需求，從而設(shè)計(jì)出用戶(hù)所需的App，各取所需，得以致用；使設(shè)計(jì)手機(jī)開(kāi)發(fā)商了解能耗分配，從而避免出現(xiàn)能源浪費(fèi)，提高手機(jī)性?xún)r(jià)比，利于為用戶(hù)與開(kāi)發(fā)商提供更好的交易平臺(tái)。

此處所研究的應(yīng)對(duì)策略主要針對(duì)開(kāi)發(fā)App的開(kāi)發(fā)商，設(shè)計(jì)手機(jī)的開(kāi)發(fā)商以及手機(jī)運(yùn)營(yíng)商三個(gè)對(duì)象進(jìn)行詳細(xì)的討論。

1）針對(duì)于開(kāi)發(fā)App的開(kāi)發(fā)商來(lái)講，通過(guò)監(jiān)測(cè)手機(jī)軟件能源消耗對(duì)用戶(hù)經(jīng)常使用的軟件進(jìn)行主要的數(shù)據(jù)信息采集，以幫助開(kāi)發(fā)商合理地進(jìn)行軟件的升級(jí)及開(kāi)發(fā)，節(jié)省不必要的資源浪費(fèi)；其次針對(duì)不同年齡段的人群應(yīng)該給予不同的軟件設(shè)計(jì)，在用戶(hù)下載軟件之前，使用戶(hù)注冊(cè)一個(gè)賬號(hào)，由此了解用戶(hù)信息，并根據(jù)用戶(hù)的年齡、興趣、需求等因素給用戶(hù)提供一個(gè)更為合理的平臺(tái)來(lái)進(jìn)行軟件下載；此外，制作幾套方案，針對(duì)大部分用戶(hù)都較為推崇的軟件著重進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，致力于能源的節(jié)約以及用戶(hù)對(duì)此軟件的附加功能，并根據(jù)不通用戶(hù)的需求給予其不同的軟件相應(yīng)的使用時(shí)間，如若不確定某一軟件的用戶(hù)需求，也可在正式應(yīng)用前給予試運(yùn)行階段，未達(dá)到預(yù)期效果則可放棄后續(xù)開(kāi)發(fā)，以免造成不必要的損失。其中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行用戶(hù)信息保密政策。同時(shí)使用jUnit等測(cè)試框架提前在APP中進(jìn)行一系列的測(cè)試也是開(kāi)發(fā)App的一大關(guān)鍵步驟，在每一次測(cè)試中得到各個(gè)組件的能源消耗情況（可以使用安卓功耗分析工具PowerTutor，即能源小助手，從而使開(kāi)發(fā)者可以很方便而直觀地看到應(yīng)用功耗信息以?xún)?yōu)化應(yīng)用的設(shè)計(jì)）。

2）針對(duì)于設(shè)計(jì)手機(jī)的開(kāi)發(fā)商來(lái)講，就手機(jī)的開(kāi)發(fā)，運(yùn)營(yíng)商應(yīng)該給予最為前沿的技術(shù)來(lái)對(duì)即將上市的手機(jī)進(jìn)行評(píng)估和檢測(cè)。進(jìn)行橫向比較，商家自身的手機(jī)與其他運(yùn)營(yíng)商的手機(jī)進(jìn)行電池檢測(cè)；進(jìn)行縱向比較，商家自身手機(jī)除了其他方面的改良外對(duì)手機(jī)本身電池能源消耗問(wèn)題商家是否給予解決。注重檢測(cè)電池的耗電量，給予用戶(hù)一個(gè)更為合理的平臺(tái)，最高額度的提高手機(jī)性?xún)r(jià)比，優(yōu)化手機(jī)，優(yōu)化手機(jī)性能，提高日后手機(jī)的利用率，不僅使運(yùn)營(yíng)商可以更有針對(duì)性的開(kāi)發(fā)手機(jī)，更有利于運(yùn)營(yíng)商產(chǎn)品的輸出，從而使運(yùn)營(yíng)商賺取高額的利潤(rùn)。

3）對(duì)于手機(jī)運(yùn)營(yíng)商來(lái)講，通過(guò)監(jiān)控軟件能源消耗對(duì)設(shè)備上各種常用的軟件，例如QQ，微信，瀏覽器等進(jìn)行耗電量，流量監(jiān)測(cè)。對(duì)使用人群也進(jìn)行劃分，以便于運(yùn)營(yíng)商設(shè)置開(kāi)發(fā)不同的流量套餐，換取最大收益。同時(shí)，手機(jī)運(yùn)營(yíng)商應(yīng)在在部件廠商的密切配合下，采取有效措施兼顧手機(jī)的高性能化和低功耗化。

通過(guò)以上的敘述，不難看出App的開(kāi)發(fā)商，設(shè)計(jì)手機(jī)的開(kāi)發(fā)商以及手機(jī)運(yùn)營(yíng)商三者有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，只有三者緊密聯(lián)系，相互合作，相互制約，才能保證安卓平臺(tái)上的高性能及低功耗，保證技術(shù)穩(wěn)步前進(jìn)，我國(guó)始終走在科技的前沿。

4 面向用戶(hù)的應(yīng)對(duì)策略

在2009年Google IO大會(huì)上，Jeffrey Sharkey的演講（Coding for Life -- Battery Life， That Is）中也提到了應(yīng)該如何有效地監(jiān)控耗電量問(wèn)題。由此可見(jiàn)，軟件監(jiān)控則變得尤為重要。因此，對(duì)用戶(hù)而言，必須首先了解手機(jī)耗電情況，尤其是App的耗電情況。以本人手機(jī)為例，某個(gè)時(shí)刻各個(gè)程序的耗電所占百分比如下：屏幕耗電量為34%，安卓操作系統(tǒng)所耗電量為11%，其余的54%全部為軟件所耗電量。

對(duì)用戶(hù)而言，能量監(jiān)測(cè)尤為重要，而目前網(wǎng)絡(luò)中大量存在一些App，當(dāng)用戶(hù)使用時(shí)利用后臺(tái)程序進(jìn)行扣費(fèi)、或開(kāi)啟不良網(wǎng)站從而浪費(fèi)流量資源等現(xiàn)象。當(dāng)前用戶(hù)只了解自己需求，卻難以做到快速找到適合自己的最優(yōu)的軟件。針對(duì)這一現(xiàn)象可以通過(guò)監(jiān)控軟件能源消耗在軟件進(jìn)行非法扣費(fèi)之時(shí)提醒用戶(hù)，便于用戶(hù)分辨出自己是否真正的需求此軟件。

對(duì)于手機(jī)耗電快的現(xiàn)象，用戶(hù)可以在使用手機(jī)較久或是手機(jī)電量即將耗盡時(shí)對(duì)于用戶(hù)進(jìn)行有友情提示，提醒用戶(hù)對(duì)手機(jī)電量進(jìn)行補(bǔ)充。此外，可以通過(guò)監(jiān)控軟件能源消耗對(duì)根據(jù)耗電量給出電池使用時(shí)間及周期，針對(duì)用戶(hù)不常使用的軟件可以提示其進(jìn)行卸載，當(dāng)前并不使用的軟件可以適量進(jìn)行關(guān)閉，由此降低手機(jī)耗電量，延長(zhǎng)手機(jī)壽命，增加手機(jī)利用率。

通過(guò)監(jiān)控軟件能源消耗找出每天耗電量較多的幾款軟件，提醒用戶(hù)對(duì)這些軟件的處理建議并且進(jìn)行合理的使用。

由此可見(jiàn)，無(wú)論是針對(duì)手機(jī)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)手機(jī)軟件的開(kāi)發(fā)商以及運(yùn)營(yíng)商，還是用戶(hù)來(lái)說(shuō)，能源監(jiān)測(cè)都是至關(guān)重要的話(huà)題，有效地進(jìn)行能源監(jiān)測(cè)不僅可以使商家有針對(duì)性的、在最小成本以及最易開(kāi)發(fā)環(huán)境下賺取高額利潤(rùn)，更可以使用戶(hù)延長(zhǎng)手機(jī)壽命、避免不必要扣費(fèi)等現(xiàn)象。手機(jī)用戶(hù)與運(yùn)營(yíng)商間更是密不可分的水與魚(yú)的關(guān)系，手機(jī)乃用戶(hù)必不可少的一部分，手機(jī)軟件更是重中之重，運(yùn)營(yíng)商通過(guò)用戶(hù)賺取利潤(rùn)，而手機(jī)用戶(hù)更是在最適合自己的情況下選取最優(yōu)化的手機(jī)及手機(jī)軟件，各取所需，相得益彰。

以上則為安卓系統(tǒng)下手機(jī)能源消耗的分析及對(duì)策。由此可想，若將開(kāi)發(fā)商和用戶(hù)比喻成兩個(gè)參與者，而兩者的影響因素均當(dāng)做用例（如圖1所示：這里的開(kāi)發(fā)商指的是App開(kāi)發(fā)商、設(shè)計(jì)手機(jī)開(kāi)發(fā)商以及手機(jī)運(yùn)營(yíng)商三者的總稱(chēng)），其中開(kāi)發(fā)商擁有設(shè)計(jì)App、開(kāi)發(fā)手機(jī)以及進(jìn)行手機(jī)的流量監(jiān)控和設(shè)置套餐等功能，用戶(hù)具有電池能源消耗、線(xiàn)上選擇App及用戶(hù)提醒等功能，開(kāi)發(fā)商與用戶(hù)之間建立起使用與被使用、選擇與被選擇、消費(fèi)與被消費(fèi)的關(guān)系。在此系統(tǒng)中，運(yùn)營(yíng)商以及用戶(hù)均是其受益者，各取所需。用戶(hù)用其監(jiān)測(cè)流量，避免額外扣費(fèi)、擁有良好安全保障以并延長(zhǎng)手機(jī)壽命，而就運(yùn)營(yíng)商而言，可以了解用戶(hù)需求，解用戶(hù)之所急，以最小的成本創(chuàng)造出優(yōu)越的產(chǎn)品，提高軟件使用率，創(chuàng)造更大的收益。

5 總結(jié)與展望

面對(duì)能源危機(jī)的逐漸加劇，手機(jī)利用率及能源使用率均受到了極大的限制。智能手機(jī)運(yùn)行的處理未來(lái)將更加復(fù)雜和趨于多元化，但手機(jī)電池的容量卻在短時(shí)間內(nèi)很難加大。用戶(hù)和開(kāi)發(fā)商都必須通過(guò)減少浪費(fèi)耗電、提高處理的電力效率等措施，來(lái)提高手機(jī)電量的利用率。本文通過(guò)對(duì)用戶(hù)及開(kāi)發(fā)商兩個(gè)方面的論述，希望可以對(duì)能源消耗問(wèn)題有所裨益。同時(shí)，針對(duì)優(yōu)化軟件，降低能源消耗問(wèn)題，我們可以在基于安卓平臺(tái)上面在軟件開(kāi)發(fā)生命周期的各個(gè)階段進(jìn)行有效的方法和手段進(jìn)行能源及流量監(jiān)測(cè)，加大在軟件生產(chǎn)線(xiàn)中的能源消耗分析力度，從而解決能源消耗大、優(yōu)化技術(shù)落后的瓶頸問(wèn)題，最終實(shí)現(xiàn)采用技術(shù)緊密地將高性能與低能耗完美結(jié)合，真正達(dá)到綠色軟件、綠色能源的標(biāo)準(zhǔn)。

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