IOS app電量測試方法調研__IOS

方法一——硬體檢測

通過硬體 PowerMonitor 可以精準地獲得應用的電量消耗。

步驟如下： 拆開iOS裝置的外殼，找到電池後面的電源針腳。 串連電源監控器的裝置針腳 運行應用 測量電量消耗

下圖展示了與iPhone的電池針腳串連的電源監控器工具。 enter image description here

可以參考：Using Monsoon Power Monitor with iPhone 5s。 可以精準地獲得應用的電量消耗。 裝置價格 $771.00 USD 需要拆解手機 連結： https://www.jianshu.com/p/851b0acde9c3
方法二——instruments 步驟

1.iOS 設定選項 ->開發人員選項－>logging －>start recording enter image description here

2.進行需要測試電量的情境操作後進入開發人員選項點擊stop recording

3.將iOS裝置和Mac串連

4.開啟Instrument，選擇Energy Diagnostics

5.選擇 File > Import Logged Data from Device enter image description here

6.儲存的資料以時間軸輸出到Instrument面板 缺點 　   1）進行電量測量時，必須斷開iOS device和PC的串連，因此不能通過ui自動化測試的方式執行app操作；

　　2）電量採樣速率為1s／次，電量使用level為0-20，1/20：表示運行該app，電池生命會有20個小時；20/20：表示運行該app，電池電量僅有1小時的生命

測試精確度為5%；

　　3）電量測試資料只能通過Energy Diagnostics Instruments查看，不能匯出為cvs檔案，無法計算整體耗電量、平均耗電量，只能手動計算平均值

  方法三——api介面調用的方式

最初我們用到的是UIDevice類batteryLevel介面。這個介面只能擷取到剩餘電量百分比，目前世面上能見到的所有iOS系統版本都可用，如上文所提到的，他和系統介面上展示的值幾乎沒有區別，唯一不同的是，他是以mAh為單位計的，以這個值計算的剩餘電量百分比，就是系統上顯示的那個值。這樣看來，這個介面也沒有什麼多大的意義。還得繼續嘗試。

接著我們使用到的是IOKit中的IOPMPowerSource介面，私人介面，調用方式如下：

 

 

在iOS 10及以上的系統上，能擷取到的資訊如下：

 

 

 

看看關鍵資訊：

第三行CurrentCapacity是當前的剩餘電量；

第六行FullyCharged是否滿電量；

第八行IsCharging是否正在充電；

第九行MaxCapacity最大電池容量；

第十行Voltage當前電壓。

資訊是多了一些，有當前電壓值，有剩餘電量。這個有什麼用呢。我們先科普一點點小知識。

首先，某一裝置的電壓，基本是在一定範圍之內變動的，相對穩定的一個值。就像iPhone 6P的電壓，基本是在4V上下。當電池電量越少時，電壓值會變得越小，但波動不大。電壓過小時，可能會引起手機直接關機，這也是為什麼有時還有20%電量，但手機卻開不了機了。新的電池，電壓波動會小一些，越是老化，電壓波動可能越大。所以電壓這個值能用來判斷當前電池的健康度。

然後是剩餘電量2548，他的單位是mAh。手機電池常用類似1000mAh這樣的標識，這不是具體的電量，光看這個值，能解理到的含義是，以1000mA的電流來放電，能放1小時。或者說，以200mA的穩定電流放電，能放5小時。但明顯這樣意義並不大。因為我們還不知道電池在工作時，會以多少mA的電流工作，所以也就不知道能用多久，我們想知道的是，電池到底還有多少電，這個才是一個具體的值。上面提過，電壓是相對固定的，我們可以算出具體剩餘多少電，以1000mAh，粗略計電壓穩定為4V，根據公式計算得出W=U*I*t=4v*1000mAh=4000mWh。這個就是當前電池剩餘的電量。當計算剩餘電量的百分比的時候，用哪個值去算都一樣了。

以上是IOPMPowerSource介面在iOS10及以上系統上擷取的資訊。但事實上，在iOS 9及以前的系統上，能擷取到更多更詳細的資訊，大部分是一些硬體的固定資訊，對我們測試沒有協助。但也有一些其他有用的資訊，比如說當前的溫度，電流，都是很有用的資訊，如下圖:

 

 

 

溫度能用來直接判斷當前的發熱情況，電流能直接判斷當前的電池發電功率，都可以有效判斷當前電池的使用狀態。

但是這個介面拿到的資料，仍然是不夠具體，全是整機的電池情況，沒有具體到某一個應用或是其他維度電量統計。所以，還得繼續摸索。

這一次我們應用到的是BatteryUsageUI.bundle中PLBatteryUsageUIQuery，也是個私人介面。這裡賣個關子，實現就不帖了，有心的同學可以根據我的關鍵字找到具體的東西。這個介面就厲害了，具體得說，他能拿到每一個APP的CPU\GPU\顯示\網路\儲存等前後台所有詳細資料，一個巨大的表。

 

 

 

當我們探索到這一步時，激動不已，以為光明就在眼前了。可是事實卻是，這個介面早在iOS9的第一個版本，就完全被封了，只能在iOS 8上的機子上拿到資料。而且經過多次確認後，我們發現，這個資料是每個小時才會更新一次，並不是即時的。

但儘管如此，還是大大得增強了我們繼續探索的信心，我們第一次擷取到了每一個App的電量消耗情況，而且我們很確信，蘋果iOS的電量熱門排行榜，就是根據這些資料計算出來的。因為，我們在這之前，已經發現在越獄環境下有個工具，叫DetailedBatteryUsage，這個外掛程式只做了一件事情，就是把系統設定裡，電池的顯示方式設定成了“2”，而預設的顯示方式是“0”。設定為“2”以後，就可以在電池設定裡看到很詳細的資訊，如下圖：

 

 

 

 

 

跟我們用介面拿到的資料是一致的，所以我們確認電量熱門排行榜資料來至於這個介面，而且，系統一直在調用這個介面在統計電量相關的資訊，只是對使用者而言不可見，而且介面也不可見。在越獄環境下能拿到這些資料，對我們定位問題已經有很大的協助了，但是一方面這些資料是系統顯示出來的，我們處理很不方便，效率也低，另一方面，這些資料只能在越獄的機器上拿到，而目前主流的系統都還是不能越獄的。我們不得不再進一步。

  方法四——iOS Diagnostics 什麼是iOS Diagnostics

iOS diagnostics 是iOS系統本身內建的一套診斷系統，在這個診斷系統中也記錄了電量相關資訊，這些資訊以Sqlite的形式儲存在本地，並定期傳給蘋果伺服器，以供蘋果相關人員分析。由此可以通過讀取iOS系統記錄的資料來進行電量測試，這個資料由iOS系統提供，並且記錄了每個App的耗電量，故可以得到比較準確的耗電量資訊。

 

蘋果官網提供的電量診斷如圖：

  如何擷取diagnostics的電量資料庫

  1. iOS10以上裝置

通過查閱蘋果官方的BugReport網站，發現有一項是：Battery Life。通過查閱官方文檔發現，這個方式可以自己擷取iOS 診斷的電量資料庫詳細資料，並通過itunes同步到本地，由此可以拿到相關的電量資料。

蘋果的官方說明：

步驟如下：

A. 使用開發人員帳號下載Profile

https://developer.apple.com/services-account/download?path=/iOS/iOS_Logs/BatteryLife.mobileconfig，通過airDrop或者email安裝到手機上。

 

B. 靜置約半個小時，通過iTunes同步到電腦上

C. 從電腦擷取電量資料庫檔案

對應目錄如下：

macos：~/Library/Logs/CrashReporter/MobileDevice/[Your_Device_Name]/

Windows:C:\Users\[Your_User_Name]\AppData\Roaming\Apple Computer\Logs\CrashReporter\MobileDevice\ [Your_Device_Name]\

D. 電量資料庫以”Powerlog_”開頭，以“.PLSQL” or “.PLSQL.gz”結尾

  2. iOS9及以下裝置

提供一個思路：

可以通過 mitmproxy(抓包工具) + diags://123456攔截介面的形式獲得，介面：

https://iosdiags.apple.com/ios/TestConfiguration/1.2 

 

如下圖：

 

電量資料庫的解讀與分析

 

拿到電量資料庫之後，我們要做的就是通過資料庫中存的電量資訊來協助我們分析實際App的耗電量。可以下載SqlLiteStudio.dmg來開啟.plsql資料庫檔案。下載地址：http://sqlitestudio.pl/index.rvt?act=download

下面是和電量相關的幾個表：

PLAccountingOperator_EventNone_Nodes	記錄了所有應用的noteID
PLAccountingOperator_Aggregate_RootNodeEnergy	記錄了每個noteID的電量消耗
PLAppTimeService_Aggregate_AppRunTime	記錄了App的運行狀態，一小時記錄一次
PLBatteryAgent_EventBackward_Battery	記錄了整機的電量變化，20秒記錄一次（電壓、電流、溫度等等）
PLBatteryAgent_EventBackward_BatteryUI	記錄了整機剩餘電量百分比，20秒記錄一次。（手機螢幕上顯示的剩餘電量正是基於這個資料）
PLIOReportAgent_EventBackward_EnergyModel	記錄了IO相關的電量消耗（SoC、DRAM、IPS等等）