Android 的電源管理也是很重要的一部分。比如在待機(jī)的時(shí)候關(guān)掉不用的設(shè)備，timeout之后的屏幕和鍵盤背光的關(guān)閉，用戶操作的時(shí)候該打開多少設(shè)備等等，這些都直接關(guān)系到產(chǎn)品的待機(jī)時(shí)間，以及用戶體驗(yàn)。

　　framework層主要有這兩個(gè)文件：

　　frameworks\base\core\java\android\os\PowerManager.java

　　frameworks\base\services\java\com\android\server\PowerManagerService.java

　　其中PowerManager.java是提供給應(yīng)用層調(diào)用的，最終的核心還是在PowerManagerService.java。這個(gè)類的作用就是提供PowerManager的功能，以及整個(gè)電源管理狀態(tài)機(jī)的運(yùn)行。里面函數(shù)和類比較多，就從對外和對內(nèi)分兩塊來說。

　　先說對外，PowerManagerService如何來進(jìn)行電源管理，那就要有外部事件的時(shí)候去通知它，這個(gè)主要是在frameworks\base \services\java\com\android\server\WindowManagerService.java里面。 WindowManagerService會(huì)把用戶的點(diǎn)擊屏幕，按鍵等作為user activity事件來調(diào)用userActivity函數(shù)，PowerManagerService就會(huì)在userActivity里面判斷事件類型作出反映，是點(diǎn)亮屏幕提供操作，還是完全不理會(huì)，或者只亮一下就關(guān)掉。供WindowManagerService調(diào)用的方法還有g(shù)otoSleep和其他一些獲取電源狀態(tài)的函數(shù)比如screenIsOn等等。

　　在說對內(nèi)，作為對外接口的userActivity方法主要是通過setPowerState來完成功能。把要設(shè)置的電源狀態(tài)比如開關(guān)屏幕背光什么的作為參數(shù)調(diào)用setPowerState，setPowerState先判斷下所要的狀態(tài)能不能完成，比如要點(diǎn)亮屏幕的話但是現(xiàn)在屏幕被lock了那就不能亮了，否則就可以調(diào)用Power.setScreenState（true）來透過jni跑到driver里面去點(diǎn)亮屏幕了。

　　而電源的狀態(tài)循環(huán)則主要是通過Handler來實(shí)現(xiàn)的。PowerManagerService在init里面會(huì)啟動(dòng)一個(gè)HandlerThread一個(gè)后臺(tái)消息循環(huán)來提供任務(wù)的延遲發(fā)送，就可以使用Handler來在定制推遲某一任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)狀態(tài)機(jī)的循環(huán)。比如timeout，一段時(shí)間之后無操作要讓屏幕變暗，然后關(guān)閉，反映在代碼里如下：

　　userActivity里面在調(diào)用setPowerState之后會(huì)用setTimeoutLocked來設(shè)置timeout。然后在 setTimeoutLocked里面會(huì)根據(jù)當(dāng)前的狀態(tài)來計(jì)算下一個(gè)狀態(tài)以及時(shí)間，判斷完再調(diào)用 mHandler.postAtTime（mTimeoutTask， when）來post一個(gè)TimeoutTask。這樣在when毫秒后就會(huì)執(zhí)行TimeoutTask。在TimeoutTask里面則根據(jù)設(shè)定的狀態(tài)來調(diào)用setPowerState來改變電源狀態(tài)，然后再設(shè)定新的狀態(tài)，比如現(xiàn)在是把屏幕從亮改暗了，那就再用 setTimeoutLocked（now， SCREEN_OFF）來等下把屏幕完全關(guān)掉。如果這次已經(jīng)是把屏幕關(guān)了，那這輪的timeout狀態(tài)循環(huán)就算是結(jié)束了。

　　如果要定制的話，比如需求是在timeout屏幕關(guān)掉之后還要再關(guān)掉一些外圍設(shè)備等等，那就在TimeoutTask里面把屏幕關(guān)掉之后再加上關(guān)閉其他設(shè)備的代碼就好了。即使新的狀態(tài)需求完全和原來的不一樣，用Handler應(yīng)該也不難。邏輯理清了把代碼擺在合適的地方就好了。

　　Android 的電源管理也是很重要的一部分。比如在待機(jī)的時(shí)候關(guān)掉不用的設(shè)備，timeout之后的屏幕和鍵盤背光的關(guān)閉，用戶操作的時(shí)候該打開多少設(shè)備等等，這些都直接關(guān)系到產(chǎn)品的待機(jī)時(shí)間，以及用戶體驗(yàn)。

　　framework層主要有這兩個(gè)文件：

　　frameworks\base\core\java\android\os\PowerManager.java

　　frameworks\base\services\java\com\android\server\PowerManagerService.java

　　其中PowerManager.java是提供給應(yīng)用層調(diào)用的，最終的核心還是在PowerManagerService.java。這個(gè)類的作用就是提供PowerManager的功能，以及整個(gè)電源管理狀態(tài)機(jī)的運(yùn)行。里面函數(shù)和類比較多，就從對外和對內(nèi)分兩塊來說。

　　先說對外，PowerManagerService如何來進(jìn)行電源管理，那就要有外部事件的時(shí)候去通知它，這個(gè)主要是在frameworks\base \services\java\com\android\server\WindowManagerService.java里面。 WindowManagerService會(huì)把用戶的點(diǎn)擊屏幕，按鍵等作為user activity事件來調(diào)用userActivity函數(shù)，PowerManagerService就會(huì)在userActivity里面判斷事件類型作出反映，是點(diǎn)亮屏幕提供操作，還是完全不理會(huì)，或者只亮一下就關(guān)掉。供WindowManagerService調(diào)用的方法還有g(shù)otoSleep和其他一些獲取電源狀態(tài)的函數(shù)比如screenIsOn等等。

　　在說對內(nèi)，作為對外接口的userActivity方法主要是通過setPowerState來完成功能。把要設(shè)置的電源狀態(tài)比如開關(guān)屏幕背光什么的作為參數(shù)調(diào)用setPowerState，setPowerState先判斷下所要的狀態(tài)能不能完成，比如要點(diǎn)亮屏幕的話但是現(xiàn)在屏幕被lock了那就不能亮了，否則就可以調(diào)用Power.setScreenState（true）來透過jni跑到driver里面去點(diǎn)亮屏幕了。

　　而電源的狀態(tài)循環(huán)則主要是通過Handler來實(shí)現(xiàn)的。PowerManagerService在init里面會(huì)啟動(dòng)一個(gè)HandlerThread一個(gè)后臺(tái)消息循環(huán)來提供任務(wù)的延遲發(fā)送，就可以使用Handler來在定制推遲某一任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)狀態(tài)機(jī)的循環(huán)。比如timeout，一段時(shí)間之后無操作要讓屏幕變暗，然后關(guān)閉，反映在代碼里如下：

　　userActivity里面在調(diào)用setPowerState之后會(huì)用setTimeoutLocked來設(shè)置timeout。然后在 setTimeoutLocked里面會(huì)根據(jù)當(dāng)前的狀態(tài)來計(jì)算下一個(gè)狀態(tài)以及時(shí)間，判斷完再調(diào)用 mHandler.postAtTime（mTimeoutTask， when）來post一個(gè)TimeoutTask。這樣在when毫秒后就會(huì)執(zhí)行TimeoutTask。在TimeoutTask里面則根據(jù)設(shè)定的狀態(tài)來調(diào)用setPowerState來改變電源狀態(tài)，然后再設(shè)定新的狀態(tài)，比如現(xiàn)在是把屏幕從亮改暗了，那就再用 setTimeoutLocked（now， SCREEN_OFF）來等下把屏幕完全關(guān)掉。如果這次已經(jīng)是把屏幕關(guān)了，那這輪的timeout狀態(tài)循環(huán)就算是結(jié)束了。

　　如果要定制的話，比如需求是在timeout屏幕關(guān)掉之后還要再關(guān)掉一些外圍設(shè)備等等，那就在TimeoutTask里面把屏幕關(guān)掉之后再加上關(guān)閉其他設(shè)備的代碼就好了。即使新的狀態(tài)需求完全和原來的不一樣，用Handler應(yīng)該也不難。邏輯理清了把代碼擺在合適的地方就好了。

　　總體上來說Android的電源管理還是比較簡單的， 主要就是通過鎖和定時(shí)器來切換系統(tǒng)的狀態(tài)，使系統(tǒng)的功耗降至最低，整個(gè)系統(tǒng)的電源管理架構(gòu)圖如下： （注該圖來自Steve Guo）

　　接下來我們從Java應(yīng)用層面， Android framework層面， Linux內(nèi)核層面分別進(jìn)行詳細(xì)的討論：

　　應(yīng)用層的使用：

　　Android提供了現(xiàn)成android.os.PowerManager類，該類用于控制設(shè)備的電源狀態(tài)的切換。

　　該類對外有三個(gè)接口函數(shù)：

　　void goToSleep（long time）; //強(qiáng)制設(shè)備進(jìn)入Sleep狀態(tài)

　　Note：

　　嘗試在應(yīng)用層調(diào)用該函數(shù)，卻不能成功，出現(xiàn)的錯(cuò)誤好象是權(quán)限不夠， 但在Framework下面的Service里調(diào)用是可以的。

　　newWakeLock（int flags， String tag）;//取得相應(yīng)層次的鎖

　　flags參數(shù)說明：

　　PARTIAL_WAKE_LOCK： Screen off， keyboard light off

　　SCREEN_DIM_WAKE_LOCK： screen dim， keyboard light off

　　SCREEN_BRIGHT_WAKE_LOCK： screen bright， keyboard light off

　　FULL_WAKE_LOCK： screen bright， keyboard bright

　　ACQUIRE_CAUSES_WAKEUP： 一旦有請求鎖時(shí)強(qiáng)制打開Screen和keyboard light

　　ON_AFTER_RELEASE： 在釋放鎖時(shí)reset activity timer

　　Note：

　　如果申請了partial wakelock，那么即使按Power鍵，系統(tǒng)也不會(huì)進(jìn)Sleep，如Music播放時(shí)

　　如果申請了其它的wakelocks，按Power鍵，系統(tǒng)還是會(huì)進(jìn)Sleep

　　void userActivity（long when， boolean noChangeLights）;//User activity事件發(fā)生，設(shè)備會(huì)被切換到Full on的狀態(tài)，同時(shí)Reset Screen off timer.

　　Sample code：

　　PowerManager pm = （PowerManager）getSystemService（Context.POWER_SERVICE）;

　　PowerManager.WakeLock wl = pm.newWakeLock （PowerManager.SCREEN_DIM_WAKE_LOCK， “My Tag”）;

　　wl.acquire（）;

　　……。

　　wl.release（）;

　　Note：

　　1. 在使用以上函數(shù)的應(yīng)用程序中，必須在其Manifest.xml文件中加入下面的權(quán)限：

　　《uses-permission android:name=“android.permission.WAKE_LOCK” /》

　　《uses-permission android:name=“android.permission.DEVICE_POWER” /》

　　2. 所有的鎖必須成對的使用，如果申請了而沒有及時(shí)釋放會(huì)造成系統(tǒng)故障。如申請了partial wakelock，而沒有及時(shí)釋放，那系統(tǒng)就永遠(yuǎn)進(jìn)不了Sleep模式。

　　Android Framework層面：

　　其主要代碼文件如下：

　　frameworks\base\core\java\android\os\PowerManager.java

　　frameworks\base\services\java\com\android\server\PowerManagerService.java

　　frameworks\base\core\java\android\os\Power.java

　　frameworks\base\core\jni\android_os_power.cpp

　　hardware\libhardware\power\power.c

　　其中PowerManagerService.java是核心， Power.java提供底層的函數(shù)接口，與JNI層進(jìn)行交互， JNI層的代碼主要在文件android_os_Power.cpp中，與Linux kernel交互是通過Power.c來實(shí)現(xiàn)的， Andriod跟Kernel的交互主要是通過sys文件的方式來實(shí)現(xiàn)的，具體請參考Kernel層的介紹。

　　這一層的功能相對比較復(fù)雜，比如系統(tǒng)狀態(tài)的切換，背光的調(diào)節(jié)及開關(guān)，Wake Lock的申請和釋放等等，但這一層跟硬件平臺(tái)無關(guān)，而且由Google負(fù)責(zé)維護(hù)，問題相對會(huì)少一些，有興趣的朋友可以自己查看相關(guān)的代碼。

　　Kernel層：

　　其主要代碼在下列位置：

　　drivers/android/power.c

　　其對Kernel提供的接口函數(shù)有

　　EXPORT_SYMBOL（android_init_suspend_lock）; //初始化Suspend lock，在使用前必須做初始化

　　EXPORT_SYMBOL（android_uninit_suspend_lock）; //釋放suspend lock相關(guān)的資源

　　EXPORT_SYMBOL（android_lock_suspend）; //申請lock，必須調(diào)用相應(yīng)的unlock來釋放它

　　EXPORT_SYMBOL（android_lock_suspend_auto_expire）;//申請partial wakelock， 定時(shí)時(shí)間到后會(huì)自動(dòng)釋放

　　EXPORT_SYMBOL（android_unlock_suspend）; //釋放lock

　　EXPORT_SYMBOL（android_power_wakeup）; //喚醒系統(tǒng)到on

　　EXPORT_SYMBOL（android_register_early_suspend）; //注冊early suspend的驅(qū)動(dòng)

　　EXPORT_SYMBOL（android_unregister_early_suspend）; //取消已經(jīng)注冊的early suspend的驅(qū)動(dòng)

　　提供給Android Framework層的proc文件如下：

　　“/sys/android_power/acquire_partial_wake_lock” //申請partial wake lock

　　“/sys/android_power/acquire_full_wake_lock” //申請full wake lock

　　“/sys/android_power/release_wake_lock” //釋放相應(yīng)的wake lock

　　“/sys/android_power/request_state” //請求改變系統(tǒng)狀態(tài)，進(jìn)standby和回到wakeup兩種狀態(tài)

　　“/sys/android_power/state” //指示當(dāng)前系統(tǒng)的狀態(tài)

　　Android的電源管理主要是通過Wake lock來實(shí)現(xiàn)的，在最底層主要是通過如下三個(gè)隊(duì)列來實(shí)現(xiàn)其管理：

　　static LIST_HEAD（g_inactive_locks）;

　　static LIST_HEAD（g_active_partial_wake_locks）;

　　static LIST_HEAD（g_active_full_wake_locks）;

　　所有初始化后的lock都會(huì)被插入到g_inactive_locks的隊(duì)列中，而當(dāng)前活動(dòng)的partial wake lock都會(huì)被插入到g_active_partial_wake_locks隊(duì)列中， 活動(dòng)的full wake lock被插入到g_active_full_wake_locks隊(duì)列中， 所有的partial wake lock 和full wake lock在過期后或unlock后都會(huì)被移到inactive的隊(duì)列，等待下次的調(diào)用。

　　在Kernel層使用wake lock步驟如下：

　　1. 調(diào)用函數(shù)android_init_suspend_lock初始化一個(gè)wake lock

　　2. 調(diào)用相關(guān)申請lock的函數(shù)android_lock_suspend 或 android_lock_suspend_auto_expire請求lock，這里只能申請partial wake lock， 如果要申請F(tuán)ull wake lock，則需要調(diào)用函數(shù)android_lock_partial_suspend_auto_expire（該函數(shù)沒有EXPORT出來），這個(gè)命名有點(diǎn)奇怪，不要跟前面的android_lock_suspend_auto_expire搞混了。

　　3. 如果是auto expire的wake lock則可以忽略，不然則必須及時(shí)的把相關(guān)的wake lock釋放掉，否則會(huì)造成系統(tǒng)長期運(yùn)行在高功耗的狀態(tài)。

　　4. 在驅(qū)動(dòng)卸載或不再使用Wake lock時(shí)請記住及時(shí)的調(diào)用android_uninit_suspend_lock釋放資源。

　　系統(tǒng)的狀態(tài)：

　　USER_AWAKE， //Full on status

　　USER_NOTIFICATION， //Early suspended driver but CPU keep on

　　USER_SLEEP // CPU enter sleep mode

　　其狀態(tài)切換示意圖如下：

        系統(tǒng)正常開機(jī)后進(jìn)入到AWAKE狀態(tài)， Backlight會(huì)從最亮慢慢調(diào)節(jié)到用戶設(shè)定的亮度，系統(tǒng)screen off timer（settings-》sound & display-》 Display settings -》 Screen timeout）開始計(jì)時(shí)，在計(jì)時(shí)時(shí)間到之前，如果有任何的activity事件發(fā)生，如Touch click， keyboard pressed等事件， 則將Reset screen off timer， 系統(tǒng)保持在AWAKE狀態(tài)。 如果有應(yīng)用程序在這段時(shí)間內(nèi)申請了Full wake lock，那么系統(tǒng)也將保持在AWAKE狀態(tài)， 除非用戶按下power key. 在AWAKE狀態(tài)下如果電池電量低或者是用AC供電screen off timer時(shí)間到并且選中Keep screen on while pluged in選項(xiàng)，backlight會(huì)被強(qiáng)制調(diào)節(jié)到DIM的狀態(tài)。

　　如果Screen off timer時(shí)間到并且沒有Full wake lock或者用戶按了power key，那么系統(tǒng)狀態(tài)將被切換到NOTIFICATION，并且調(diào)用所有已經(jīng)注冊的g_early_suspend_handlers函數(shù)， 通常會(huì)把LCD和Backlight驅(qū)動(dòng)注冊成early suspend類型，如有需要也可以把別的驅(qū)動(dòng)注冊成early suspend， 這樣就會(huì)在第一階段被關(guān)閉。 接下來系統(tǒng)會(huì)判斷是否有partial wake lock acquired， 如果有則等待其釋放， 在等待的過程中如果有user activity事件發(fā)生，系統(tǒng)則馬上回到AWAKE狀態(tài);如果沒有partial wake lock acquired， 則系統(tǒng)會(huì)馬上調(diào)用函數(shù)pm_suspend關(guān)閉其它相關(guān)的驅(qū)動(dòng)， 讓CPU進(jìn)入休眠狀態(tài)。

　　系統(tǒng)在Sleep狀態(tài)時(shí)如果檢測到任何一個(gè)Wakeup source， 則CPU會(huì)從Sleep狀態(tài)被喚醒，并且調(diào)用相關(guān)的驅(qū)動(dòng)的resume函數(shù)，接下來馬上調(diào)用前期注冊的early suspend驅(qū)動(dòng)的resume函數(shù)，最后系統(tǒng)狀態(tài)回到AWAKE狀態(tài)。這里有個(gè)問題就是所有注冊過early suspend的函數(shù)在進(jìn)Suspend的第一階段被調(diào)用可以理解，但是在resume的時(shí)候， Linux會(huì)先調(diào)用所有驅(qū)動(dòng)的resume函數(shù)，而此時(shí)再調(diào)用前期注冊的early suspend驅(qū)動(dòng)的resume函數(shù)有什么意義呢？個(gè)人覺得android的這個(gè)early suspend和late resume函數(shù)應(yīng)該結(jié)合Linux下面的suspend和resume一起使用，而不是單獨(dú)的使用一個(gè)隊(duì)列來進(jìn)行管理.