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1、 基于智能手机的能源消耗分析及对策 付钰摘要：智能手机应用日益普及，其上的App市场也日趋繁荣。该文主要围绕能源消耗来对安卓系统下的软件进行检测，实现网络优化。通过网络优化来执行自身的网络应用，在不改变客户需求的前提下帮助客户寻求最佳软件，即使用最小的资源来寻求最完美的网络配置。与此同时，也给运营商提供一个参考方案：让其以用户所需的方向为契机来进行软件开发设计，在最低廉的成本中，获取高额的利润。关键词：软件监控；能源消耗；商业应用；用户需求：TP18 ：A ：1009-3044（2016）08-0193-021 概述目前，智能手机的应用越来越广泛。随着科技的不断进步，现有智能手机的功能越来越强
2、大，不仅可以用来通话，还可以用来听歌、上网、打游戏、聊天等等。智能手机正以其强大而全面的功能成为我们日常生活中必不可少的一部分。因此，作为当代最为流行的新媒介，手机的开发目的已经不仅仅是为了沟通的便利化，而更重要的使命是将新一代网络媒体进行进一步的延伸发展。随着手机的广泛使用，为了更好地满足个性化用户对手机功能上的需求，以及不断完善手机性能，手机中的软件（App）应运而生，各式不同功能的软件层出不穷。客户手机里有手机本身内带的以及根据自己需要所下载的软件，其大小占据着手机内存含量的半壁江山。但是，众所周知，安卓手机电池在控制体积的情况下可提供的能力极为有限，且在短期内又很难有所突破。而另一方面
3、，用户对App的需求越来越大，导致了手机耗电过快的现象。此外，最近在软件能源消耗优化方面，引来了越来越多人的关注，不仅在国内乃至国外都引起了巨大的反响，同时手机处理器能源消耗估算问题也被详细地讨论，可见进一步对软件消耗能源进行估算并最终经过研究获得为众人所信服的能源发展趋势才是当下最为重要的问题。那么如何选择合适的软件进行下载才能使手机拥有更高的利用率，如何减少手机内能源消耗以及如何使商家了解客户的需求并针对其需求研发手机软件呢？这的确是一个值得思考的问题。本论文主要针对用户及开发商两部分来进行手机能源消耗的分析并给予解决方案。2 针对手机能源消耗的具体分析当下手机耗电主要由以下几部分构成：电
4、池自身耗电、系统后台程序的耗电、屏幕亮度的耗电、大量数据的文本切换以及使用软件所引起的耗电，其中第一点以及最后一点是消耗能源中所占比重较大的。尤其是手机中的一些App，由于市场竞争激烈，在开发质量上参差不齐。即使相同功能的应用软件，不同开发者开发的App在能耗和性能上差异巨大。一个未优化的App，可能因为长时间的高能耗操作而迅速消耗掉电池电量。针对此问题，应用一元线性回归模型建立了手机电能消耗模型，并用此模型预测了电能消耗的总量。体系结构级模型亦是手机能耗分析中一大重要模型，体系结构是一个极为抽象的系统范畴，主要是通过行为的表述来将功能构件以及构件进行相互连接，每一个构件又可以与其他构件相互连
5、接，同时每个构件又拥有多个接口。这样，每个构件的动态行为即可以由每个接口所对应的CPS进程来表示。其中能耗分析包括基于迹的能耗模型、可终止系统能耗分析以及无限运行系统能耗分析几个方面来对能源消耗进行分析，从而实现能源优化。3 面向开发商和运营商的应对策略能源优化不仅意味着在安卓应用中监测能源消耗，更是通过对系统全方位的诊断，从而找出瓶颈并有针对性地对系统进行清理、修复、优化等工作，只是这里的优化更多的是针对安卓系统下软件的优化，通过对软件App的能耗监测，分析出对能耗最为浪费的部分，得到相应的结论，使App开发商了解用户需求，从而设计出用户所需的App，各取所需，得以致用；使设计手机开发商了解
6、能耗分配，从而避免出现能源浪费，提高手机性价比，利于为用户与开发商提供更好的交易平台。此处所研究的应对策略主要针对开发App的开发商，设计手机的开发商以及手机运营商三个对象进行详细的讨论。1）针对于开发App的开发商来讲，通过监测手机软件能源消耗对用户经常使用的软件进行主要的数据信息采集，以帮助开发商合理地进行软件的升级及开发，节省不必要的资源浪费；其次针对不同年龄段的人群应该给予不同的软件设计，在用户下载软件之前，使用户注册一个账号，由此了解用户信息，并根据用户的年龄、兴趣、需求等因素给用户提供一个更为合理的平台来进行软件下载；此外，制作几套方案，针对大部分用户都较为推崇的软件着重进行研究开
7、发，致力于能源的节约以及用户对此软件的附加功能，并根据不通用户的需求给予其不同的软件相应的使用时间，如若不确定某一软件的用户需求，也可在正式应用前给予试运行阶段，未达到预期效果则可放弃后续开发，以免造成不必要的损失。其中应严格执行用户信息保密政策。同时使用jUnit等测试框架提前在APP中进行一系列的测试也是开发App的一大关键步骤，在每一次测试中得到各个组件的能源消耗情况（可以使用安卓功耗分析工具PowerTutor，即能源小助手，从而使开发者可以很方便而直观地看到应用功耗信息以优化应用的设计）。2）针对于设计手机的开发商来讲，就手机的开发，运营商应该给予最为前沿的技术来对即将上市的手机进行
8、评估和检测。进行横向比较，商家自身的手机与其他运营商的手机进行电池检测；进行纵向比较，商家自身手机除了其他方面的改良外对手机本身电池能源消耗问题商家是否给予解决。注重检测电池的耗电量，给予用户一个更为合理的平台，最高额度的提高手机性价比，优化手机，优化手机性能，提高日后手机的利用率，不仅使运营商可以更有针对性的开发手机，更有利于运营商产品的输出，从而使运营商赚取高额的利润。3）对于手机运营商来讲，通过监控软件能源消耗对设备上各种常用的软件，例如QQ，微信，浏览器等进行耗电量，流量监测。对使用人群也进行划分，以便于运营商设置开发不同的流量套餐，换取最大收益。同时，手机运营商应在在部件厂商的密切配
9、合下，采取有效措施兼顾手机的高性能化和低功耗化。 通过以上的叙述，不难看出App的开发商，设计手机的开发商以及手机运营商三者有着千丝万缕的联系，只有三者紧密联系，相互合作，相互制约，才能保证安卓平台上的高性能及低功耗，保证技术稳步前进，我国始终走在科技的前沿。4 面向用户的应对策略在2009年Google IO大会上，Jeffrey Sharkey的演讲（Coding for Life - Battery Life， That Is）中也提到了应该如何有效地监控耗电量问题。由此可见，软件监控则变得尤为重要。因此，对用户而言，必须首先了解手机耗电情况，尤其是App的耗电情况。以本人手机为例，某个
10、时刻各个程序的耗电所占百分比如下：屏幕耗电量为34%，安卓操作系统所耗电量为11%，其余的54%全部为软件所耗电量。对用户而言，能量监测尤为重要，而目前网络中大量存在一些App，当用户使用时利用后台程序进行扣费、或开启不良网站从而浪费流量资源等现象。当前用户只了解自己需求，却难以做到快速找到适合自己的最优的软件。针对这一现象可以通过监控软件能源消耗在软件进行非法扣费之时提醒用户，便于用户分辨出自己是否真正的需求此软件。对于手机耗电快的现象，用户可以在使用手机较久或是手机电量即将耗尽时对于用户进行有友情提示，提醒用户对手机电量进行补充。此外，可以通过监控软件能源消耗对根据耗电量给出电池使用时间及
11、周期，针对用户不常使用的软件可以提示其进行卸载，当前并不使用的软件可以适量进行关闭，由此降低手机耗电量，延长手机寿命，增加手机利用率。通过监控软件能源消耗找出每天耗电量较多的几款软件，提醒用户对这些软件的处理建议并且进行合理的使用。由此可见，无论是针对手机设计、开发手机软件的开发商以及运营商，还是用户来说，能源监测都是至关重要的话题，有效地进行能源监测不仅可以使商家有针对性的、在最小成本以及最易开发环境下赚取高额利润，更可以使用户延长手机寿命、避免不必要扣费等现象。手机用户与运营商间更是密不可分的水与鱼的关系，手机乃用户必不可少的一部分，手机软件更是重中之重，运营商通过用户赚取利润，而手机用户
12、更是在最适合自己的情况下选取最优化的手机及手机软件，各取所需，相得益彰。以上则为安卓系统下手机能源消耗的分析及对策。由此可想，若将开发商和用户比喻成两个参与者，而两者的影响因素均当做用例（如图1所示：这里的开发商指的是App开发商、设计手机开发商以及手机运营商三者的总称），其中开发商拥有设计App、开发手机以及进行手机的流量监控和设置套餐等功能，用户具有电池能源消耗、线上选择App及用户提醒等功能，开发商与用户之间建立起使用与被使用、选择与被选择、消费与被消费的关系。在此系统中，运营商以及用户均是其受益者，各取所需。用户用其监测流量，避免额外扣费、拥有良好安全保障以并延长手机寿命，而就运营商而
13、言，可以了解用户需求，解用户之所急，以最小的成本创造出优越的产品，提高软件使用率，创造更大的收益。5 总结与展望面对能源危机的逐渐加剧，手机利用率及能源使用率均受到了极大的限制。智能手机运行的处理未来将更加复杂和趋于多元化，但手机电池的容量却在短时间内很难加大。用户和开发商都必须通过减少浪费耗电、提高处理的电力效率等措施，来提高手机电量的利用率。本文通过对用户及开发商两个方面的论述，希望可以对能源消耗问题有所裨益。同时，针对优化软件，降低能源消耗问题，我们可以在基于安卓平台上面在软件开发生命周期的各个阶段进行有效的方法和手段进行能源及流量监测，加大在软件生产线中的能源消耗分析力度，从而解决能源
14、消耗大、优化技术落后的瓶颈问题，最终实现采用技术紧密地将高性能与低能耗完美结合，真正达到绿色软件、绿色能源的标准。参考文献：1 手机软件. http：/ &type=syn2 heyetina.对现有Android手机节省能耗策略的思考和总结. http：/ /article/details/80646043 赵霞，郭耀，陈向群. 软件能耗优化技术研究进展J. 计算机研究与发展，2011，48（12）：1-2.4 刘烨庞，许畅，张成志. 智能手机应用的能耗与性能问题诊断 J. 中国计算机协会通讯， 2014， 10（12）： 40-42.5 王振飞.数学建模方法在手机待机能耗问题中的运用J. 硅谷， 2009（12）：34-35.6 张滕滕，吴晓，李长德，等. 基于CSP 的构件化嵌入式软件能耗分析与评估方法J.计算机学报，2009，32（9）：3-5. -全文完-
