【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 營(yíng)商等共同成立了 NGMN（下一代移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)組織） [4]， 2020 年初，中國(guó)移動(dòng)聯(lián)合 沃達(dá)豐 、 Verizon 在巴塞羅那啟動(dòng)三方聯(lián)合測(cè)試，正式拉開了 TDLTE 產(chǎn)業(yè)化的序幕。經(jīng)過近 4 年的研發(fā)和測(cè)試，目前，全球主流的設(shè)備商都已參與到 TELTE 產(chǎn)業(yè)鏈中。 高通 、愛立信 等國(guó)內(nèi)外廠商的芯片有望在今年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)；在終端設(shè)備上，除了中興、華為外，三星等大市場(chǎng)份額的品牌廠家支持 TELTE 網(wǎng)絡(luò)。而且中國(guó)移動(dòng)的 4G 網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)處于測(cè)試和試行階段，未來的一到兩年，人們很快就會(huì)嘗到 4G 網(wǎng)絡(luò)的甜頭，目前，中國(guó)移動(dòng)基于 Android 的手機(jī)電池保姆軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) –4– 已在北京、上海、杭州、南京、廣州、深圳、廈門、青島、天津、沈陽(yáng)、寧波、成都、福州共計(jì) 13 座城市部署了 TDLTE 試驗(yàn)網(wǎng)。中國(guó)移動(dòng)表示， 2020 年將新建 20 萬個(gè)TDLTE 基站，目標(biāo)實(shí)現(xiàn)全國(guó)覆蓋。但是如果沒有一款屬于自己的操作系統(tǒng)，始終會(huì)受制于人。 同時(shí)，由于各大移動(dòng)廠商紛紛拼手機(jī)硬件， Android 的開發(fā)者則著力拼軟件的數(shù)量，昔日性能手機(jī)“機(jī)王”賴以炫耀的 4 寸乃至 寸的觸摸屏，雙核乃至四核的 CPU，和更快速的內(nèi)存都已即將淪為今日手機(jī)“標(biāo)配”，對(duì)于消費(fèi)者來說，技術(shù)的進(jìn)步永遠(yuǎn)能夠帶給人歡喜。然而，觸控屏幕是個(gè)“耗電大戶”，處理器、信號(hào)、系統(tǒng)等對(duì)于電量的需求也有增無減，但嚴(yán)格受限于外觀體積，智能手機(jī)內(nèi)部所能容納的鋰電池容量卻很難再做提升，因此 ，手機(jī)電池續(xù)航性能成為制約手機(jī)性能提升的瓶頸。而在所有主流智能手機(jī)系統(tǒng)平臺(tái)中，尤以安卓系統(tǒng)耗電問題最為凸顯，約有 60%的安卓軟件，都存在過度耗電問題。經(jīng)調(diào)查，手機(jī)電池中 1500mAh 以下產(chǎn)品仍是目前市場(chǎng)上的主流，其價(jià)格、功能對(duì)于消費(fèi)者都比較有吸引力； 15012020mAh 產(chǎn)品雖然僅占 %，但有 %的消費(fèi)者表示對(duì)其感興趣，這部分產(chǎn)品的電池容量?jī)?yōu)勢(shì)并不大，但因?yàn)楣δ?、配置、外觀等其他原因，其吸引的關(guān)注人數(shù)比例比其產(chǎn)品占比要大得多 [5]；而 20203000mAh 的產(chǎn)品無論是產(chǎn)品占比還是關(guān)注比例均在 %左右，其產(chǎn)品數(shù)量較少，上市時(shí)間較短，價(jià)格往往也較高，因此一般消費(fèi)者并不會(huì)特別關(guān)注；最后 3000mAh 以上的產(chǎn)品特征與20203000mAh 產(chǎn)品較為接近，因此產(chǎn)品占比和關(guān)注比例均不足 %，如圖 所示。 圖 2020年 3月中國(guó)手機(jī)市場(chǎng)不同電池容量產(chǎn)品占比與關(guān)注比例對(duì)比 目前，國(guó)內(nèi) 各移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)廠商推出了形形色色的電池管理軟件，從格外強(qiáng)調(diào)電池保養(yǎng)的金山電池醫(yī)生，到一個(gè)月連續(xù)更新三個(gè)版本的 360 省電王， 都 在為用戶們延長(zhǎng)手機(jī)電池的續(xù)航時(shí)間各出奇招。 可見如何延長(zhǎng)電池使用時(shí)間，是一個(gè)急需解決 的問題。 基于 Android 的手機(jī)電池保姆軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) –5– 技術(shù)介紹 開發(fā) Android 應(yīng)用最常用的語(yǔ)言為 java 語(yǔ)言，本軟件也是使用 java 進(jìn)行 Android 開發(fā)， 開發(fā)工具為 Eclipse Release ， Android SDK 版本為 。開發(fā)過程中使用數(shù)據(jù)庫(kù)SQLite。 java 技術(shù) Java 是一種夸平臺(tái)的面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言，在 1995 年 5 月，由 Sun Microsystems公司推出。 Java 技術(shù)有著非常優(yōu)秀的高效性、安全性、通用性和平臺(tái)移植性，所以它被廣泛的應(yīng)用在數(shù)據(jù)中心、電腦、游戲設(shè)計(jì)和控制、 Super puter、手機(jī)和 Inter等領(lǐng)域，同時(shí)它也有著全球最大的開發(fā)團(tuán)體和社區(qū)群體。 Java 是有 Java 編程語(yǔ)言、 Java 類文件格式、 Java 應(yīng)用程序接口和 Java VM 組成。其中 Java VM 和 Java 應(yīng)用程序接口（ API）構(gòu)成了 Java 平臺(tái)，由于 Java 平臺(tái)有自己的虛擬機(jī)和 API，所以它基本可以嵌入在所有的操作系統(tǒng)中，而且 Java程序可以只需編譯一次，就可以在各種操作系統(tǒng)中運(yùn)行 [6]。 Java 作為一種開發(fā)的技術(shù)，是目前已經(jīng)非常流行和成熟的技術(shù)。 Java 語(yǔ)言的特點(diǎn) （ 1）簡(jiǎn)單性 Java 是個(gè)精 簡(jiǎn)的系統(tǒng)， 無需強(qiáng)大的硬件支撐 。 Java 和主流的開發(fā)語(yǔ)言 C 和 C++很類似，所以很容易學(xué)習(xí)和使用 。 同時(shí) Java 摒棄了 C++中一些令人難以理解、容易犯錯(cuò)、很少使用的一些特性 ，如多重繼承、運(yùn)算符重載、指針和內(nèi)存管理等， Java 語(yǔ)言具有支持多線程、自動(dòng)垃圾收集特性 ，程序開發(fā)者們則不必再為內(nèi)存管理而擔(dān)憂 。 （ 2） 面向?qū)ο? 面向?qū)ο笫?Java 最基本的特性。 Java 語(yǔ)言的設(shè)計(jì)完全是面向?qū)ο蟮模?只支持單繼承，但是可以實(shí)現(xiàn)接口之間的多繼承，并且具有類和接口之間的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，且支持動(dòng)態(tài)綁定功能。 它 沒有像 C 語(yǔ)言那樣的面向過程的程 序設(shè)計(jì)技術(shù) ， 所有的 Java 程序和 applet均是對(duì)象 。 （ 3） 分布式 Java 支持 Inter 的應(yīng)用開發(fā)，它具有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)編程接口， 包括一個(gè)支持 HTTP 和FTP 等基于 TCP/IP 協(xié)議的子庫(kù)。因此， Java 應(yīng)用程序打開 和 訪問網(wǎng)絡(luò)上的對(duì)象 特別方便 。 Java 的遠(yuǎn)程方法激活機(jī)制在為開發(fā)者開發(fā)分布式應(yīng)用時(shí)提供了一個(gè)重要的手段。 （ 4） 健壯性 基于 Android 的手機(jī)電池保姆軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) –6– Java 是一種強(qiáng)類型語(yǔ)言，它在編譯和運(yùn)行時(shí)要進(jìn)行大量的類型檢查。類型檢查幫助檢查出許多開發(fā)早期出現(xiàn)的錯(cuò)誤。 Java 自已操縱內(nèi)存減少了內(nèi)存出錯(cuò)的可能性。 Java 的數(shù)組并非 采用指針實(shí)現(xiàn)，從而避免了數(shù)組越界的可能。 Java 通過自動(dòng)垃圾收集器避免了許多由于內(nèi)存管理而造成的錯(cuò)誤。 Java 在程序中由于不采用指針來訪問內(nèi)存單元，從而也避免了許多錯(cuò)誤發(fā)生的可能。 （ 5） 結(jié)構(gòu)中立 作為一種網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)言， Java 程序在 Java 平臺(tái)上要編譯成中立的格式，這樣才可以在該平臺(tái)運(yùn)行 。 所有運(yùn)行 Java 的機(jī)器都可以運(yùn)行這種中立的格式 。 所以同一個(gè)應(yīng)用程序可以在不同平臺(tái)上運(yùn)行。 （ 6） 安全性 Java 通常被運(yùn)用與網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，安全性是非常重要的 。 Java 提供了一套安全的機(jī)制來防止惡意攻擊 。一方面， Java 刪除了 C++中指針和釋放內(nèi)存等功能的操作，避免了黑客通過利用內(nèi)存來進(jìn)行破壞 。另一方面， Java 語(yǔ)言創(chuàng)建的瀏覽器 ， 把語(yǔ)言功能和瀏覽器自身所提供的功能相結(jié)合 ， 確保它更加安全 。 Java 擁有多個(gè)層次的互鎖保護(hù)措施，能夠有效阻擋惡意破壞行為的發(fā)生 。 Java 也對(duì)通過網(wǎng)絡(luò)下載類提供一個(gè)安全防范機(jī)制，并且提供安全管理機(jī)制來為 Java 應(yīng)用設(shè)置安全保護(hù)。 （ 7） 可移植 性 Java 體系的可移植性來源于 Java 結(jié)構(gòu)的中立性，這 使得 Java 應(yīng)用程序可以在 任何具有 Java 解釋器和 Java 虛擬機(jī) 的任何 操作 系統(tǒng)上運(yùn)行 ，這是 Java 得以可移植性的基礎(chǔ)條件 。 Java 有自己的 基本數(shù)據(jù)類型及其運(yùn)算 法則 ，使 Java 數(shù)據(jù)得以在任何硬件平臺(tái)上保持一致， 同樣也保證了 Java 語(yǔ)言的可移植性。 同時(shí) Java 編譯器也是通過 Java 語(yǔ)言編寫 ， Java 運(yùn)算系統(tǒng)的編制 是依賴于 POSIX 方便移植的限制， Java 的運(yùn)行環(huán)境是用 ANSI C 實(shí)現(xiàn)的， 這說明 Java 本身也具有可移植性。 另一方面， Java 語(yǔ)言的類庫(kù)也體現(xiàn)可移植性。 （ 8） 解釋 型 的 Java 程序在 Java 平臺(tái)上被編譯成字節(jié)格式， Java 運(yùn)行系統(tǒng)能直接對(duì) Java 字節(jié)碼進(jìn)行解釋執(zhí)行 ，執(zhí)行的過程中需要在類連接 過程中嵌入到運(yùn)行環(huán)境中 。鏈接程序通常比編譯程序所需資源少。 （ 9） 高性能 雖然 Java 是解釋執(zhí)行程序 ，但是與那些解釋型的高級(jí)腳本語(yǔ)言相比 ，但它具有非常高的性能。 并且 ， Java 可以在運(yùn)行時(shí)直接將目標(biāo)代碼翻譯成機(jī)器指令 ，因此這時(shí)候它具有更高的性能 。 基于 Android 的手機(jī)電池保姆軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) –7– （ 10） 多線程 對(duì)于 Java 語(yǔ)言來說，線程相當(dāng)于一種特殊的對(duì)象， 線程有時(shí)也稱小進(jìn)程，是一個(gè)大進(jìn)程里分出來的小的獨(dú)立運(yùn)行的基本單位。 它必須由 Thread 類來創(chuàng)建線程，通常有兩種方法： Thread 的構(gòu)造子將一個(gè)實(shí)現(xiàn)了的 Runnable 接口對(duì)象通過包裝轉(zhuǎn)換成一個(gè)線 程；Thread 類中派生出一個(gè)子類并重寫 Run 方法，這個(gè)類創(chuàng)建的對(duì)象成為一個(gè)線程。 Java提供的多線程 可以在同一個(gè)時(shí)間執(zhí)行多個(gè)任務(wù) ，即同時(shí)進(jìn)行不同的操作或處理不同的事件。 Java 語(yǔ)言提供了多個(gè)線程之間的同步， 多線程具有更好的網(wǎng)上交互性能和實(shí)時(shí)控制性能， 并且在 多媒體功能 更能展現(xiàn)出多線程的優(yōu)勢(shì) 。 （ 11） 動(dòng)態(tài)性 Java 語(yǔ)言可以適應(yīng)動(dòng)態(tài)環(huán)境的變化 。程序動(dòng)態(tài)地裝入運(yùn)行過程中所需要的類， 也可以在網(wǎng)絡(luò)上來載入所需要的類信息。 Java 中的類有一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)刻的表示方法，可以進(jìn)行類型檢查， 這是采用 C++語(yǔ)言進(jìn)行面向?qū)?象程序設(shè)計(jì)時(shí)所無法實(shí)現(xiàn)的 。 Android 技術(shù) 2020 年 11 月 5 日， Google 宣布一款基于 Linux 開發(fā)平臺(tái)的開源手機(jī)操作系統(tǒng)Android，這款操作系統(tǒng)最初是由 Andy Rubin 開發(fā)，主要是運(yùn)用于手機(jī)等移動(dòng)平臺(tái)，現(xiàn)在已經(jīng)被 Google 收購(gòu)注資。 Android 主要用于便攜手持設(shè)備，與 Android 競(jìng)爭(zhēng)對(duì)象主要是蘋果公司的 iOS 和微軟公司的 Windows Phone。 Android 作為一款開放式的操作系統(tǒng)，開發(fā)者可以用 Java 作為編程語(yǔ)言來開發(fā)應(yīng)用程序，也可以使用 C/C++作為編程語(yǔ)言 來開發(fā)應(yīng)用程序，同時(shí)也可以應(yīng)用一些腳本語(yǔ)言來開發(fā)編程，如 tcl、 php、 python 等等，通過 MonoDroid 工具，開發(fā)還能夠運(yùn)用 C作為編程語(yǔ)言來為 Android 開發(fā)應(yīng)用程序。另外， 2020 年， Google 特別發(fā)布了一款針對(duì)初學(xué)者的開發(fā)語(yǔ)言 Android Simple，以方便初學(xué)者快速學(xué)會(huì) Android 開發(fā)。在網(wǎng)頁(yè)編程方面，各種開發(fā)語(yǔ)言，像 HTML jquery、 JavaScript、 mobl 等等都已經(jīng)可以在 Android上使用 [7]。 Android 系統(tǒng)架構(gòu)和其他操作系統(tǒng)一樣，采用了分層的思想。 Android 系統(tǒng)主要分為四個(gè)層，分別為應(yīng)用程序?qū)樱?Application）、應(yīng)用程序框架層（ Application Framework）、系統(tǒng)運(yùn)行庫(kù)層（ Libraries）、 linux 核心層（ Linux Kernel），如圖 所示。 （ 1）應(yīng)用程序?qū)? Android 平臺(tái)包含了許多應(yīng)用程序，它不僅僅是一款操作系統(tǒng)，比如 SMS 短信客戶端程序、鬧鐘程序、鎖屏程序、相機(jī)程序、 Web 瀏覽器、文件管理器等應(yīng)用程序。這些應(yīng)用程序都是運(yùn)用 Java 語(yǔ)言開發(fā)，但是也可以用其他開發(fā)語(yǔ)言。 Android 開發(fā)者可以基于 Android 的手機(jī)電池保姆軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) –8– 在該層開發(fā)各 種應(yīng)用程序，所有的應(yīng)用程序都是共享系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫(kù)信息和系統(tǒng)庫(kù)信息。 （ 2）應(yīng)用程序框架層 應(yīng)用程序框架層是我們從事 Android 開發(fā)的基礎(chǔ)，很多核心應(yīng)用程序也是通過這一層來實(shí)現(xiàn)其核心功能的，該框架的架構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了組件的重用，開發(fā)人員可以完全訪問系統(tǒng)核心應(yīng)用程序所需用的 API 框架信息，只要遵循框架的安全性機(jī)制，每一個(gè)程序都可以使用它所發(fā)布的功能模塊，也可以通過繼承而實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的拓展。 應(yīng)用程序都是需要一系列的服務(wù)和系統(tǒng)來支持，其中豐富而又可擴(kuò)展的視圖用來構(gòu)建應(yīng)用程序，內(nèi)容提供器讓應(yīng)用程序之間數(shù)據(jù)共享，資源管理 器提供非代碼資源的訪問，通知管理器可以在狀態(tài)欄中顯示應(yīng)用程序的自定義信息，活動(dòng)管理器用來管理常用的導(dǎo)航回退功能以及應(yīng)用程序的生命周期。 （ 3）系統(tǒng)運(yùn)行庫(kù)層 系統(tǒng)運(yùn)行庫(kù)層可以分成兩部分，分別是系統(tǒng)庫(kù)和 Android 運(yùn)行時(shí)， Android 本身包含了一些 C/C++庫(kù)，這些庫(kù)用過應(yīng)用程序框架來被系統(tǒng)中的不同組件使用，同時(shí)為開發(fā)者提供服務(wù)。核心庫(kù)包括系統(tǒng) C 庫(kù)、媒體庫(kù)、 Surface Manager、 LibWebCore 等等，系統(tǒng) C 庫(kù)專門為基于 Embedded linux 設(shè)備定制的，媒體庫(kù)可以支持多種常用的視頻、音頻格 式回放和錄制，同時(shí)也可以查看圖像文件， Surface Manager 是對(duì)顯示子系統(tǒng)的管理，并且提供了 2D 和 3D 圖層的融合， LibWebCore 可以支持 Android 瀏覽器和嵌入的 Web視圖的瀏覽器引擎。 （ 4） Linux 內(nèi)核層 Android 是基于 內(nèi)核，其核心系統(tǒng)服務(wù)如安全性、內(nèi)存管理、進(jìn)程管理、網(wǎng)路協(xié)議以及驅(qū)動(dòng)模型都依賴于 Linux 內(nèi)核。 Android 系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)： （ 1）開放性 Google 與開放手機(jī)聯(lián)盟合作開發(fā)了 Android， Google 通過與運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備制造商、開發(fā)商和其他有 關(guān)各方面結(jié)成深層次的合作伙伴關(guān)系，希望通過建立標(biāo)準(zhǔn)化、開放式的移動(dòng)電話軟件平臺(tái)，在移動(dòng)產(chǎn)業(yè)內(nèi)形成一個(gè)開放式的生態(tài)系統(tǒng)。 （ 2）應(yīng)用程序無界限 Android 上的應(yīng)用程序可以通過標(biāo)準(zhǔn) API 訪問核心移動(dòng)設(shè)備功能。通過互聯(lián)網(wǎng)，應(yīng)用程序可以聲明它們的功能可供其他應(yīng)用程序使用。 （ 3）應(yīng)用程序是在平