【文章內(nèi)容簡介】 動設(shè)備市場上所占份額為 %，占據(jù)主導(dǎo)地位；蘋果公司的 iOS操作系統(tǒng)次之，為 %；微軟 Windows和 Windows Phone再次，為 %。 Android 手機(jī)在全球智能手機(jī)出貨量中所占比例為 %，其中三星再度占據(jù)主導(dǎo)地位，其出貨量同比增長 %，所占份額超過 32%；蘋果公司智能手機(jī)全球出貨量同比增長 %，至 3700萬部，創(chuàng)下自 20xx年發(fā)布首款 iPhone以來的最低增幅 [3]。由此可見， Android 移動操作系統(tǒng)擁有龐大的用戶群。 此外，還有黑莓的 OS系統(tǒng)，火狐 OS等，國外各大硬軟件廠商紛紛角逐移動領(lǐng)域，使得競爭變的越來越烈。但是隨著移動設(shè)備硬件和軟件性能的提升，它們面臨的短板也慢慢凸顯出來，續(xù)航能力就是首要待解決的問題，久困于 瓶頸中且無法取得突破的手機(jī)電池技術(shù)越發(fā)受人詬病，自從 1992 年首款商用鋰離子電池問世以來至今的 20 年間，鋰離子電池就再沒有如當(dāng)年取代鎳氫電池那般具有革命意義的進(jìn)步了，有些手機(jī)連一天也撐不過去，一天一充也成為了常態(tài)。 科學(xué)家們并非放棄了對手機(jī)電池的研發(fā)，到目前為止已經(jīng)有多種電池解決方案誕生。早在去年 11 月份，美國的科學(xué)家就已經(jīng)完成新型的鋰離子電池技術(shù)研究，它擁有10 倍于現(xiàn)在鋰離子電池的容量，而充電時間卻縮短到目前水平的十分之一。另外還有大家熟悉的燃料電池也將會在今年投入上市，但是這些新興技術(shù)需要時間和市場的考驗(yàn)，真正得到廣泛應(yīng)用還需時日。 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 與國外相比，國內(nèi)目前還缺乏自主創(chuàng)新的獨(dú)立操作系統(tǒng)，但是國家也在大力投入，移動的 Ophone，小米的 MIUI，華為的 Emotional 等基于 Android 的手機(jī)操作系統(tǒng)也呈現(xiàn)欣欣向榮，百家爭鳴的景象。隨著 4G 建設(shè)的開始和逐漸普及，移動領(lǐng)域?qū)俏磥砜萍嫉闹髁?，國家現(xiàn)在正在發(fā)力建設(shè) 4G 網(wǎng)絡(luò)， 20xx 年，中國移動與全球六大電信運(yùn)營商等共同成立了 NGMN（下一代移動網(wǎng)絡(luò)組織） [4]， 20xx 年初，中國移動聯(lián)合 沃達(dá)豐 、Verizon 在巴塞羅那啟動三方聯(lián)合測試，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，三星等大市場份額的品牌廠家支持 TELTE 網(wǎng)絡(luò)。而且中國移動的 4G 網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)處于測試和試行階段，未來的一到兩年，人們很快就會嘗到 4G 網(wǎng)絡(luò)的甜頭，目前，中國移動已在北基于 Android 的手機(jī)電池保姆軟件的設(shè)計與實(shí)現(xiàn) –4– 京、上海、杭州、南京、廣州、深圳、廈門、青島、天津、沈陽、寧波、成都、福州共計 13 座城市部署了 TDLTE 試驗(yàn)網(wǎng)。中國移動表示， 20xx 年將新建 20萬個 TDLTE 基站，目標(biāo)實(shí)現(xiàn)全國覆蓋。但是如果沒有一款屬于自己的操作系統(tǒng)，始終會受制于人。 同時，由于各大移動廠商紛紛拼手機(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“耗電大戶”，處理器、信號、系統(tǒng)等對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)品仍是目前市場上的主流，其價格、功能對于消費(fèi)者都比較有吸引力； 150120xxmAh 產(chǎn)品雖然僅占 %，但有 %的消費(fèi)者表示對其感興趣，這部分產(chǎn)品的電池容量優(yōu)勢并不大，但因?yàn)楣δ堋⑴渲?、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 20xx3000mAh 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，上市時間較短，價格往往也較高，因此一般消費(fèi)者并不會特別關(guān)注；最后 3000mAh 以上的產(chǎn)品特征與 20xx3000mAh 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 20xx 年 3 月中國手機(jī)市場不同電池容量產(chǎn)品占比與關(guān)注比例對比 目前，國內(nèi) 各移動互聯(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，到一個月連續(xù)更新三個版本的 360 省電王， 都 在為用戶們延長手機(jī)電池的續(xù)航時間各出奇招。 可見如何延長電池使用時間，是一個急需解決的問題。 基于 Android 的手機(jī)電池保姆軟件的設(shè)計與實(shí)現(xiàn) –5– 技術(shù)介紹 開發(fā) Android 應(yīng)用最常用的語言為 java 語言，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 SQLite。 java 技術(shù) Java是一種夸平臺的面向?qū)ο蟮木幊陶Z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)計和控制、 Super puter、 手機(jī)和Inter 等領(lǐng)域，同時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，由于 Java 平臺有自己的虛擬機(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 語言的特點(diǎn) （ 1）簡單性 Java 是個精簡的系統(tǒng)， 無需強(qiáng) 大的硬件支撐 。 Java 和主流的開發(fā)語言 C和 C++很類似，所以很容易學(xué)習(xí)和使用 。 同時 Java 摒棄了 C++中一些令人難以理解、容易犯錯、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 語言具有支持多線程、自動垃圾收集特性 ，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 語言的設(shè)計完全是面向?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，且支持動態(tài)綁定功能。 它 沒有像 C語言那樣的面向過程的程序設(shè)計技術(shù) ， 所有 的 Java 程序和 applet均是對象 。 （ 3） 分布式 Java 支持 Inter 的應(yīng)用開發(fā)，它具有一個網(wǎng)絡(luò)編程接口， 包括一個支持 HTTP和 FTP 等基于 TCP/IP 協(xié)議的子庫。因此， Java 應(yīng)用程序打開 和 訪問網(wǎng)絡(luò)上的對象 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)用時提供了一個重要的手段。 （ 4） 健壯性 基于 Android 的手機(jī)電池保姆軟件的設(shè)計與實(shí)現(xiàn) –6– Java 是一種強(qiáng)類型語言，它在編譯和運(yùn)行時要進(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)的錯誤。 Java 自已操縱內(nèi)存減少了內(nèi)存出錯的可能性。 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 通過自動垃圾收集器避免了許多由于內(nèi)存管理而造成的錯誤。 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誤發(fā)生的可能。 （ 5） 結(jié)構(gòu)中立 作為一種網(wǎng)絡(luò)語言， Java 程序在 Java 平臺上要編譯成中立的格式，這樣才可以在該平臺運(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 。 所以同一個應(yīng)用程序可以在不同平臺上運(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 語言創(chuàng)建的瀏覽器 ， 把語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 也對通過網(wǎng)絡(luò)下載類提供一個安全防范機(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上保持一致， 同樣也保證了 Java 語言的可移植性。 同時 Java 編譯器也是通過 Java 語言編寫 ， 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 語言的類庫也體現(xiàn)可移植性。 （ 8） 解釋 型 的 Java 程序在 Java 平臺上被編譯成字節(jié)格式， Java 運(yùn)行系統(tǒng)能直接對 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腳本語言相比 ，但它具有非常高的性能。 并且 ， Java 可以在運(yùn)行時直接將目標(biāo)代碼翻譯成機(jī)器指令 ，因此這時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)計與實(shí)現(xiàn) –7– （ 10） 多線程 對于 Java 語言來說，線程相當(dāng)于一種特殊的對象， 線程有時也稱小進(jìn)程，是一個大進(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)造子將一個實(shí)現(xiàn)了的 Runnable 接口對象通過包裝轉(zhuǎn)換成一個線程； Thread 類中派生出一個子類并重寫 Run 方法，這個類創(chuàng)建的對象成為一個線程。 Java提供的多線程 可以在同一個時間執(zhí)行多個任務(wù) ，即同時進(jìn)行不同的操作或處理不同的事件。 Java 語言提供了多個線程之間的同步， 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 。 （ 11） 動態(tài)性 Java 語言可以適應(yīng)動態(tài)環(huán)境的變化 。程序動態(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 中的類有一個運(yùn)行狀態(tài)時刻的表示方法，可以進(jìn)行類型檢查， 這是采用 C++語言進(jìn)行面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計時所無 法實(shí)現(xiàn)的 。 Android 技術(shù) 20xx 年 11 月 5 日， Google 宣布一款基于 Linux 開發(fā)平臺的開源手機(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)等移動平臺，現(xiàn)在已經(jīng)被 Google 收購注資。 Android 主要用于便攜手持設(shè)備，與 Android 競爭對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 作為編程語言來開發(fā)應(yīng)用程序，也可以使用 C/C++作為編程語言來開發(fā)應(yīng)用程序， 同時也可以應(yīng)用一些腳本語言來開發(fā)編程，如 tcl、 php、 python 等等，通過 MonoDroid 工具，開發(fā)還能夠運(yùn)用 C作為編程語言來為 Android 開發(fā)應(yīng)用程序。另外， 20xx 年， Google 特別發(fā)布了一款針對初學(xué)者的開發(fā)語言 Android Simple，以方便初學(xué)者快速學(xué)會 Android 開發(fā)。在網(wǎng)頁編程方面，各種開發(fā)語言，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)行庫層（ Libraries）、 linux 核心層（ Linux Kernel），如圖 所示。 （ 1）應(yīng)用程序?qū)? Android 平臺包含了許多應(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 語言開發(fā)，但是也可以用其他開發(fā)語言。 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)庫信息和系統(tǒng)庫信息。 （ 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)計簡化了組件的重用，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，每一個程序都可以使用它所發(fā)布的功能模