以下内容参考 Android N

电量记录

Android 中电池电量统计由 BatteryStatsService 来记录， BatteryStatsService 在开机时由 ActivityManagerService 启动。

在Android系统中，手机的电压是一定的，所以手机的电量计算就是模块使用时间*模块耗电。模块的耗电会根据模块的每个状态会有一个固定的预估值，所以这里主要是统计各模块的使用时间。其工作原理是由各个模块在状态变化时通知 BatteryStatsService ，然后BatteryStatsService 来记录各个模块各种状态下的时间

在 WifiStateMachine 的构造函数中会获得 BatteryStatsService 的代理

    public WifiStateMachine(Context context, FrameworkFacade facade, Looper looper,
                            UserManager userManager, WifiInjector wifiInjector,
                            BackupManagerProxy backupManagerProxy,
                            WifiCountryCode countryCode) {
        ......
        mBatteryStats = IBatteryStats.Stub.asInterface(mFacade.getService(
                BatteryStats.SERVICE_NAME));                            

BatteryStatsService 针对每个模块提供了一系列的 noteXXX 这样的接口给模块来调用，以下列出部分给 wifi 的接口

// 通知 WIFI 状态开启/关闭
public void noteWifiOn()
public void noteWifiOff()

// 通知 wifi driver 加载/卸载
public void noteWifiRunning(WorkSource ws)
public void noteWifiRunningChanged(WorkSource oldWs, WorkSource newWs)
public void noteWifiStopped(WorkSource ws)

public void noteWifiState(int wifiState, String accessPoint)

public void noteWifiSupplicantStateChanged(int supplState, boolean failedAuth)

public void noteWifiRssiChanged(int newRssi)

public void noteFullWifiLockAcquired(int uid)
public void noteFullWifiLockReleased(int uid)

// 没有看到调用的位置
public void noteWifiScanStarted(int uid)
public void noteWifiScanStopped(int uid)

public void noteWifiMulticastEnabled(int uid)
public void noteWifiMulticastDisabled(int uid)

public void noteFullWifiLockAcquiredFromSource(WorkSource ws)
public void noteFullWifiLockReleasedFromSource(WorkSource ws)

// wifi 模块使用的接口
public void noteWifiScanStartedFromSource(WorkSource ws)
public void noteWifiScanStoppedFromSource(WorkSource ws)

public void noteWifiBatchedScanStartedFromSource(WorkSource ws, int csph)
public void noteWifiBatchedScanStoppedFromSource(WorkSource ws)

public void noteWifiMulticastEnabledFromSource(WorkSource ws)
public void noteWifiMulticastDisabledFromSource(WorkSource ws)

以 noteWifiOn 和 noteWifiOff 为例来看一下 BatteryStatsService 是怎样实现的 :

@ frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/BatteryStatsService.java

    public void noteWifiOn() {
        enforceCallingPermission();
        synchronized (mStats) {
            mStats.noteWifiOnLocked();
        }
    }
    
@ frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/BatteryStatsImpl.java

    public void noteWifiOnLocked() {
        if (!mWifiOn) {
            // 获取开机之后系统运行的时间，包含深度睡眠
            final long elapsedRealtime = mClocks.elapsedRealtime();
            // 获取开机之后系统运行的时间，不包含深度睡眠
            final long uptime = mClocks.uptimeMillis();
            // 第28位记录 wifi on/off 状态
            mHistoryCur.states2 |= HistoryItem.STATE2_WIFI_ON_FLAG;
            if (DEBUG_HISTORY) Slog.v(TAG, "WIFI on to: "
                    + Integer.toHexString(mHistoryCur.states));
            addHistoryRecordLocked(elapsedRealtime, uptime);
            mWifiOn = true;
            // Wifi On Timer 开始计时
            mWifiOnTimer.startRunningLocked(elapsedRealtime);
            scheduleSyncExternalStatsLocked("wifi-off", ExternalStatsSync.UPDATE_WIFI);
        }
    }

相应的在调用 noteWifiOff 时会调用 mWifiOnTimer.stopRunningLocked(elapsedRealtime) , 这样 mWifiOnTimer 中就会包含 WIFI on 的总时间。

而实际上 Android 系统中即使不去 enable WIFI，在开启 Wi-Fi Scanning 之后 driver 也会加载，上层也可以启用 wifi 的扫描功能，所以还有一个 WifiRunning 的计时，最后在 BatteryStatsImpl 中由 mGlobalWifiRunning 来记录。

此外 wifi 的扫描会比较频繁， wifi 模块调用 noteWifiScanStartedFromSource/noteWifiScanStoppedFromSource 来通知扫描的开始结束， BatteryStatsImpl 中实际执行的是 noteWifiScanStarted(Stoped)Locked ,其中会记录每个 UID 的扫描状态

    public void noteWifiScanStartedLocked(int uid) {
        uid = mapUid(uid);
        final long elapsedRealtime = mClocks.elapsedRealtime();
        ......
        getUidStatsLocked(uid).noteWifiScanStartedLocked(elapsedRealtime);
    }

相比 Android M 在 N 中会多一个 noteWifiBatchedScanStartedFromSource 的接口，具体没有搜到调用的地方，目前不知道这里的意思。

电量计算

Android中计算耗电量离不开BatteryStatsHelper这个类，它主要用于计算所有应用和服务的用电量。在Settings设置中显示电量相关信息，就是通过调用BatteryStatsHelper的接口来实现的。

@ frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/BatteryStatsHelper.java

mWifiPowerCalculator.calculateApp(app, u, mRawRealtimeUs, mRawUptimeUs, mStatsType);

@ frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/WifiPowerCalculator.java

    public void calculateApp(BatterySipper app, BatteryStats.Uid u, long rawRealtimeUs,
                             long rawUptimeUs, int statsType) {
        app.wifiRxPackets = u.getNetworkActivityPackets(BatteryStats.NETWORK_WIFI_RX_DATA,
                statsType);
        app.wifiTxPackets = u.getNetworkActivityPackets(BatteryStats.NETWORK_WIFI_TX_DATA,
                statsType);
        app.wifiRxBytes = u.getNetworkActivityBytes(BatteryStats.NETWORK_WIFI_RX_DATA,
                statsType);
        app.wifiTxBytes = u.getNetworkActivityBytes(BatteryStats.NETWORK_WIFI_TX_DATA,
                statsType);
        //wifi数据耗电
        final double wifiPacketPower = (app.wifiRxPackets + app.wifiTxPackets)
                * mWifiPowerPerPacket;

        //wifi运行耗电
        app.wifiRunningTimeMs = u.getWifiRunningTime(rawRealtimeUs, statsType) / 1000;
        mTotalAppWifiRunningTimeMs += app.wifiRunningTimeMs;
        final double wifiLockPower = (app.wifiRunningTimeMs * mWifiPowerOn) / (1000*60*60);

        //wifi扫描耗电
        final long wifiScanTimeMs = u.getWifiScanTime(rawRealtimeUs, statsType) / 1000;
        final double wifiScanPower = (wifiScanTimeMs * mWifiPowerScan) / (1000*60*60);

        double wifiBatchScanPower = 0;
        for (int bin = 0; bin < BatteryStats.Uid.NUM_WIFI_BATCHED_SCAN_BINS; bin++) {
            final long batchScanTimeMs =
                    u.getWifiBatchedScanTime(bin, rawRealtimeUs, statsType) / 1000;
            final double batchScanPower = (batchScanTimeMs * mWifiPowerBatchScan) / (1000*60*60);
            wifiBatchScanPower += batchScanPower;
        }

        app.wifiPowerMah = wifiPacketPower + wifiLockPower + wifiScanPower + wifiBatchScanPower;
        if (DEBUG && app.wifiPowerMah != 0) {
            Log.d(TAG, "UID " + u.getUid() + ": power=" +
                    BatteryStatsHelper.makemAh(app.wifiPowerMah));
        }
    }

其中 mWifiPowerPerPacket ， mWifiPowerOn ， mWifiPowerScan ， mWifiPowerScan 都是从 power_profile.xml读取的各个器件的电源消耗预估参数。