Android如何让应用在待机休眠的情况下维持心跳连接
Android省电机制1. 如何让CPU不休眠通过WakeLock 唤醒锁通过AlarmManager进行定时唤醒并解锁屏幕AlarmManager的使用AlarmManager的唤醒类型存在的问题为啥不用Timer或者handler执行定时任务
通过JobScheduler定时唤醒JobScheduler使用存在的问题
避免电池优化白名单申请通过WifiLock锁定Wi-Fi 来保持设备的 Wi-Fi 连接处于活动状态华为平板最终使用的方案参考
Android省电机制
从 Android 6.0（API 级别 23）开始，Android 引入了两项省电功能，通过管理应用在设备未连接至电源时的行为方式，帮助用户延长电池寿命。当用户长时间未使用设备时，低电耗模式会延迟应用的后台 CPU 和网络活动，从而降低耗电量。应用待机模式会延迟用户近期未与之交互的应用的后台网络活动。
CPU 休眠：设备的中央处理器 (CPU) 进入休眠状态，停止运行大部分任务和进程。这包括暂停应用程序的代码执行、系统服务的运行以及大部分的设备硬件操作。屏幕关闭：设备的屏幕会关闭，进入省电模式。这有助于降低屏幕背光和其他相关硬件的能耗。网络断开：通常情况下，当设备进入休眠状态时，会断开与移动网络和 Wi-Fi 网络的连接，以减少网络访问的功耗。
1. 如何让CPU不休眠
通过WakeLock 唤醒锁
WakeLock 是一种 Android 中的机制，允许应用程序保持设备唤醒状态，以防止 CPU 和屏幕进入休眠。WakeLock 主要用于在需要时确保设备保持唤醒状态，以执行特定的任务。以下是 WakeLock 的使用方法：
PowerManager powerManager = (PowerManager) getSystemService(Context.POWER_SERVICE);
PowerManager.WakeLock wakeLock = powerManager.newWakeLock(PowerManager.PARTIAL_WAKE_LOCK, "MyWakeLock");
wakeLock.acquire();
wakeLock.release();
WakeLock 类提供了不同类型的锁，以满足不同的需求和场景。在 Android 中，常见的 WakeLock 类型包括以下几种：
PARTIAL_WAKE_LOCK：部分唤醒锁
使用 PowerManager.PARTIAL_WAKE_LOCK 标志创建。当你希望保持 CPU 唤醒而同时允许屏幕关闭时，可以使用这种类型的锁。 SCREEN_DIM_WAKE_LOCK：屏幕暗亮唤醒锁
使用 PowerManager.SCREEN_DIM_WAKE_LOCK 标志创建。当你需要保持屏幕处于暗亮状态（比全亮稍暗）同时保持 CPU 唤醒时，可以使用这种类型的锁。 SCREEN_BRIGHT_WAKE_LOCK：屏幕全亮唤醒锁
使用 PowerManager.SCREEN_BRIGHT_WAKE_LOCK 标志创建。当你需要保持屏幕全亮同时保持 CPU 唤醒时，可以使用这种类型的锁。 FULL_WAKE_LOCK：全唤醒锁
使用 PowerManager.FULL_WAKE_LOCK 标志创建。当你希望保持 CPU 和屏幕都保持唤醒状态时，可以使用这种类型的锁。 PROXIMITY_SCREEN_OFF_WAKE_LOCK：靠近感应器唤醒锁
使用 PowerManager.PROXIMITY_SCREEN_OFF_WAKE_LOCK 标志创建。当你希望在设备靠近感应器时关闭屏幕，同时保持 CPU 唤醒时，可以使用这种类型的锁。 当我们想要应用在锁屏待机状态继续运行时可以使用 PowerManager.PARTIAL_WAKE_LOCK 来保持设备唤醒状态
通过AlarmManager进行定时唤醒并解锁屏幕
AlarmManager的使用
AlarmManager 是 Android 中用于在指定时间触发后台操作的类。它允许你安排在未来的某个时间点或以固定间隔触发某个操作。以下是使用 AlarmManager 的基本步骤：
获取 AlarmManager 对象：
AlarmManager alarmManager = (AlarmManager) getSystemService(Context.ALARM_SERVICE);
通过调用 getSystemService() 方法，传入 Context.ALARM_SERVICE 参数获取 AlarmManager 的实例。
创建 PendingIntent：
Intent intent = new Intent(this, MyReceiver.class);
PendingIntent pendingIntent = PendingIntent.getBroadcast(this, 0, intent, PendingIntent.FLAG_UPDATE_CURRENT);
在上述代码中，我们创建了一个 Intent 对象，指定了接收闹钟触发事件的广播接收器（MyReceiver）。然后，通过调用 PendingIntent.getBroadcast() 方法创建 PendingIntent。PendingIntent.FLAG_UPDATE_CURRENT 参数表示如果已经存在相同的 PendingIntent，那么更新它的 Extra 数据。
设置闹钟：
if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.M) {
alarmManager.setExactAndAllowWhileIdle(AlarmManager.ELAPSED_REALTIME_WAKEUP, SystemClock.elapsedRealtime(), pendingIntent);
} else if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.KITKAT) {
alarmManager.setExact(AlarmManager.ELAPSED_REALTIME_WAKEUP, SystemClock.elapsedRealtime(), pendingIntent);
} else {
alarmManager.setRepeating(AlarmManager.ELAPSED_REALTIME_WAKEUP, SystemClock.elapsedRealtime(), WakeUpBroadcastReceiver.TIME_INTERVAL, pendingIntent);
}
在上述代码中，我们使用 System.currentTimeMillis() 获取当前时间，并在其基础上加上 5000 毫秒（5 秒）来计算触发时间。然后，通过调用 alarmManager.set() 方法，传入触发类型（AlarmManager.ELAPSED_REALTIME_WAKEUP 表示使用实时时钟触发，同时唤醒设备），触发时间和 PendingIntent 对象来设置闹钟。
创建广播接收器：
public class MyReceiver extends BroadcastReceiver {
@Override
public void onReceive(Context context, Intent intent) {
// 处理闹钟触发事件
Intent intent1 = new Intent(context, MyReceiver.class);
PendingIntent pendingIntent = PendingIntent.getBroadcast(context, 0, intent1, PendingIntent.FLAG_UPDATE_CURRENT);
AlarmManager alarmManager = (AlarmManager) context.getSystemService(ALARM_SERVICE);
// 重复定时任务
if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.M) {
alarmManager.setExactAndAllowWhileIdle(AlarmManager.ELAPSED_REALTIME_WAKEUP, SystemClock.elapsedRealtime() + TIME_INTERVAL, pendingIntent);
} else if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.KITKAT) {
alarmManager.setExact(AlarmManager.ELAPSED_REALTIME_WAKEUP, SystemClock.elapsedRealtime() + TIME_INTERVAL, pendingIntent);
}
}
}
AlarmManager的唤醒类型
AlarmManager的四个唤醒类型，它可以使用以下四个常量： 1、AlarmManager.ELAPSED_REALTIME：使用相对时间，可以通过SystemClock.elapsedRealtime()获取（从开机到现在的毫秒数，包括手机的睡眠时间），设备休眠时并不会唤醒设备。 2、AlarmManager.ELAPSED_REALTIME_WAKEUP：与ELAPSED_REALTIME基本功能一样，只是会在设备休眠时唤醒设备。 3、AlarmManager.RTC：使用绝对时间，可以通过System.currentTimeMillis()获取，设备休眠时并不会唤醒设备。 4、AlarmManager.RTC_WAKEUP：与RTC基本功能一样，只是会在设备休眠时唤醒设备。
相对时间：设备boot后到当前经历的时间，SystemClock.elapsedRealtime()获取到的是相对时间。 绝对时间：1970年1月1日到当前经历的时间，System.currentTimeMillis()和Calendar.getTimeInMillis()获取到的都是绝对时间。
如果是相对时间，那么计算triggerAtMillis就需要使用SystemClock.elapsedRealtime()； 如果是绝对时间，那么计算triggerAtMillis就需要使用System.currentTimeMillis()或者calendar.getTimeInMillis()。
以上是使用 AlarmManager 在不同Android版本使用的适配，这样可以实现一个定时任务。
存在的问题
但是在华为平板上测试存在的问题： 1.当手机连接usb电源时，息屏不会造成定时器暂停运行，而且时间间隔准确 2.当手机未连接usb电源时，息屏会造成定时器时间间隔不准，设置为30秒的间隔可能会4分钟或者10分钟再执行，并在再次点亮屏幕时定时器又正常。
为啥不用Timer或者handler执行定时任务
可以参考下这个Handler休眠失效
通过JobScheduler定时唤醒
JobScheduler是在Android 5.0添加的，它可以检测网络状态、设备是否充电中、低电量、低存储等状态，当所有条件都满足时就会触发执行对应的JobService来完成任务。
JobScheduler使用
创建 JobService 类：
public class MyJobService extends JobService {
@Override
public boolean onStartJob(JobParameters params) {
// 在这里执行后台任务
return true; // 如果任务是异步的，则返回 true；如果任务是同步的，则返回 false
}
@Override
public boolean onStopJob(JobParameters params) {
// 在这里处理任务停止的逻辑（例如重试机制）
return true; // 返回 true 以重新安排该作业，返回 false 以放弃该作业
}
}
在上述代码中，我们创建了一个继承自 JobService 的类（MyJobService），并重写了 onStartJob() 和 onStopJob() 方法。在 onStartJob() 方法中，你可以执行后台任务的逻辑。如果任务是异步的，记得返回 true，以指示系统该任务正在进行中。如果任务是同步的，则返回 false。在 onStopJob() 方法中，你可以处理任务停止的逻辑（例如重试机制）。
创建 JobInfo 对象：
JobInfo.Builder builder = new JobInfo.Builder(jobId, new ComponentName(this, MyJobService.class));
builder.setRequiredNetworkType(JobInfo.NETWORK_TYPE_ANY); // 设置所需的网络类型
builder.setPersisted(true); // 设置任务持久化，即在设备重启后仍然有效
//android7.0 及以上系统
if (Build.VERSION.SDK_INT >= 24) {
builder.setMinimumLatency(3000) //至少3s 才会执行
//builder.setOverrideDeadline(3000) //3s后一定会执行
//builder.setMinimumLatency(3000)
//默认是10s，如果小于10s，也会按照10s来依次增加
//builder.setBackoffCriteria(10000, JobInfo.BACKOFF_POLICY_LINEAR);
} else {
builder.setPeriodic(5000)
}
// 设置其他参数和约束条件
JobInfo jobInfo = builder.build();
在上述代码中，我们使用 JobInfo.Builder 创建一个 JobInfo 对象。jobId 是唯一标识作业的整数值。new ComponentName(this, MyJobService.class) 指定了执行作业的 JobService 类。通过 setRequiredNetworkType() 方法，我们可以设置作业所需的网络类型（如 JobInfo.NETWORK_TYPE_ANY 表示任何网络都可以）。setPersisted(true) 设置任务持久化，即在设备重启后仍然有效。
你还可以使用其他方法设置作业的约束条件，例如 setRequiresCharging()（要求设备在充电时才执行作业）或 setRequiresDeviceIdle()（要求设备处于空闲状态时才执行作业）等。 如果想要周期执行的话7.0 及以上系统通过setMinimumLatency方法并在执行onStartJob重新创建job，其他则使用setPeriodic方法。
调度作业：JobScheduler jobScheduler = (JobScheduler) getSystemService(Context.JOB_SCHEDULER_SERVICE);
int result = jobScheduler.schedule(jobInfo);
if (result == JobScheduler.RESULT_SUCCESS) {
// 作业调度成功
}
存在的问题
在华为平板测试时发现： 1.setPeriodic最低时间间隔为15分钟，低于15分钟不起作用 2.锁屏休眠时JobScheduler 不执行
避免电池优化白名单申请
在低电耗模式和应用待机模式期间，列入白名单的应用可以使用网络并保留部分唤醒锁定。不过，列入白名单的应用仍会受到其他限制，就像其他应用一样。例如，列入白名单的应用的作业和同步会延迟（在搭载 API 级别 23 及更低级别的设备上），并且其常规 AlarmManager 闹钟不会触发。应用可以调用 isIgnoringBatteryOptimizations() 来检查它当前是否在豁免白名单中。
添加权限
判断并申请加入白名单
public static void isIgnoreBatteryOption(Context context) {
if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.M) {
try {
Intent intent = new Intent();
String packageName = context.getPackageName();
PowerManager pm = (PowerManager) context.getSystemService(Context.POWER_SERVICE);
if (!pm.isIgnoringBatteryOptimizations(packageName)) {
intent.setAction(Settings.ACTION_REQUEST_IGNORE_BATTERY_OPTIMIZATIONS);
intent.setData(Uri.parse("package:" + packageName));
context.startActivity(intent);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
通过WifiLock锁定Wi-Fi 来保持设备的 Wi-Fi 连接处于活动状态
在 Android 设备上，默认情况下，当设备进入休眠状态时，网络连接会自动断开以节省电池。然而，如果你需要在设备休眠期间保持网络连接，可以尝试以下方法： 在 Android 设备上，默认情况下，当设备进入休眠状态时，网络连接会自动断开以节省电池。然而，如果你需要在设备休眠期间保持网络连接，可以尝试以下方法：
使用 Wi-Fi 锁定来保持设备的 Wi-Fi 连接处于活动状态。这样可以防止设备在休眠时断开 Wi-Fi 连接。
WifiManager wifiManager = (WifiManager) getApplicationContext().getSystemService(Context.WIFI_SERVICE);
WifiManager.WifiLock wifiLock = wifiManager.createWifiLock(WifiManager.WIFI_MODE_FULL_HIGH_PERF, "MyWifiLockTag");
wifiLock.acquire();
创建一个后台服务，在其中保持网络连接活动。后台服务可以在设备休眠时保持网络连接，以便持续进行网络操作。
public class MyBackgroundService extends Service {
private WifiManager.WifiLock wifiLock;
@Override
public int onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId) {
WifiManager wifiManager = (WifiManager) getApplicationContext().getSystemService(Context.WIFI_SERVICE);
wifiLock = wifiManager.createWifiLock(WifiManager.WIFI_MODE_FULL_HIGH_PERF, "MyWifiLockTag");
wifiLock.acquire();
return START_STICKY;
}
@Override
public void onDestroy() {
super.onDestroy();
if (wifiLock != null && wifiLock.isHeld()) {
wifiLock.release();
wifiLock = null;
}
}
@Nullable
@Override
public IBinder onBind(Intent intent) {
return null;
}
}
具体效果未测试
华为平板最终使用的方案
使用场景，需求是在设备休眠时可以继续访问网络，并维持一个与服务器的长连接。 1.通过WackLock获取PARTIAL_WAKE_LOCK锁，让应用在锁屏时CPU不休眠。 2.通过AlarmManager定时检测长连接是否断 3.避免电池优化白名单申请 4. 通过WifiLock锁定Wi-Fi 来保持设备的 Wi-Fi 连接处于活动状态 5. 去掉华为的自动管理改成手动管理，打开wlan锁屏自动断开的开关（这比较重要）
参考
AlarmManager使用 针对低电耗模式和应用待机模式进行优化 Android休眠机制