一文了解Android的Doze模式

Android 的 Doze 模式是一项省电功能，主要用于减少设备的功耗，特别是在屏幕关闭且设备长时间未被使用的情况下。Doze 模式在 Android 6.0（API Level 23）首次引入，并在后续版本中不断改进，以便更智能地管理后台任务和应用的资源消耗。

下面详细介绍 Doze 模式的工作原理、不同阶段及其对应用开发的影响。

1. 什么是 Doze 模式？

Doze 是 Android 的一项电量优化机制。当设备不在充电状态、屏幕关闭且长时间静止（如平放在桌子上）时，系统会进入 Doze 模式。此时，设备会逐渐减少 CPU、网络和其他资源的消耗，从而达到延长电池续航的目的。

2. Doze 模式的工作原理

Doze 模式的核心思想是通过限制设备的活动，将设备置于“浅睡眠”和“深睡眠”状态。设备在进入 Doze 模式后会经历多个阶段，每个阶段对应用的活动限制不同。

Doze 模式的几个关键阶段：

1. 初始 Doze 模式：设备检测到长时间未使用后，会进入初始的 Doze 模式，此时设备会暂停大多数后台工作，但会定期打开“维护窗口”来处理必要的任务，如同步数据和消息处理。
2. 深度 Doze 模式：随着设备继续保持静止且不被使用，系统会进入深度 Doze 模式。此时“维护窗口”会变得更加稀疏，应用的后台工作被更加严格地限制。

Doze 模式的醒来机制

在 Doze 模式中，系统会每隔一段时间唤醒设备，打开一个短暂的“维护窗口”，让应用可以执行关键操作。这些维护窗口的频率会随着设备静止时间的延长而减少，从而进一步节省电量。

3. Doze 模式的应用限制

在 Doze 模式下，系统会限制应用的行为，以减少电池消耗。以下是 Doze 模式的主要限制：

• 后台任务：大部分后台任务、定时器和网络请求会被暂停。
• 闹钟：大多数的 AlarmManager 任务（包括 setExact 和 setWindow 类型）都会被推迟，直到下一个“维护窗口”。
• 网络访问：应用的网络访问将会受到限制，仅在“维护窗口”期间才允许联网。
• Wakelocks：大多数 wakelocks 将被系统无视，避免阻止设备进入低功耗状态。

4. 如何适配 Doze 模式？

在开发 Android 应用时，适配 Doze 模式的关键是确保应用在受限环境中仍能正常工作。以下是一些适配 Doze 模式的方法和 API：

1. 使用 JobScheduler API

JobScheduler API 允许在系统资源受限的情况下安排任务。使用 JobScheduler 可以让你的任务在 Doze 模式下的“维护窗口”中执行。

val jobScheduler = getSystemService(Context.JOB_SCHEDULER_SERVICE) as JobScheduler
val jobInfo = JobInfo.Builder(1, ComponentName(this, MyJobService::class.java))
    .setRequiredNetworkType(JobInfo.NETWORK_TYPE_UNMETERED)
    .setRequiresCharging(false)
    .setPersisted(true)
    .build()
jobScheduler.schedule(jobInfo)

2. 使用 Firebase JobDispatcher（已被 WorkManager 取代）

Firebase JobDispatcher 过去曾经是一种跨平台的任务调度方式，但在更高版本的 Android 中，推荐使用 WorkManager 代替它。

3. 使用 WorkManager

WorkManager 是 Android 提供的现代任务调度库，可以确保任务在适当的时机被执行，即使应用受到 Doze 模式的影响。

val workRequest = OneTimeWorkRequest.Builder(MyWorker::class.java)
    .setConstraints(
        Constraints.Builder()
            .setRequiredNetworkType(NetworkType.UNMETERED)
            .setRequiresCharging(false)
            .build()
    )
    .build()
WorkManager.getInstance(context).enqueue(workRequest)

5. 例外情况：请求白名单

在极少数情况下，如果应用需要在 Doze 模式下不受限制运行（例如处理重要的消息或通知），可以请求加入 Doze 的白名单。这通常适用于关键任务应用，比如消息或医疗监控应用。

<uses-permission android:name="android.permission.REQUEST_IGNORE_BATTERY_OPTIMIZATIONS"/>

但需要注意的是，用户需要手动允许应用加入白名单，且此操作会影响设备的电量管理策略。

6. Doze 模式的最佳实践

• 使用 WorkManager 或 JobScheduler 来处理后台任务。
• 避免使用精确的闹钟或频繁的后台任务。
• 对网络请求和资源的使用进行优化，减少不必要的资源消耗。
• 避免在不必要的情况下请求白名单权限，保持应用电量友好。

7. 总结

Doze 模式是 Android 的电量优化策略，通过限制后台任务、网络访问等来延长设备的续航时间。开发者在适配 Doze 模式时，需要合理使用任务调度 API（如 WorkManager 和 JobScheduler），确保应用在有限资源的情况下仍然可以正常运行。