利用 Android 动态性能框架（ADPF）优化散热和 CPU 性能

简介

本教程将指导你如何使用 Android 动态性能框架 (ADPF) 来优化 Android 设备上的游戏散热和 CPU 性能。通过 ADPF，开发者能够更有效地与设备的电源和散热系统交互，以在不引发过热问题的情况下，最大限度地提升游戏性能。

使用场景

对于性能要求较高的游戏和应用，开发者面临着在保证用户体验的同时，充分发挥设备性能的挑战。ADPF 提供了必要的信息和控制能力，帮助开发者优化应用性能，特别是在移动设备 SoC 和 Android 系统的动态性能行为方面。

以下是主要的 ADPF 功能

1、Thermal API

作用: 监控设备的热状态，允许应用在工作负载过高导致设备过热之前主动调整其行为。
用法:
- 通过 PowerManager 获取 ThermalStatus 对象。
- 使用 ThermalStatus 的方法获取当前温度、温度状态和严重程度等信息。
- 注册 ThermalEventListener 监听温度状态的变化。

2、CPU Performance Hint API

作用: 向系统提供性能提示，例如 CPU 核心需求和期望的 CPU 频率，以便系统为当前工作负载选择合适的性能设置。
用法:
- 创建 PerformanceHintManager 实例。
- 使用 createHintSession() 创建一个性能提示会话。
- 在会话中，调用 setHint() 方法设置性能提示，例如 CPU_CLUSTER_BIG 或 CPU_FREQUENCY_HIGH。
- 完成后，调用 close() 关闭会话。

3、Game Mode API 和 Game State API

作用: 根据用户的设置和游戏特定的配置，通过确定性能或电池续航时间的优先级来启用游戏优化功能。
用法:
- 使用 GameModeManager 管理游戏模式。
- 通过 getGameMode() 获取当前游戏模式。
- 使用 setGameState() 设置当前游戏状态，例如 GAME_RUNNING 或 GAME_LOADING。
- 系统会根据游戏模式和游戏状态自动调整性能和功耗。

4、固定性能模式

作用: 在进行基准测试期间在设备上启用固定性能模式，以获取不会因动态 CPU 时钟设置而更改的测量结果。
用法: 需要 root 权限或特殊的系统应用权限才能启用。

5、节能模式 (Android 15 及以上)

作用: 告知系统在性能提示会话中可以安全地安排线程，使其优先考虑节能而非性能。
用法: 在创建性能提示会话时，调用 setPreferPowerEfficiency(true)。

示例代码

以下是结合上述功能的示例代码，展示如何使用 ADPF API 来优化应用性能。

Thermal API 示例

import android.content.Context
import android.os.Bundle
import android.os.PowerManager
import android.widget.TextView
import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity
import java.util.concurrent.Executors

class MainActivity : AppCompatActivity() {

    private lateinit var thermalStatusTextView: TextView
    private lateinit var executor: java.util.concurrent.Executor

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)

        thermalStatusTextView = findViewById(R.id.thermal_status_text)
        executor = Executors.newSingleThreadExecutor()

        // 获取 PowerManager 实例
        val powerManager = getSystemService(Context.POWER_SERVICE) as PowerManager

        // 获取当前温度状态
        val thermalStatus = powerManager.currentThermalStatus

        // 显示初始温度状态
        updateThermalStatusText(thermalStatus)

        // 注册温度状态监听器
        thermalStatus.addListener(executor) { newStatus ->
            runOnUiThread {
                updateThermalStatusText(newStatus)
                reactToThermalStatus(newStatus) 
            }
        }
    }

    private fun updateThermalStatusText(thermalStatus: PowerManager.ThermalStatus) {
        val statusText = when (thermalStatus.status) {
            PowerManager.ThermalStatus.THERMAL_STATUS_NONE -> "正常"
            PowerManager.ThermalStatus.THERMAL_STATUS_LIGHT -> "轻微发热"
            PowerManager.ThermalStatus.THERMAL_STATUS_MODERATE -> "中等发热"
            PowerManager.ThermalStatus.THERMAL_STATUS_SEVERE -> "严重发热"
            PowerManager.ThermalStatus.THERMAL_STATUS_CRITICAL -> "过热！"
            else -> "未知状态"
        }
        thermalStatusTextView.text = "当前温度状态：$statusText"
    }

    private fun reactToThermalStatus(thermalStatus: PowerManager.ThermalStatus) {
        // 根据温度状态调整应用行为
        when (thermalStatus.status) {
            PowerManager.ThermalStatus.THERMAL_STATUS_SEVERE,
            PowerManager.ThermalStatus.THERMAL_STATUS_CRITICAL -> {
                // 设备过热，采取紧急措施
                // 例如：降低游戏帧率、停止后台任务、弹窗提示用户等
            }
            PowerManager.ThermalStatus.THERMAL_STATUS_MODERATE -> {
                // 设备温度较高，适当降低功耗
                // 例如：降低游戏画质、减少网络请求频率等
            }
            else -> {
                // 设备温度正常，正常运行
            }
        }
    }
}

CPU Performance Hint API 示例

import android.content.Context
import android.os.Bundle
import android.os.PerformanceHintManager
import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity

class MainActivity : AppCompatActivity() {

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)

        // 获取 PerformanceHintManager 实例
        val performanceManager = getSystemService(Context.PERFORMANCE_HINT_MANAGER_SERVICE) as PerformanceHintManager

        // 创建性能提示会话，指定场景为应用启动
        val session = performanceManager.createHintSession(PerformanceHintManager.PERFORMANCE_HINT_APP_LAUNCH)

        try {
            // 设置性能提示，请求使用大核集群
            session.setHint(PerformanceHintManager.PERFORMANCE_HINT_CPU_CLUSTER_BIG)

            // 执行需要高性能的操作，例如加载资源、进行复杂计算等
            performHighPerformanceTask() 

        } finally {
            // 关闭会话，释放资源
            session.close()
        }
    }

    private fun performHighPerformanceTask() {
        //  模拟执行高性能操作，例如：
        var result = 0.0
        for (i in 1..1000000) { 
            result += Math.sqrt(i.toDouble()) 
        }
        println("计算结果：$result")
    }
}

Game Mode API 和 Game State API 示例

import android.content.Context
import android.os.Bundle
import android.os.PowerManager
import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity

class MainActivity : AppCompatActivity() {

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)

        val gameModeManager = getSystemService(Context.GAME_MODE_SERVICE) as GameModeManager
        val currentGameMode = gameModeManager.gameMode

        gameModeManager.setGameState(GAME_RUNNING)
        // 根据 currentGameMode 和 GAME_RUNNING 调整性能和功耗
    }
}

节能模式示例

import android.content.Context
import android.os.Bundle
import android.os.PerformanceHintManager
import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity

class MainActivity : AppCompatActivity() {

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)

        val performanceManager = getSystemService(Context.PERFORMANCE_HINT_MANAGER_SERVICE) as PerformanceHintManager

        val session = performanceManager.createHintSession(PerformanceHintManager.PERFORMANCE_HINT_APP_LAUNCH).apply {
            setPreferPowerEfficiency(true)
        }

        try {
            // 在此会话中执行需要性能提示的任务，同时优先考虑节能
            performTasks(session)
        } finally {
            session.close()
        }
    }

    private fun performTasks(session: PerformanceHintManager.Session) {
        session.setHint(PerformanceHintManager.PERFORMANCE_HINT_CPU_CLUSTER_BIG)
        // 执行需要性能提示的操作，例如加载资源、进行复杂计算等
    }
}

简介