本發(fā)明屬于移動(dòng)終端領(lǐng)域的計(jì)算資源與能耗優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種面向android系統(tǒng)后臺(tái)服務(wù)自動(dòng)喚醒的切斷方法。

背景技術(shù)：

近年來，移動(dòng)設(shè)備已經(jīng)從用于呼叫和短消息通信的簡單設(shè)備演變?yōu)榭梢赃\(yùn)行各種第三方應(yīng)用的復(fù)雜終端。android的應(yīng)用程序通信模型進(jìn)一步促進(jìn)了豐富應(yīng)用程序的開發(fā)。android開發(fā)人員可以利用其他應(yīng)用程序提供的現(xiàn)有數(shù)據(jù)和服務(wù)，同時(shí)仍然可以留給用戶一個(gè)單一、無縫的應(yīng)用程序的使用體驗(yàn)。這樣的開發(fā)模型減少了開發(fā)者負(fù)擔(dān)，并促進(jìn)了功能重用?，F(xiàn)有android平臺(tái)將應(yīng)用程序劃分為四種組件(活動(dòng)、廣播接收器、內(nèi)容提供器以及服務(wù))并提供消息傳遞系統(tǒng)，以使組件可以在應(yīng)用程序內(nèi)部甚至跨應(yīng)用程序進(jìn)行通信。android提供了特定的組件間通信方法，用于激活組件或觸發(fā)組件之間的通信。

android后臺(tái)任務(wù)主要在關(guān)閉屏幕時(shí)運(yùn)行，也可能于其他應(yīng)用程序在前臺(tái)運(yùn)行時(shí)發(fā)生。通常，后臺(tái)任務(wù)的目的是對應(yīng)用狀態(tài)進(jìn)行刷新，進(jìn)行云服務(wù)同步并獲得狀態(tài)更新/通知，或?yàn)榱藢?shí)現(xiàn)基于非觸摸的用戶交互，例如文件下載或音頻播放。android操作系統(tǒng)提供了一個(gè)名為“服務(wù)”的特殊組件來維護(hù)后臺(tái)任務(wù)。服務(wù)的管理和使用是靈活和開放的，這使得開發(fā)人員可以自由、有效地定義和執(zhí)行自定義后臺(tái)任務(wù)。

然而，這種開放和自由實(shí)際上是一把雙刃劍。后臺(tái)服務(wù)很可能是計(jì)算和能耗密集型的。如果服務(wù)組件被非法應(yīng)用程序不合理地利用，則會(huì)嚴(yán)重影響用戶體驗(yàn)。例如，在當(dāng)前的android系統(tǒng)上，開發(fā)人員可以輕易啟動(dòng)駐留在后臺(tái)的服務(wù)。因?yàn)闆]有提供用戶接口，該服務(wù)對于用戶而言是不可察覺的。因此對于android的設(shè)計(jì)人員和應(yīng)用程序開發(fā)人員來說，應(yīng)正確使用服務(wù)以減少不必要的開銷并改善用戶體驗(yàn)。

目前還少有研究工作探究后臺(tái)服務(wù)在實(shí)際android應(yīng)用程序中是否被合理使用。通過對120個(gè)流行應(yīng)用進(jìn)行的大規(guī)模測量結(jié)果來看，我們發(fā)現(xiàn)服務(wù)組件在現(xiàn)實(shí)部署中被嚴(yán)重過度使用。具體來說，許多應(yīng)用程序?yàn)E用開放式api來激活其他應(yīng)用程序，或者監(jiān)聽系統(tǒng)廣播并激活后臺(tái)服務(wù)。接近32％的后臺(tái)服務(wù)根本不會(huì)被用戶直接使用，且對用戶體驗(yàn)沒有幫助。更嚴(yán)重的是，我們發(fā)現(xiàn)超過67％的服務(wù)會(huì)自行啟動(dòng)另一個(gè)從未被前臺(tái)活動(dòng)使用的服務(wù)。

可見，android后臺(tái)應(yīng)用自動(dòng)喚醒現(xiàn)象非常普遍，且這種現(xiàn)象會(huì)帶來嚴(yán)重的后果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種面向android系統(tǒng)后臺(tái)服務(wù)自動(dòng)喚醒的切斷方法，能夠有效地切斷非法后臺(tái)應(yīng)用的喚醒途徑，使得對提升用戶體驗(yàn)沒有幫助的后臺(tái)服務(wù)泛濫現(xiàn)象得到有效的緩解；本發(fā)明在保證android終端正常運(yùn)作的前提下，通過合理地管理后臺(tái)服務(wù)、切斷無效的后臺(tái)服務(wù)啟動(dòng)途徑，減小終端的cpu和內(nèi)存的開銷，降低后臺(tái)通信交互時(shí)延，緩解終端運(yùn)行卡頓現(xiàn)象，并降低能耗。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

面向android系統(tǒng)后臺(tái)服務(wù)自動(dòng)喚醒的切斷方法，包括喚醒管理，所述喚醒管理用于避免喚醒不必要的服務(wù)，其方法如下：

步驟(1.1)，檢測到一次喚醒操作，將當(dāng)前所有決策因子初始化為1；

步驟(1.2)，若上一時(shí)段內(nèi)目標(biāo)組件運(yùn)行在前臺(tái)活動(dòng)中，則將其決策因子置為1，否則將其決策因子置為上一時(shí)段決策因子大小以及服務(wù)利用率的加權(quán)平均值；

步驟(1.3)，若當(dāng)前決策因子小于閾值，則切斷該喚醒操作，否則允許當(dāng)前喚醒操作。

所述步驟(1.2)中，加權(quán)平均值計(jì)算公式為：

其中，dft(s,d)表示t時(shí)段的組件s與組件d之間的決策因子，每隔單位時(shí)間會(huì)進(jìn)行更新，組件d為所述目標(biāo)組件，是喚醒流的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，組件s是該喚醒流的源節(jié)點(diǎn)，t-1表示t時(shí)段的上一時(shí)段，utilizationa(t)表示當(dāng)前服務(wù)在t時(shí)段內(nèi)執(zhí)行正常服務(wù)功能的時(shí)間百分比，act_num表示當(dāng)前服務(wù)所需執(zhí)行功能的數(shù)量。

所述喚醒管理是利用喚醒管理器，劫持系統(tǒng)的所有進(jìn)程間通信，并解析所有喚醒流的源節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)信息，然后計(jì)算出源節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的決策因子，當(dāng)認(rèn)為需要切斷喚醒操作時(shí)，通過劫持的方式阻止activitymanagerservice系統(tǒng)模塊啟動(dòng)這次喚醒。

本發(fā)明還可包括服務(wù)管理，所述服務(wù)管理用于禁用后臺(tái)的無效服務(wù)，其方法如下：

步驟(2.1)初始化工作時(shí)間窗口和休眠時(shí)間窗口大小，進(jìn)入步驟(2.2)；

步驟(2.2)令當(dāng)前后臺(tái)服務(wù)進(jìn)入工作時(shí)間窗口，在此期間服務(wù)可以使用系統(tǒng)計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)資源，若在該窗口時(shí)間段內(nèi)該服務(wù)與前臺(tái)活動(dòng)發(fā)生過交互，則等本段工作時(shí)間窗口結(jié)束后進(jìn)入步驟(2.3)，否則等本段工作時(shí)間窗口結(jié)束后進(jìn)入步驟(2.4)；

步驟(2.3)令當(dāng)前后臺(tái)服務(wù)進(jìn)入休眠時(shí)間窗口，不得使用系統(tǒng)計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)資源，若在此期間該后臺(tái)服務(wù)被前臺(tái)應(yīng)用喚醒，則立即重復(fù)步驟(2.1)；否則直到本休眠時(shí)間窗口結(jié)束后，重復(fù)步驟(2.2)；

步驟(2.4)將休眠時(shí)間窗口大小翻倍，進(jìn)入步驟(2.3)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1)利用劫持方式識(shí)別android系統(tǒng)中不必要的服務(wù)喚醒，并提出了一種定量衡量喚醒必要性的決策因子；

2)提出了一種基于二進(jìn)制指數(shù)退避思想的后臺(tái)服務(wù)管理模式，通過設(shè)置工作時(shí)間窗口和休眠時(shí)間窗口，在保證正常的后臺(tái)服務(wù)功能的前提下，有效地限制無效后臺(tái)服務(wù)持續(xù)占用設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)資源和計(jì)算資源。

3)本發(fā)明提出的系統(tǒng)方案不需要修改android系統(tǒng)源碼，用戶只需要經(jīng)過簡單易行的操作即可將本系統(tǒng)部署到設(shè)備上，可行性高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明系統(tǒng)架構(gòu)原理圖。

圖2為面向android系統(tǒng)后臺(tái)服務(wù)自動(dòng)喚醒的切斷技術(shù)的喚醒管理器工作流程圖。

圖3為面向android系統(tǒng)后臺(tái)服務(wù)自動(dòng)喚醒的切斷技術(shù)的服務(wù)管理器工作流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。

本發(fā)明面向android系統(tǒng)后臺(tái)服務(wù)自動(dòng)喚醒的切斷方法，主要設(shè)計(jì)思路是：

(1)對后臺(tái)服務(wù)的利用率進(jìn)行預(yù)測，并切斷與用戶體驗(yàn)完全無關(guān)的后臺(tái)服務(wù)的激活途徑；

(2)將所有未被使用的后臺(tái)服務(wù)殺死。

為此，如圖1所示，本發(fā)明設(shè)計(jì)了兩個(gè)重要的技術(shù)模塊：

(1)喚醒管理器，它能夠切斷不必要的后臺(tái)服務(wù)的喚醒，而且不會(huì)對用戶體驗(yàn)造成影響；

(2)服務(wù)管理器，它能夠根據(jù)用戶使用習(xí)慣，智能地禁用無用的后臺(tái)服務(wù)。

在android系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)起一個(gè)啟動(dòng)新服務(wù)的組件間通信(例如startservice()方法)時(shí)，該請求會(huì)被發(fā)送到系統(tǒng)的activitymanagerservice模塊中。接收到請求之后，activitymanagerservice模塊會(huì)首先檢測該服務(wù)是否已經(jīng)被啟用。若否，activitymanagerservice模塊會(huì)開啟一個(gè)新的線程(受activitythread類控制)，并在該新線程上啟動(dòng)指定的服務(wù)。在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，喚醒管理器會(huì)劫持與記錄每次服務(wù)喚醒的信息，并根據(jù)當(dāng)前后臺(tái)服務(wù)的使用情況決定是否允許服務(wù)的喚醒。此外，服務(wù)管理器也會(huì)監(jiān)控所有正在后臺(tái)運(yùn)行的服務(wù)，并限制無效的服務(wù)持續(xù)占用系統(tǒng)的計(jì)算資源和網(wǎng)絡(luò)帶寬資源。以下兩段將詳細(xì)闡述喚醒管理器與服務(wù)管理器的設(shè)計(jì)。

喚醒管理器的目標(biāo)是避免喚醒不必要的服務(wù)。具體而言，喚醒管理器會(huì)劫持系統(tǒng)的所有進(jìn)程間通信，并解析所有喚醒流的源節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)信息，然后計(jì)算出源節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的決策因子。喚醒管理器的切斷算法會(huì)根據(jù)決策因子的大小決定是否切斷本次喚醒。關(guān)于決策因子的設(shè)計(jì)，基本思想如下：若一個(gè)組件被喚醒，卻沒有與前臺(tái)活動(dòng)發(fā)生任何的信息交互，則認(rèn)為這種喚醒是無用的(只會(huì)增加終端開銷)；關(guān)于切斷算法的設(shè)計(jì)，除了根據(jù)決策因子決定是否切斷一次喚醒以外，還會(huì)周全地考慮該切斷是否會(huì)影響正常的用戶體驗(yàn)。因此，本發(fā)明在喚醒管理器中設(shè)置了一個(gè)閾值β。若決策因子低于該閾值，喚醒管理器會(huì)認(rèn)為本次喚醒是不必要的，因此會(huì)通過劫持的方式阻止activitymanagerservice系統(tǒng)模塊啟動(dòng)這次喚醒。

對于喚醒管理器，如圖2所示，其喚醒管理主要分為四個(gè)步驟：(設(shè)當(dāng)前為t時(shí)段)

步驟(1.1)檢測到一次喚醒操作，開始初始化，將當(dāng)前所有決策因子df的值置為1，進(jìn)入步驟(1.2)。

步驟(1.2)若t-1時(shí)段內(nèi)，組件d運(yùn)行在前臺(tái)活動(dòng)中，則將dft(s,d)置為1，進(jìn)入步驟(1.3)，否則進(jìn)入步驟(1.4)；

步驟(1.3)若t-1時(shí)段內(nèi)d沒有運(yùn)行在前臺(tái)活動(dòng)中，進(jìn)入步驟(1.4)；

步驟(1.4)若dft(s,d)<β，則當(dāng)前喚醒是有害的，切斷之；若dft(s,d)≥β，不做額外操作。

其中，參數(shù)定義如下：

dft(s,d)，t時(shí)段的組件s與組件d之間的決策因子，每隔單位時(shí)間會(huì)進(jìn)行更新。組件d為喚醒流的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，組件s為該喚醒流的源節(jié)點(diǎn)utilizationa(t)，當(dāng)前服務(wù)在t時(shí)段內(nèi)的利用率，即當(dāng)前服務(wù)在t時(shí)段內(nèi)執(zhí)行正常服務(wù)功能的時(shí)間百分比。

act_num，當(dāng)前服務(wù)所需執(zhí)行功能的數(shù)量。

β，決策因子閾值，低于該值則認(rèn)為本次喚醒為有害喚醒。

服務(wù)管理器的作用是禁用后臺(tái)的無效服務(wù)。如前文所述，喚醒管理器會(huì)阻止不必要的服務(wù)喚醒。然而，現(xiàn)有android系統(tǒng)中仍有相當(dāng)部分的無效服務(wù)無法通過上述方法禁用。例如，某些后臺(tái)服務(wù)對于一些特定的前臺(tái)操作是必要的，但是在完成該前臺(tái)操作后，這些服務(wù)卻會(huì)常駐后臺(tái)，占用著終端的網(wǎng)絡(luò)和cpu資源。為解決這種問題，服務(wù)管理器的基本思路是：令無用的服務(wù)進(jìn)入休眠態(tài)，僅當(dāng)前臺(tái)活動(dòng)需要時(shí)才將其喚醒。android系統(tǒng)對啟用的服務(wù)沒有加以限制。這些服務(wù)可以自由地使用cpu和網(wǎng)絡(luò)帶寬資源，即使它們對用戶體驗(yàn)并沒有任何幫助?？紤]到android系統(tǒng)對后臺(tái)服務(wù)疏于管理的現(xiàn)狀，服務(wù)管理器為每個(gè)服務(wù)分別設(shè)置了工作時(shí)間窗口和休眠時(shí)間窗口，并采用了一種基于二進(jìn)制指數(shù)退避思想的后臺(tái)服務(wù)管理模式。當(dāng)服務(wù)處于工作時(shí)間窗口內(nèi)時(shí)，服務(wù)可以使用cpu和網(wǎng)絡(luò)資源；當(dāng)服務(wù)處于休眠時(shí)間窗口內(nèi)時(shí)，服務(wù)不能夠使用cpu和網(wǎng)絡(luò)資源。而對于每個(gè)服務(wù)，這兩種窗口機(jī)制是交替運(yùn)行的。若某服務(wù)在工作時(shí)間窗口內(nèi)沒有與前臺(tái)進(jìn)程發(fā)生數(shù)據(jù)交互，服務(wù)管理器會(huì)將其休眠時(shí)間窗口加倍，使其休眠的時(shí)間更長。通過這種方式，服務(wù)管理器能夠逐步將很少被前臺(tái)活動(dòng)調(diào)用的服務(wù)置于休眠態(tài)，使其不過度占用系統(tǒng)的計(jì)算資源和網(wǎng)絡(luò)資源。若在休眠過程中，前臺(tái)應(yīng)用需要用到后臺(tái)服務(wù)，服務(wù)管理器會(huì)立刻將該服務(wù)調(diào)整到工作時(shí)間窗口內(nèi)，并將其對應(yīng)的休眠時(shí)間窗口置為初始值。

對于服務(wù)管理器，如圖3所示，其服務(wù)管理主要分為四個(gè)步驟：

步驟(2.1)初始化工作時(shí)間窗口和休眠時(shí)間窗口大小。進(jìn)入步驟(2.2)。

步驟(2.2)令當(dāng)前后臺(tái)服務(wù)進(jìn)入工作時(shí)間窗口，在此期間服務(wù)可以使用系統(tǒng)計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)資源。若在該窗口時(shí)間段內(nèi)該服務(wù)與前臺(tái)活動(dòng)發(fā)生過交互，則等本段工作時(shí)間窗口結(jié)束后進(jìn)入步驟(2.3)，否則進(jìn)入步驟(2.4)。

步驟(2.3)令當(dāng)前后臺(tái)服務(wù)進(jìn)入休眠時(shí)間窗口，不得使用系統(tǒng)計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)資源。若在此期間該后臺(tái)服務(wù)被前臺(tái)應(yīng)用喚醒，則立即重復(fù)步驟(2.1)；否則直到本休眠時(shí)間窗口結(jié)束后，重復(fù)步驟(2.2)。

步驟(2.4)將休眠時(shí)間窗口大小翻倍。進(jìn)入步驟(2.3)。

綜上所述，本發(fā)明提出了一種基于android平臺(tái)的后臺(tái)應(yīng)用喚醒切斷方法，能夠有效地切斷非法后臺(tái)服務(wù)的喚醒途徑，并限制無效后臺(tái)服務(wù)持續(xù)占用系統(tǒng)的計(jì)算資源和網(wǎng)絡(luò)帶寬資源，使得對提升用戶體驗(yàn)沒有幫助的后臺(tái)服務(wù)泛濫和相互喚醒現(xiàn)象得到有效的緩解。