iOS電量相關問題一直是測試人員頭疼的事情，電量測試怎麼開展、問題怎麼復現和跟進定位、使用者反饋電量相關的問題我們如果獲取更多的資訊等等，一直都沒有一個好的解決方案，以至於我們面對電量相關的問題時，總是束手無策。整個專案組經常收到這樣的一種反饋：你看，你們開發的APP，我還沒怎麼用呢，耗電量就排第一了。對於這樣的反饋，我們能做些什麼呢？之前我們是迷茫的，但經過一段時間的嘗試和努力之後，事情有了一些改觀。

一、電量測試之農業時代

在之前很長一段時間，我們都是用這種可憐的方式進行電量測試的:

1、選定測試場景以及時長；

2、給手機充放電，讓手機剩餘電量在我們預設的值，比如90%，每個場景測試開始時，保證手機都是這一電量；

3、手機系統設定，一般要關注螢幕亮度、藍芽、定位、通知訊息、音量、後臺應用等等，為保證簡單，通常是全部關閉或調到最小即可；

4、記錄開始時的剩餘電量，並執行測試，在測試結束後再記錄一次剩餘電量，兩個電量差，就為該場景在一定時長內的耗電量；剩餘電量嘛，直接讀手機上展示的值或是通過介面獲取（後面會介紹）均可以，幾乎沒有區別；

真是夠簡陋，但並非完全沒有用，明顯的電量消耗問題，還是可以發現，只要選得場景對了就可以。要是發現不了問題也不會一直用這個方法了不是。嘿嘿。

後面我們還將這種方案做了優化，流程不變，但是全自動化，人工只參與資料出來後的整理即可。具體的方法是，在手機和mac之前，加了一塊Arduino開發板，通過mac端的指令，可以智得控制開發板通電或是斷電，以達到手機充電或是放電的效果。

但不管怎麼全自動化都好，終歸還是最粗放的方式，沒有具體的資料，沒法幫助定位，如果還是個偶現的問題，那就更加束手無策，只能作罷。

二、電量測試之工業時代

慢慢得，我們開始去做一些新的嘗試，能不能獲取到更多更詳細的電量資料，是我們的主要目標。

我們想得也比較簡單，執著得認為，肯定是有一些我們沒有發現的介面，可以獲取到一些詳細的資料，要不然系統是怎麼計算每個APP的耗電量的呢？其實在某一段時間之內，確實如我們所想，但並非一直如此。

最初我們用到的是UIDevice類batteryLevel介面。這個介面只能獲取到剩餘電量百分比，目前世面上能見到的所有iOS系統版本都可用，如上文所提到的，他和系統介面上展示的值幾乎沒有區別，唯一不同的是，他是以mAh為單位計的，以這個值計算的剩餘電量百分比，就是系統上顯示的那個值。這樣看來，這個介面也沒有什麼多大的意義。還得繼續嘗試。

接著我們使用到的是IOKit中的IOPMPowerSource介面，私有介面，呼叫方式如下：

在iOS 10及以上的系統上，能獲取到的資訊如下：

看看關鍵資訊：

第三行CurrentCapacity是當前的剩餘電量；

第六行FullyCharged是否滿電量；

第八行IsCharging是否正在充電；

第九行MaxCapacity最大電池容量；

第十行Voltage當前電壓。

資訊是多了一些，有當前電壓值，有剩餘電量。這個有什麼用呢？我們先科普一點點小知識。

首先，某一裝置的電壓，基本是在一定範圍之內變動的，相對穩定的一個值。就像iPhone 6P的電壓，基本是在4V上下。當電池剩餘電量越少時，電壓值會變得越小，但波動不大。電壓過小時，可能會引起手機直接關機，這也是為什麼有時還有20%電量，但手機卻開不了機了。新的電池，電壓波動會小一些，越是老化，電壓波動可能越大。所以電壓這個值能用來判斷當前電池的健康度。

然後是剩餘電量2548，他的單位是mAh。手機電池常用類似1000mAh這樣的標識，這不是具體的電量，光看這個值，能解理到的含義是，以1000mA的電流來放電，能放1小時。或者說，以200mA的穩定電流放電，能放5小時。但明顯這樣意義並不大。因為我們還不知道電池在工作時，會以多少mA的電流工作，所以也就不知道能用多久，我們想知道的是，電池到底還有多少電，這個才是一個具體的值。上面提過，電壓是相對固定的，我們可以算出具體剩餘多少電，以1000mAh，粗略計電壓穩定為4V，根據公式計算得出W=U*I*t=4v*1000mAh=4000mWh。這個就是當前電池剩餘的電量。當計算剩餘電量的百分比的時候，用哪個值去算都一樣了。

以上是IOPMPowerSource介面在iOS10及以上系統上獲取的資訊。但事實上，在iOS 9及以前的系統上，能獲取到更多更詳細的資訊，大部分是一些硬體的固定資訊，對我們測試沒有幫助。但也有一些其他有用的資訊，比如說當前的溫度，電流，都是很有用的資訊，如下圖:

溫度能用來直接判斷當前的發熱情況，電流能直接判斷當前的電池發電功率，都可以有效判斷當前電池的使用狀態。

但是這個介面拿到的資料，仍然是不夠具體，全是整機的電池情況，沒有具體到某一個應用或是其他維度的電量統計。所以，還得繼續摸索。

這一次我們應用到的是BatteryUsageUI.bundle中PLBatteryUsageUIQuery，也是個私有介面。這裡賣個關子，實現就不帖了，有心的同學可以根據我的關鍵字找到具體的東西。這個介面就厲害了，具體得說，他能拿到每一個APP的CPU\GPU\顯示\網路\儲存等前後臺所有詳細資訊，一個巨大的表。

當我們探索到這一步時，激動不已，以為光明就在眼前了。可是事實卻是，這個介面早在iOS9的第一個版本，就完全被封了，只能在iOS 8上的機子上拿到資料。而且經過多次確認後，我們發現，這個資料是每個小時才會更新一次，並不是實時的。

但儘管如此，還是大大得增強了我們繼續探索的信心，我們第一次獲取到了每一個App的電量消耗情況，而且我們很確信，蘋果iOS的電量排行榜，就是根據這些資料計算出來的。因為，我們在這之前，已經發現在越獄環境下有個工具，叫DetailedBatteryUsage，這個外掛只做了一件事情，就是把系統設定裡，電池的顯示方式設定成了“2”，而預設的顯示方式是“0”。設定為“2”以後，就可以在電池設定裡看到很詳細的資訊，如下圖：

跟我們用介面拿到的資料是一致的，所以我們確認電量排行榜資料來至於這個介面，而且，系統一直在呼叫這個介面在統計電量相關的資訊，只是對使用者而言不可見，而且介面也不可見。在越獄環境下能拿到這些資料，對我們定位問題已經有很大的幫助了，但是一方面這些資料是系統顯示出來的，我們處理很不方便，效率也低，另一方面，這些資料只能在越獄的機器上拿到，而目前主流的系統都還是不能越獄的。我們不得不再進一步。

三、電量測試之大資料時代

經過長時間的探索，我們的目標越來越清晰，但是路卻越來越窄，因為能用的介面都被官方給遮蔽了，很長一段時間內，我們都沒有任何進展。直到無意中發現了官方的工具sysdiagnose。這是蘋果日誌系統的統稱，蘋果經常會詢問是否要官方幫忙診斷和定位問題時，上傳的就是sysdiagnose的各種日誌。

Sysdiagnose很龐大，每天上幾百M的日誌，記錄電池、第三方APP、各種系統功能和應用的所有執行情況。

Sysdiagnose怎麼使用呢？簡單得說，就是需要一個開發者賬號，然後到蘋果開發者網下載對應的證書。不需要越獄，沒有系統限制，這個特別關鍵。關於怎麼使用，有明確的說明：

當然每一類不同的日誌，都對應不同的證書，以上說明是針對電池電量的。

電量日誌是sysdiagnose系統中最龐大的一塊。電量日誌每天有幾十到一百M，他是一個龐大的資料庫，裡面有267張表，記錄了電池電量的各維度資訊。看來要弄懂電量的資料來源，必須要弄明白這些表之前的聯絡以及各自的意思。

經過幾周的折騰，我們弄明白了幾個關鍵的頂部的表格，下面列出來分享給大家：

通過這些表格資料，我們能明白，系統記錄了哪一些資料，他們之前的關係，哪些是對我們有用的。資料非常全面，我只能說蘋果威武。

有了這樣全面的官方資料，我們的測試怎麼做呢？

1、首先，上線前的電量測試，只要裝上對應的證書，便可開始執行測試，只要記下哪個時間段對應的是哪個場景，然後測試完後，取下系統的資料庫，便可以對當次的電量做較全面的評價，例如，某個APP在某場景下，20分鐘執行時間，顯示耗電100mWh，CPU耗電20mWh，執行溫度是32度，平均電流是110mA，是不是很酷？這樣的資料，一旦異常，對於問題的定位幫助也比較大，點個贊。

2、使用者反饋的問題，不再沒有頭緒，只需要裝證書傳送給他，讓他裝上，半小時後便可以獲取到最近幾天的所有電量資訊，用於跟進和定位問題。酷不酷?想不想學？

不僅如此，這些關鍵資料，還讓我們弄清了兩個關鍵問題，一個是剩餘電量是怎麼計算的，另一個是電量排行榜是怎麼計算的，我一一列舉。

四、剩餘電量是怎麼計算的

iOS系統每20秒會讀取一次系統電量相關資料記錄入整機電量資料庫，主要內容有當前電流，電壓，剩餘電量，最大電量，溫度，是否在充電，充放電次數。

1、電流以mA計，直接通過硬體測得，是計算其他資料的基礎，iPhone工作時，電流一般在1mA到700mA之間。超過500mA電池很容易發熱。

2、電壓以mV計，通過硬體測得，是計算其他資料的基礎，iPhone工作時，電壓幾乎一直恆定在4V左右。測試過程中出現過的最高電壓是4.3V。

3、剩餘電量是以mAh計，他和最大電量是相對值，我們看到的電量百分比是這兩個值的比值。電量最大值是一個理論值，1000mAh的意義是，以1000mA的恆定電流放電時，能放1小時。他最大值並不固定，他會隨著電壓而發生一些波動。

4、溫度也通過硬體介面獲得，可以作為一個參考值，測試過程中出現的最高溫度是37度，能明顯感覺到發熱了。

5、是否在充電，如果是在充電過程中，使用的任何應用，具體電量都不作統計，不入資料庫，而只統計整機的電量。

6、充放電次數，以充放一次最大電池容量記為一次，充放電次數可以作為電池老化程度的一個根據。

下面再來說說到底是怎麼計算的。

假如充滿電是1000mAh，系統會每20秒讀一次電流值，以及判斷是在充電還是放電，記算這段時間的功耗，逐步累加。如半小時後還有800mAh，剩餘電量就是80%。

五、電量排行榜是怎麼計算出來的

1、首先要說明的是，電量排行榜顯示的不是實時的資料，他有1小時內的延遲。同時他與系統顯示的剩餘電量百分比也不是同一套計算體系。

2、iPhone用來記錄電量相關資料的資料庫極為龐大，有在概265張表，每天超10M的資料。

3、每一個安裝到iPhone的應用，在系統級都會有一個ID標註，稱作結點ID。

4、系統電量的消耗分為主要以下大類，每一種都作為電量消耗的根結點。isp\apsocbase \display\wifi data\GPU venc\venc\CPU\restofsoc\GPS\DRAM。

5、系統中每個應用都有幾種狀態，分別是不執行、前臺活躍、前臺不活躍（一般應用間切換時出現）、後臺、暫停（在後臺但沒有執行，程式還在記憶體中）。

6、系統每小時記錄了每一個根結點被哪些應用佔用，應用的狀態是怎麼樣的，每應用消耗了多少能量，總共消耗了多少，比如某一小時內，某個APPCPU\GPU\GPS\DRAM\顯示各耗電20mAh,共100mAh，這小時內所有APP耗電200mAh，那麼該APP耗電佔比50%。

六、總結

總結一下，電量測試從農業時代，到工業時代，再進大資料時代，是量變到質量的過程。我們做了長時間的探索，最終還是站在巨人的肩膀上，實現了最初預想的目標，走了很多彎路，由於研究的人很少，經常一些關鍵詞，google出來的資訊就兩三條，很容易走進死衚衕裡，但也正因為這樣，也沒有在一條錯的路上一直走，總算是有點收穫，很是感慨。