近期的android版本一直致力于提升设备性能，其中一个重要改进是在android marshmallow和nougat中引入了doze模式。在之前的文章中，我们讨论了android中的后台调度器，简要提到了android marshmallow中doze模式的影响。本文将详细介绍doze模式，包括android nougat中的变化，以及如何正确适应doze模式。
什么是Doze模式？Doze模式旨在通过减少设备闲置时后台网络活动来改善Android的电池寿命。应用的后台更新将被集中到受控的维护窗口中，这样当用户返回并退出Doze模式时，数据可以保持新鲜。
开发者通常可以通过提高应用的目标SDK版本来选择是否采用Android操作系统的变化。然而，为了让Doze模式对设备电池寿命产生实质性影响，Doze模式的变化将应用于所有应用，无论其目标SDK版本如何。好消息是，如果您正确使用框架，可能无需对您的应用进行太多更改。本文将涵盖Doze模式何时激活、施加的限制、如何绕过Doze模式（如果必要）以及如何测试您的应用以应对Doze模式的影响。
Android何时进入Doze模式？我们需要了解的第一个概念是Doze模式的不同“阶段”以及它们在Android Nougat中的激活时间。Doze的主要阶段（本文称为深度Doze）是在Android Marshmallow中引入的，当设备未充电、屏幕关闭且设备完全静止时被激活。Android会检查这些条件是否满足，约30分钟后确认设备状态未改变，然后进入深度Doze节能模式。当这些条件中的任何一个改变时，设备将退出深度Doze模式，限制将被解除。为了在用户返回手机时提供良好的体验，深度Doze提供短暂的维护窗口，允许应用同步最新数据。随着用户在深度Doze中停留时间的延长，这些维护窗口的间隔会越来越长，从而增加电源节省。下图展示了Android Marshmallow中的这些效果：
橙色条表示设备上的网络活动，绿色部分表示深度Doze限制正在应用。橙色条的“条码”外观表示来自手机上不同应用的网络活动在看似随机的时间点启动。然而，在深度Doze模式下，有更多受控的维护窗口，应用的后台工作被捆绑在一起，在更短的时间内运行。
Android Nougat通过添加一个不需要设备完全静止或等待那么长时间即可激活的轻量级Doze版本改变了这一公式。我将这里的轻量级Doze版本称为浅度Doze。浅度Doze在屏幕关闭且设备未充电后不久开始生效，只需几分钟确认用户已停止使用手机即可施加限制。浅度Doze对电池节省的限制较少，因此数据同步维护窗口之间的时间间隔较短。目标是提供一个更快的Doze模式步骤，并在启动深度Doze模式之前产生较小的影响。
在浅度Doze模式下，如果设备保持静止，系统将设备切换到深度Doze模式及其对应的维护窗口。同样，当设备充电或屏幕打开时，浅度Doze将被中断。重要的是要注意，如果设备停止静止但仍未充电且屏幕关闭，深度Doze可以被中断并升级到浅度Doze。
谷歌提供了一些图表来帮助可视化这些情况，第一张图表显示了浅度Doze的激活和非激活：
在这个图表中，我们在几分钟后进入浅度Doze，维护窗口比我们看到的深度Doze更频繁。这张图表显示浅度Doze为较浅的绿色，以表示与深度Doze相比的较少限制。更有趣的情况是设备如何在Nougat中进入深度Doze：
尽管设备满足所有三个条件（屏幕关闭、使用电池且静止），但操作系统首先会进入浅度Doze，同时确认设备确实已经静止了足够长的时间。
这段时间与我们在第一个深度Doze图像中看到的Android Marshmallow的第二组“条码”活动相匹配。一旦这段时间过去，深度Doze模式被启动，我们开始看到更大的电池节省限制。
Doze模式做了什么？现在我们已经了解了深度Doze和浅度Doze何时生效，我们需要看看它对设备上应用施加的实际限制。浅度Doze的行为是深度Doze行为的一个子集——所有应用的网络访问被切断，来自JobScheduler的任务和来自Sync-Adapters的同步将被推迟。
这些限制在维护模式开始时被解除，任何推迟的任务和同步将在此时启动。如果您使用AlarmManager进行定期后台工作，这些工作仍将继续启动，但重要的是要注意，在这段时间内您将无法访问网络。如果这对您来说是不可接受的，可能需要将您的后台工作迁移到JobScheduler，以便仅在维护窗口中网络可用时启动。
当设备进入深度Doze模式时，会施加一些额外的限制。AlarmManager的闹钟将像浅度Doze中的任务和同步一样被推迟——直到设备进入维护窗口或完全退出Doze。操作系统还将忽略应用尝试的wakelocks，这意味着工作必须在维护窗口内完成，因为您的wakelock将在返回Doze时被忽略。最后，深度Doze还将停止系统进行WiFi和GPS扫描，减少设备检测WiFi热点的位置事件。
中断Doze模式现在您了解了Doze对您的应用的影响，您可能会想，“如果我不能随时运行后台工作并通知用户事件，用户将如何生存？”
这不应该成为问题，因为浅度Doze的影响很小，维护窗口频繁出现，而深度Doze只在用户完全不使用设备时影响您的应用（例如，晚上放在桌子上，或在做饭时留在另一个房间）。尽管如此，仍有一些情况需要绕过Doze的影响，这里有一些您可以采取的选项。
如果您需要确保通知立即送达，那么Firebase Cloud Messaging（FCM，以前称为Google Cloud Messaging）可以在不更改应用源代码的情况下实现这一点。
通过将消息设置为高优先级消息，FCM可以向设备发送通知，即使在Doze模式下也是如此。谷歌警告说，这应该只在“消息非常紧急且需要用户立即互动时”使用，因为这将中断Doze模式，并为您的应用临时提供网络服务和部分wakelocks的访问权限。
如果您希望在Doze模式下设备尚未进入维护窗口时运行一些后台工作，那么AlarmManager也为您的应用提供了一些选项。方法
AlarmManager.setAndAllowWhileIdle()和
AlarmManager.setExactAndAllowWhileIdle()将允许PendingIntent在Doze模式下（“idle”被认为是Doze模式活跃的时间）触发。
重要的是要注意，这不会解除网络限制，并将为您提供一个10秒的窗口来捕获进一步的wakelocks以完成您的工作。再一次，Android文档警告说，这应该只在绝对必要时使用，因为它会影响用户的电池寿命，并会在电池统计中反映出来。
AlarmManager.setAlarmClock()也将忽略Doze模式并按常规触发，并在您的闹钟触发前不久完全退出Doze模式（允许应用在用户拿起手机之前获取最新数据）。这不应该用于您的正常后台工作闹钟，因为
AlarmManager.setAlarmClock()旨在用于用户认为是闹钟的功能——一个预定的时间，手机将提醒用户（不仅仅是日历事件）。甚至在状态栏中还会显示一个物理闹钟面图标，许多锁屏也会告知用户下一个闹钟的时间。
最后，如果高优先级FCM消息和空闲闹钟还不够，您可以选择让用户将您的应用加入到部分豁免Doze限制的白名单中。白名单中的应用可以访问网络和持有部分wakelocks，但其他Doze限制仍然适用（特别是任务、同步和闹钟的推迟）。没有办法以编程方式切换您的应用进入这个白名单，但您可以提示用户以两种方式之一添加您。
您可以启动一个带有ACTION_IGNORE_BATTERY_OPTIMIZATION_SETTINGS操作的Intent，将用户带到电池优化页面，在那里他们可以搜索所有应用的列表并为您的应用关闭优化。
或者，如果您请求了REQUEST_IGNORE_BATTERY_OPTIMIZATIONS权限，您可以直接通过启动一个带有ACTION_REQUEST_IGNORE_BATTERY_OPTIMIZATIONS操作的Intent，提示用户为您的应用关闭优化，而无需用户搜索您的应用。
请注意，在Android Nougat开发者预览版4中，设置应用需要强制关闭以反映此对话框所做的更改。还要注意，这些仅用于极端情况，并且谷歌不鼓励使用。Doze文档指出：“注意：Google Play政策禁止应用请求直接豁免Android 6.0+（Doze和应用待机）中的电源管理功能，除非应用的核心功能受到不利影响。”
因此，请确保您的应用确实需要白名单，然后再提示用户。Android文档中包含了一些指导，在此处找到。
Android文档中未提到的最后一个情况是使用前台服务的应用。任何使用前台服务的进程都免于Doze模式的影响，这对于您可能希望即使用户长时间放下手机也继续运行的长时间运行的应用（例如音乐应用）至关重要。
然而，在Android Marshmallow中有一个错误，要求前台服务与所有其他活动代码分开进程，在此处记录。计划在Nougat中修复。
这里的关键要点是，在大多数情况下，您不应该需要中断或绕过Doze，因为提供了维护窗口，并且用户没有主动使用手机。
下一步是验证您的应用在不需要使用上述任何变通方法的情况下在Doze模式下正常工作。
在您的设备上测试Doze模式现在您对Doze及其对设备的影响有了更多的了解，您可能希望测试您的应用，以确保您的设备行为正常。幸运的是，Android通过使用一些adb命令使得无需等待设备进入Doze模式即可进行测试变得简单。以下是测试您的设备的步骤。请注意，这些步骤假设设备运行的是Android Nougat开发者预览版4或更高版本，以便访问浅度Doze：
将设备连接到您的开发机器并安装您的应用。运行您的应用并保持其活跃状态。关闭设备屏幕。（应用保持活跃状态。）通过运行以下命令强制系统循环通过Doze模式：
$ adb shell dumpsys battery unplug $ adb shell dumpsys deviceidle step [light|deep]
第一个命令将允许系统认为它已断开连接，以便您在连接USB以执行更多adb命令时继续测试（否则Doze模式将永远不会激活）。第二个命令将使您的设备通过每个空闲前的检查，运行后打印出当前状态。默认情况下，该命令将通过完整的Doze状态，而不涉及浅度Doze。您可以在末尾添加
light或
deep来指定您希望通过相应的Doze模式进行步骤。一旦设备达到
IDLE，步骤函数将在每次步骤之间在
IDLE和
IDLE_MAINTENANCE之间来回切换。
您可以在任何时候查询当前状态，方法是调用：
$ adb shell dumpsys deviceidle get [light|deep|force|screen|charging|network]
截至Android Nougat开发者预览版4，Doze具有以下状态：
浅度：ACTIVE -> IDLE -> IDLE_MAINTENANCE -> OVERRIDE 深度：ACTIVE -> IDLE_PENDING -> SENSING -> LOCATING -> IDLE -> IDLE_MAINTENANCE
OVERRIDE状态在深度Doze处于
IDLE或
IDLE_MAINTENANCE模式时被激活，因为一旦设备进入深度Doze模式，浅度Doze将没有效果。当您重新打开屏幕时，设备将退出Doze，但请务必运行以下命令，以便在测试完成后您的设备正确显示电池百分比和USB连接状态：
$ adb shell dumpsys battery reset
更多信息我编写了一个简单的日志应用，它将显示Doze模式对任务和闹钟的一些影响。该应用将在任务/闹钟启动时记录当前状态，并在设备进入空闲模式时记录。所有日志语句都写入磁盘，以便您可以在应用中查看它们，如果您希望在实际使用中测试您的设备。否则，只需在设备日志中跟踪日志语句。
寻找更多关于Doze的信息吗？以下是我在深入研究Doze时发现的一些有用的资源：
Doze文档：解释Doze模式和应用待机对手机上未使用应用施加的相关限制。Doze行为变化：Android Nougat中Doze模式的变化。Android Nougat：更多Doze无需更多代码 Google开发者关系团队关于Android Nougat中变化的简短视频。DeviceIdleController.java：系统用来驱动通过Doze模式不同状态的内部隐藏类。Doze Google+帖子：Google开发者关系团队的Joanna Smith对Doze模式的简要总结。FCM/GCM和Doze：Google博客文章，介绍Google Cloud Messaging如何在Android Marshmallow中处理Doze。
希望我已经解开了Doze带来的神秘感以及Android Nougat中添加的新优化。我非常喜欢Doze模式对我的设备电池寿命带来的改进，我迫不及待地想看到接下来会发生什么！
