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、用戶反饋電量相關的問題我們如果獲取更多的信息等等，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。整個項目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、手機系統設置，一般要關注屏幕亮度、藍牙、定位、通知消息、音量、後臺應用等等，爲保證簡單，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，就爲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接口獲取（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，人工只參與數據出來後的整理即可。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，沒有具體的數據，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數據，是我們的主要目標。
我們想得也比較簡單，執着得認爲，肯定是有一些我們沒有發現的接口，可以獲取到一些詳細的數據，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接口。這個接口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，他和系統界面上展示的值幾乎沒有區別，唯一不同的是，他是以mAh爲單位計的，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，這個接口也沒有什麼多大的意義。還得繼續嘗試。
接着我們使用到的是IOKit中的IOPMPowerSource接口，私有接口，調用方式如下：
在iOS 10及以上的系統上，能獲取到的信息如下：
看看關鍵信息：
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。
信息是多了一些，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，某一設備的電壓，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，這也是爲什麼有時還有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。因爲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，這個纔是一個具體的值。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，粗略計電壓穩定爲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接口在iOS10及以上系統上獲取的信息。但事實上，在iOS 9及以前的系統上，能獲取到更多更詳細的信息，大部分是一些硬件的固定信息，對我們測試沒有幫助。但也有一些其他有用的信息，比如說當前的溫度，電流，都是很有用的信息，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。
但是這個接口拿到的數據，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，也是個私有接口。這裏賣個關子，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。這個接口就厲害了，具體得說，他能拿到每一個APP的CPU\GPU\顯示\網絡\存儲等前後臺所有詳細信息，一個巨大的表。
當我們探索到這一步時，激動不已，以爲光明就在眼前了。可是事實卻是，這個接口早在iOS9的第一個版本，就完全被封了，只能在iOS 8上的機子上拿到數據。而且經過多次確認後，我們發現，這個數據是每個小時纔會更新一次，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，就是根據這些數據計算出來的。因爲，我們在這之前，已經發現在越獄環境下有個工具，叫DetailedBatteryUsage，這個插件只做了一件事情，就是把系統設置裏，電池的顯示方式設置成了“2”，而默認的顯示方式是“0”。設置爲“2”以後，就可以在電池設置裏看到很詳細的信息，如下圖：
跟我們用接口拿到的數據是一致的，所以我們確認電量排行榜數據來至於這個接口，而且，系統一直在調用這個接口在統計電量相關的信息，只是對用戶而言不可見，而且接口也不可見。在越獄環境下能拿到這些數據，對我們定位問題已經有很大的幫助了，但是一方面這些數據是系統顯示出來的，我們處理很不方便，效率也低，另一方面，這些數據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、電量測試之大數據時代
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，因爲能用的接口都被官方給屏蔽了，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運行情況。
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，他是一個龐大的數據庫，裏面有267張表，記錄了電池電量的各維度信息。看來要弄懂電量的數據來源，必須要弄明白這些表之前的聯繫以及各自的意思。
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：
通過這些表格數據，我們能明白，系統記錄了哪一些數據，他們之前的關係，哪些是對我們有用的。數據非常全面，我只能說蘋果威武。
有了這樣全面的官方數據，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，取下系統的數據庫，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分鐘運行時間，顯示耗電100mWh，CPU耗電20mWh，運行溫度是32度，平均電流是110mA，是不是很酷？這樣的數據，一旦異常，對於問題的定位幫助也比較大，點個贊。
2、用戶反饋的問題，不再沒有頭緒，只需要裝證書發送給他，讓他裝上，半小時後便可以獲取到最近幾天的所有電量信息，用於跟進和定位問題。酷不酷?想不想學？
不僅如此，這些關鍵數據，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數據記錄入整機電量數據庫，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，直接通過硬件測得，是計算其他數據的基礎，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，通過硬件測得，是計算其他數據的基礎，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，他會隨着電壓而發生一些波動。
4、溫度也通過硬件接口獲得，可以作爲一個參考值，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，不入數據庫，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爲一次，充放電次數可以作爲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數據，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用來記錄電量相關數據的數據庫極爲龐大，有在概265張表，每天超10M的數據。
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、系統電量的消耗分爲主要以下大類，每一種都作爲電量消耗的根結點。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，分別是不運行、前臺活躍、前臺不活躍（一般應用間切換時出現）、後臺、暫停（在後臺但沒有運行，程序還在內存中）。
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，再進大數據時代，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出來的信息就兩三條，很容易走進死衚衕裏，但也正因爲這樣，也沒有在一條錯的路上一直走，總算是有點收穫，很是感慨。