iOS 电量相关问题一直是测试人员头疼的事情，电量测试怎么开展、问题怎么复现和跟进定位、用户反馈电量相关的问题我们如果获取更多的信息等等，一直都没有一个好的解决方案，以至于我们面对电量相关的问题时，总是束手无策。整个项目组经常收到这样的一种反馈：你看，你们开发的 APP，我还没怎么用呢，耗电量就排第一了。对于这样的反馈，我们能做些什么呢？之前我们是迷茫的，但经过一段时间的尝试和努力之后，事情有了一些改观。
在之前很长一段时间，我们都是用这种可怜的方式进行电量测试的:
1、选定测试场景以及时长；
2、给手机充放电，让手机剩余电量在我们预设的值，比如 90%，每个场景测试开始时，保证手机都是这一电量；
3、手机系统设置，一般要关注屏幕亮度、蓝牙、定位、通知消息、音量、后台应用等等，为保证简单，通常是全部关闭或调到最小即可；
4、记录开始时的剩余电量，并执行测试，在测试结束后再记录一次剩余电量，两个电量差，就为该场景在一定时长内的耗电量；剩余电量嘛，直接读手机上展示的值或是通过接口获取（后面会介绍）均可以，几乎没有区别；
真是够简陋，但并非完全没有用，明显的电量消耗问题，还是可以发现，只要选得场景对了就可以。要是发现不了问题也不会一直用这个方法了不是。嘿嘿。
后面我们还将这种方案做了优化，流程不变，但是全自动化，人工只参与数据出来后的整理即可。具体的方法是，在手机和 mac 之前，加了一块 Arduino 开发板，通过 mac 端的指令，可以智得控制开发板通电或是断电，以达到手机充电或是放电的效果。
但不管怎么全自动化都好，终归还是最粗放的方式，没有具体的数据，没法帮助定位，如果还是个偶现的问题，那就更加束手无策，只能作罢。
慢慢得，我们开始去做一些新的尝试，能不能获取到更多更详细的电量数据，是我们的主要目标。
我们想得也比较简单，执着得认为，肯定是有一些我们没有发现的接口，可以获取到一些详细的数据，要不然系统是怎么计算每个 APP 的耗电量的呢？其实在某一段时间之内，确实如我们所想，但并非一直如此。
最初我们用到的是 UIDevice 类 batteryLevel 接口。这个接口只能获取到剩余电量百分比，目前世面上能见到的所有 iOS 系统版本都可用，如上文所提到的，他和系统界面上展示的值几乎没有区别，唯一不同的是，他是以 mAh 为单位计的，以这个值计算的剩余电量百分比，就是系统上显示的那个值。这样看来，这个接口也没有什么多大的意义。还得继续尝试。
接着我们使用到的是 IOKit 中的 IOPMPowerSource 接口，私有接口，调用方式如下：
在 iOS 10 及以上的系统上，能获取到的信息如下：
看看关键信息：
第三行 CurrentCapacity 是当前的剩余电量；
第六行 FullyCharged 是否满电量；
第八行 IsCharging 是否正在充电；
第九行 MaxCapacity 最大电池容量；
第十行 Voltage 当前电压。
信息是多了一些，有当前电压值，有剩余电量。这个有什么用呢？我们先科普一点点小知识。
首先，某一设备的电压，基本是在一定范围之内变动的，相对稳定的一个值。就像 iPhone 6P 的电压，基本是在 4V 上下。当电池剩余电量越少时，电压值会变得越小，但波动不大。电压过小时，可能会引起手机直接关机，这也是为什么有时还有 20% 电量，但手机却开不了机了。新的电池，电压波动会小一些，越是老化，电压波动可能越大。所以电压这个值能用来判断当前电池的健康度。
然后是剩余电量 2548，他的单位是 mAh。手机电池常用类似 1000mAh 这样的标识，这不是具体的电量，光看这个值，能解理到的含义是，以 1000mA 的电流来放电，能放 1 小时。或者说，以 200mA 的稳定电流放电，能放 5 小时。但明显这样意义并不大。因为我们还不知道电池在工作时，会以多少 mA 的电流工作，所以也就不知道能用多久，我们想知道的是，电池到底还有多少电，这个才是一个具体的值。上面提过，电压是相对固定的，我们可以算出具体剩余多少电，以 1000mAh，粗略计电压稳定为 4V，根据公式计算得出 W=U*I*t=4v*1000mAh=4000mWh。这个就是当前电池剩余的电量。当计算剩余电量的百分比的时候，用哪个值去算都一样了。
以上是 IOPMPowerSource 接口在 iOS10 及以上系统上获取的信息。但事实上，在 iOS 9 及以前的系统上，能获取到更多更详细的信息，大部分是一些硬件的固定信息，对我们测试没有帮助。但也有一些其他有用的信息，比如说当前的温度，电流，都是很有用的信息，如下图:
温度能用来直接判断当前的发热情况，电流能直接判断当前的电池发电功率，都可以有效判断当前电池的使用状态。
但是这个接口拿到的数据，仍然是不够具体，全是整机的电池情况，没有具体到某一个应用或是其他维度的电量统计。所以，还得继续摸索。
这一次我们应用到的是 BatteryUsageUI.bundle 中 PLBatteryUsageUIQuery，也是个私有接口。这里卖个关子，实现就不帖了，有心的同学可以根据我的关键字找到具体的东西。这个接口就厉害了，具体得说，他能拿到每一个 APP 的 CPU\GPU\显示\网络\存储等前后台所有详细信息，一个巨大的表。
当我们探索到这一步时，激动不已，以为光明就在眼前了。可是事实却是，这个接口早在 iOS9 的第一个版本，就完全被封了，只能在 iOS 8 上的机子上拿到数据。而且经过多次确认后，我们发现，这个数据是每个小时才会更新一次，并不是实时的。
但尽管如此，还是大大得增强了我们继续探索的信心，我们第一次获取到了每一个 App 的电量消耗情况，而且我们很确信，苹果 iOS 的电量排行榜，就是根据这些数据计算出来的。因为，我们在这之前，已经发现在越狱环境下有个工具，叫 DetailedBatteryUsage，这个插件只做了一件事情，就是把系统设置里，电池的显示方式设置成了 “2”，而默认的显示方式是 “0”。设置为 “2” 以后，就可以在电池设置里看到很详细的信息，如下图：
跟我们用接口拿到的数据是一致的，所以我们确认电量排行榜数据来至于这个接口，而且，系统一直在调用这个接口在统计电量相关的信息，只是对用户而言不可见，而且接口也不可见。在越狱环境下能拿到这些数据，对我们定位问题已经有很大的帮助了，但是一方面这些数据是系统显示出来的，我们处理很不方便，效率也低，另一方面，这些数据只能在越狱的机器上拿到，而目前主流的系统都还是不能越狱的。我们不得不再进一步。
经过长时间的探索，我们的目标越来越清晰，但是路却越来越窄，因为能用的接口都被官方给屏蔽了，很长一段时间内，我们都没有任何进展。直到无意中发现了官方的工具 sysdiagnose。这是苹果日志系统的统称，苹果经常会询问是否要官方帮忙诊断和定位问题时，上传的就是 sysdiagnose 的各种日志。
Sysdiagnose 很庞大，每天上几百 M 的日志，记录电池、第三方 APP、各种系统功能和应用的所有运行情况。
Sysdiagnose 怎么使用呢？简单得说，就是需要一个开发者账号，然后到苹果开发者网下载对应的证书。不需要越狱，没有系统限制，这个特别关键。关于怎么使用，有明确的说明：
当然每一类不同的日志，都对应不同的证书，以上说明是针对电池电量的。
电量日志是 sysdiagnose 系统中最庞大的一块。电量日志每天有几十到一百 M，他是一个庞大的数据库，里面有 267 张表，记录了电池电量的各维度信息。看来要弄懂电量的数据来源，必须要弄明白这些表之前的联系以及各自的意思。
经过几周的折腾，我们弄明白了几个关键的顶部的表格，下面列出来分享给大家：
通过这些表格数据，我们能明白，系统记录了哪一些数据，他们之前的关系，哪些是对我们有用的。数据非常全面，我只能说苹果威武。
有了这样全面的官方数据，我们的测试怎么做呢？
1、首先，上线前的电量测试，只要装上对应的证书，便可开始执行测试，只要记下哪个时间段对应的是哪个场景，然后测试完后，取下系统的数据库，便可以对当次的电量做较全面的评价，例如，某个 APP 在某场景下，20 分钟运行时间，显示耗电 100mWh，CPU 耗电 20mWh，运行温度是 32 度，平均电流是 110mA，是不是很酷？这样的数据，一旦异常，对于问题的定位帮助也比较大，点个赞。
2、用户反馈的问题，不再没有头绪，只需要装证书发送给他，让他装上，半小时后便可以获取到最近几天的所有电量信息，用于跟进和定位问题。酷不酷?想不想学？
不仅如此，这些关键数据，还让我们弄清了两个关键问题，一个是剩余电量是怎么计算的，另一个是电量排行榜是怎么计算的，我一一列举。
iOS 系统每 20 秒会读取一次系统电量相关数据记录入整机电量数据库，主要内容有当前电流，电压，剩余电量，最大电量，温度，是否在充电，充放电次数。
1、电流以 mA 计，直接通过硬件测得，是计算其他数据的基础，iPhone 工作时，电流一般在 1mA 到 700mA 之间。超过 500mA 电池很容易发热。
2、电压以 mV 计，通过硬件测得，是计算其他数据的基础，iPhone 工作时，电压几乎一直恒定在 4V 左右。测试过程中出现过的最高电压是 4.3V。
3、剩余电量是以 mAh 计，他和最大电量是相对值，我们看到的电量百分比是这两个值的比值。电量最大值是一个理论值，1000mAh 的意义是，以 1000mA 的恒定电流放电时，能放 1 小时。他最大值并不固定，他会随着电压而发生一些波动。
4、温度也通过硬件接口获得，可以作为一个参考值，测试过程中出现的最高温度是 37 度，能明显感觉到发热了。
5、是否在充电，如果是在充电过程中，使用的任何应用，具体电量都不作统计，不入数据库，而只统计整机的电量。
6、充放电次数，以充放一次最大电池容量记为一次，充放电次数可以作为电池老化程度的一个根据。
下面再来说说到底是怎么计算的。
假如充满电是 1000mAh，系统会每 20 秒读一次电流值，以及判断是在充电还是放电，记算这段时间的功耗，逐步累加。如半小时后还有 800mAh，剩余电量就是 80%。
1、首先要说明的是，电量排行榜显示的不是实时的数据，他有 1 小时内的延迟。同时他与系统显示的剩余电量百分比也不是同一套计算体系。
2、iPhone 用来记录电量相关数据的数据库极为庞大，有在概 265 张表，每天超 10M 的数据。
3、每一个安装到 iPhone 的应用，在系统级都会有一个 ID 标注，称作结点 ID。
4、系统电量的消耗分为主要以下大类，每一种都作为电量消耗的根结点。isp\apsocbase \display\wifi data\GPU venc\venc\CPU\restofsoc\GPS\DRAM。
5、系统中每个应用都有几种状态，分别是不运行、前台活跃、前台不活跃（一般应用间切换时出现）、后台、暂停（在后台但没有运行，程序还在内存中）。
6、系统每小时记录了每一个根结点被哪些应用占用，应用的状态是怎么样的，每应用消耗了多少能量，总共消耗了多少，比如某一小时内，某个 APPCPU\GPU\GPS\DRAM\显示各耗电 20mAh,共 100mAh，这小时内所有 APP 耗电 200mAh，那么该 APP 耗电占比 50%。
总结一下，电量测试从农业时代，到工业时代，再进大数据时代，是量变到质量的过程。我们做了长时间的探索，最终还是站在巨人的肩膀上，实现了最初预想的目标，走了很多弯路，由于研究的人很少，经常一些关键词，google 出来的信息就两三条，很容易走进死胡同里，但也正因为这样，也没有在一条错的路上一直走，总算是有点收获，很是感慨。
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