PowerManager(电源服务)

使用 PowerManager (电源服务)

PowerManager 是 Android 提供的一个系统服务类，用于管理和查询设备的电源状态，如屏幕唤醒、锁屏、电池优化等。它允许开发者控制设备的电源行为（如保持屏幕常亮）或检测电源状态（如是否充电）。结合 Android 动画合集的背景，PowerManager 可用于在动画运行时保持屏幕开启，或根据电源状态调整动画行为（如低电量时降低动画频率）。本文将详细介绍 PowerManager 的功能、使用方法、权限要求及注意事项，重点展示如何使用 WakeLock 和电源状态检测，并结合动画实现交互效果。

PowerManager 的作用与原理

• 作用：PowerManager 提供对设备电源管理的访问，包括屏幕唤醒锁（WakeLock）、CPU 控制、电源模式（如低电量模式）以及电池状态查询。它适合需要控制设备休眠或响应电源变化的场景。
• 原理：PowerManager 通过 Android 的电源管理框架与底层硬件交互，管理屏幕、CPU 和系统的休眠状态。WakeLock 是其核心功能，用于防止设备进入休眠状态，确保任务（如动画、后台服务）持续运行。
• 应用场景：
• 保持屏幕常亮（如播放动画或视频时）。
• 检测电池状态，调整动画效果（如低电量时简化动画）。
• 结合 AlarmManager 或 Vibrator 实现唤醒设备的效果。
• 响应充电状态变化，触发特定动画（如充电时的波纹效果）。

权限要求

使用 PowerManager 的某些功能需要以下权限，在 AndroidManifest.xml 中声明：

<!-- 使用 WakeLock -->
<uses-permission android:name="android.permission.WAKE_LOCK" />
<!-- 查询电池状态（可选） -->
<uses-permission android:name="android.permission.BATTERY_STATS" />
<!-- 检测设备重启（可选） -->
<uses-permission android:name="android.permission.RECEIVE_BOOT_COMPLETED" />

• 动态权限：WAKE_LOCK 和 BATTERY_STATS 是普通权限，无需动态请求，用户安装应用时自动授予。
• 注意：API 23+（Android 6.0）引入 Doze 模式和 App Standby，可能限制 WakeLock 的行为；API 26+ 推荐使用前台服务替代长时间 WakeLock。

获取 PowerManager

通过 Context 获取 PowerManager 实例：

import android.content.Context;
import android.os.PowerManager;

PowerManager powerManager = (PowerManager) getSystemService(Context.POWER_SERVICE);

常用功能与方法

以下是 PowerManager 的核心方法：

方法/功能	描述	权限要求	API 级别	用法示例
newWakeLock(int levelAndFlags, String tag)	创建唤醒锁，控制屏幕或 CPU 状态。	WAKE_LOCK	1+	PowerManager.WakeLock wakeLock = powerManager.newWakeLock(PowerManager.SCREEN_BRIGHT_WAKE_LOCK, "MyTag");
isInteractive()	检查屏幕是否开启（API 20+）。	无	20+	boolean isScreenOn = powerManager.isInteractive();
isPowerSaveMode()	检查是否处于省电模式。	无	21+	boolean isPowerSave = powerManager.isPowerSaveMode();
isDeviceIdleMode()	检查是否处于 Doze 模式（API 23+）。	无	23+	boolean isDoze = powerManager.isDeviceIdleMode();
reboot(String reason)	重启设备（需系统权限）。	系统权限	8+	powerManager.reboot("user");
isIgnoringBatteryOptimizations(String packageName)	检查应用是否被电池优化忽略。	无	23+	boolean ignored = powerManager.isIgnoringBatteryOptimizations(getPackageName());

• WakeLock 类型（levelAndFlags）：
• PARTIAL_WAKE_LOCK：保持 CPU 运行，屏幕和键盘可关闭。
• SCREEN_DIM_WAKE_LOCK（API 17 弃用）：屏幕保持低亮。
• SCREEN_BRIGHT_WAKE_LOCK（API 17 弃用）：屏幕保持高亮。
• FULL_WAKE_LOCK（API 17 弃用）：屏幕和键盘保持高亮。
• PROXIMITY_SCREEN_OFF_WAKE_LOCK（API 21+）：靠近传感器关闭屏幕。
• ACQUIRE_CAUSES_WAKEUP：强制唤醒屏幕（与上述标志组合）。
• ON_AFTER_RELEASE：释放后保持屏幕短暂开启。
• 注意：API 17+ 推荐使用 FLAG_KEEP_SCREEN_ON（通过 View 或 Window）替代旧版 WakeLock 类型。

完整示例（WakeLock + 动画）

以下是一个使用 PowerManager 保持屏幕常亮并结合按钮动画的示例，触发 SoundPool 音效和振动。

import android.content.Context;
import android.media.AudioAttributes;
import android.media.SoundPool;
import android.os.Bundle;
import android.os.PowerManager;
import android.os.VibrationEffect;
import android.os.Vibrator;
import android.widget.Button;
import android.widget.Toast;
import android.animation.ObjectAnimator;
import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;

public class PowerManagerActivity extends AppCompatActivity {
    private PowerManager powerManager;
    private PowerManager.WakeLock wakeLock;
    private Vibrator vibrator;
    private SoundPool soundPool;
    private int soundId;
    private Button actionButton;
    private ObjectAnimator scaleAnimator;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_power_manager);

        actionButton = findViewById(R.id.action_button);
        powerManager = (PowerManager) getSystemService(Context.POWER_SERVICE);
        vibrator = (Vibrator) getSystemService(Context.VIBRATOR_SERVICE);

        // 初始化 SoundPool
        soundPool = new SoundPool.Builder()
            .setMaxStreams(1)
            .setAudioAttributes(new AudioAttributes.Builder()
                .setUsage(AudioAttributes.USAGE_MEDIA)
                .setContentType(AudioAttributes.CONTENT_TYPE_SONIFICATION)
                .build())
            .build();
        soundId = soundPool.load(this, R.raw.click_sound, 1);

        // 初始化 WakeLock
        wakeLock = powerManager.newWakeLock(PowerManager.PARTIAL_WAKE_LOCK, "MyApp::WakeLock");

        // 初始化动画
        scaleAnimator = ObjectAnimator.ofFloat(actionButton, "scaleX", 1f, 1.2f, 1f);
        scaleAnimator.setDuration(200);

        // 按钮点击
        actionButton.setOnClickListener(v -> {
            // 获取 WakeLock
            if (!wakeLock.isHeld()) {
                wakeLock.acquire(10 * 60 * 1000L /* 10 分钟 */);
                Toast.makeText(this, "WakeLock acquired", Toast.LENGTH_SHORT).show();
            }

            // 播放音效
            soundPool.play(soundId, 1.0f, 1.0f, 1, 0, 1.0f);

            // 触发振动
            if (vibrator.hasVibrator()) {
                if (android.os.Build.VERSION.SDK_INT >= android.os.Build.VERSION_CODES.O) {
                    vibrator.vibrate(VibrationEffect.createOneShot(100, VibrationEffect.DEFAULT_AMPLITUDE));
                } else {
                    vibrator.vibrate(100);
                }
            }

            // 触发动画
            scaleAnimator.start();

            // 检查电源状态
            boolean isPowerSave = powerManager.isPowerSaveMode();
            Toast.makeText(this, "Power Save Mode: " + isPowerSave, Toast.LENGTH_SHORT).show();
        });
    }

    @Override
    protected void onPause() {
        super.onPause();
        if (wakeLock.isHeld()) {
            wakeLock.release();
        }
        soundPool.autoPause();
        scaleAnimator.cancel();
    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        soundPool.release();
        vibrator.cancel();
        scaleAnimator.cancel();
    }
}

• 布局 XML（res/layout/activity_power_manager.xml）：
  

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout
    xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    android:gravity="center"
    android:orientation="vertical">
    <Button
        android:id="@+id/action_button"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:text="Trigger Action" />
</LinearLayout>

• AndroidManifest.xml（添加权限）：

<uses-permission android:name="android.permission.WAKE_LOCK" />
<uses-permission android:name="android.permission.VIBRATE" />

• 说明：
• 权限：声明 WAKE_LOCK 和 VIBRATE 权限，无需动态请求。
• WakeLock：使用 PARTIAL_WAKE_LOCK 保持 CPU 运行 10 分钟。
• 音效和振动：结合 SoundPool 和 Vibrator（前文介绍）增强交互。
• 动画：按钮点击时触发缩放动画（scaleX）。
• 电源状态：检查是否处于省电模式，显示提示。
• 生命周期：onPause 释放 WakeLock 和暂停音效，onDestroy 释放所有资源。

使用 FLAG_KEEP_SCREEN_ON

替代 WakeLock，通过 Window 保持屏幕常亮：

getWindow().addFlags(WindowManager.LayoutParams.FLAG_KEEP_SCREEN_ON);

• 移除屏幕常亮：

getWindow().clearFlags(WindowManager.LayoutParams.FLAG_KEEP_SCREEN_ON);

• 优点：无需 WAKE_LOCK 权限，简单易用。
• 缺点：仅限 Activity 界面，无法控制 CPU。

检测电池状态

结合 BroadcastReceiver 监听电池状态：

BroadcastReceiver batteryReceiver = new BroadcastReceiver() {
    @Override
    public void onReceive(Context context, Intent intent) {
        int level = intent.getIntExtra(BatteryManager.EXTRA_LEVEL, -1);
        int scale = intent.getIntExtra(BatteryManager.EXTRA_SCALE, -1);
        float batteryPct = level * 100 / (float) scale;
        if (batteryPct < 20) {
            scaleAnimator.cancel(); // 低电量停止动画
            Toast.makeText(context, "Low battery: " + batteryPct + "%", Toast.LENGTH_SHORT).show();
        }
    }
};
registerReceiver(batteryReceiver, new IntentFilter(Intent.ACTION_BATTERY_CHANGED));

优缺点

• 优点：
• 提供灵活的电源管理（如 WakeLock、屏幕控制）。
• 可检测省电模式和 Doze 状态，优化应用行为。
• 与动画、音效、振动结合增强用户体验。
• 缺点：
• WakeLock 滥用可能增加耗电，API 26+ 推荐前台服务。
• Doze 模式限制后台任务执行。
• 设备差异可能影响行为（如无振动硬件）。
• 替代方案：
• Foreground Service：API 26+ 替代长时间 WakeLock。
• WorkManager：适合低优先级后台任务。
• BatteryManager：更详细的电池信息。
• WindowManager.FLAG_KEEP_SCREEN_ON：简单保持屏幕常亮。

注意事项

• 权限：确保声明 WAKE_LOCK 权限。
• WakeLock 管理：始终在适当时间释放 WakeLock，避免耗电。
• Doze 模式：API 23+ 的 Doze 和 App Standby 可能限制 WakeLock，使用前台服务或 AlarmManager。
• 生命周期：在 onPause 或 onDestroy 释放资源（WakeLock、动画、音效）。
• 电池优化：引导用户将应用加入电池优化白名单（ACTION_REQUEST_IGNORE_BATTERY_OPTIMIZATIONS）。
• 调试：通过 Log 检查 WakeLock 状态和电源模式。

扩展：Jetpack Compose 中的实现

在 Jetpack Compose 中，PowerManager 可结合 Composable 实现电源管理和动画：

import android.content.Context
import android.os.PowerManager
import android.os.VibrationEffect
import android.os.Vibrator
import androidx.compose.foundation.layout.*
import androidx.compose.material.Button
import androidx.compose.material.Text
import androidx.compose.runtime.*
import androidx.compose.ui.Alignment
import androidx.compose.ui.Modifier
import androidx.compose.ui.platform.LocalContext
import androidx.compose.ui.unit.dp
import androidx.compose.animation.core.animateFloatAsState
import androidx.compose.animation.core.tween

@Composable
fun PowerManagerScreen() {
    val context = LocalContext.current
    val powerManager = remember { context.getSystemService(Context.POWER_SERVICE) as PowerManager }
    val vibrator = remember { context.getSystemService(Context.VIBRATOR_SERVICE) as Vibrator }
    var wakeLock by remember { mutableStateOf<PowerManager.WakeLock?>(null) }
    var isActive by remember { mutableStateOf(false) }
    val scale by animateFloatAsState(
        targetValue = if (isActive) 1.2f else 1f,
        animationSpec = tween(200)
    )

    Column(
        modifier = Modifier.fillMaxSize().padding(16.dp),
        horizontalAlignment = Alignment.CenterHorizontally,
        verticalArrangement = Arrangement.Center
    ) {
        Text("Power Save Mode: ${powerManager.isPowerSaveMode()}")
        Spacer(Modifier.height(16.dp))
        Button(
            onClick = {
                if (wakeLock == null || !wakeLock!!.isHeld) {
                    wakeLock = powerManager.newWakeLock(PowerManager.PARTIAL_WAKE_LOCK, "MyApp::WakeLock")
                    wakeLock?.acquire(10 * 60 * 1000L) // 10 分钟
                    if (vibrator.hasVibrator()) {
                        if (android.os.Build.VERSION.SDK_INT >= android.os.Build.VERSION_CODES.O) {
                            vibrator.vibrate(VibrationEffect.createOneShot(100, VibrationEffect.DEFAULT_AMPLITUDE))
                        } else {
                            vibrator.vibrate(100)
                        }
                    }
                    isActive = true
                } else {
                    wakeLock?.release()
                    wakeLock = null
                    isActive = false
                }
            },
            modifier = Modifier.scale(scale)
        ) {
            Text(if (isActive) "Release WakeLock" else "Acquire WakeLock")
        }
    }

    DisposableEffect(Unit) {
        onDispose {
            wakeLock?.release()
        }
    }
}

• 说明：
• 使用 remember 缓存 PowerManager 和 Vibrator。
• animateFloatAsState 实现按钮缩放动画。
• WakeLock 保持 CPU 运行 10 分钟，点击时触发振动。
• DisposableEffect 确保释放 WakeLock。
• 显示当前省电模式状态。

示例：低电量检测

结合电池状态调整动画：

BroadcastReceiver batteryReceiver = new BroadcastReceiver() {
    @Override
    public void onReceive(Context context, Intent intent) {
        int level = intent.getIntExtra(BatteryManager.EXTRA_LEVEL, -1);
        if (level < 20) {
            scaleAnimator.cancel(); // 低电量停止动画
            if (wakeLock.isHeld()) {
                wakeLock.release();
            }
        }
    }
};
registerReceiver(batteryReceiver, new IntentFilter(Intent.ACTION_BATTERY_CHANGED));

如果需要更复杂的功能（如 Doze 模式优化、与 AlarmManager 结合定时唤醒、或 Canvas 绘制电源状态动画），或想继续探讨 Android 动画合集（如过渡动画、Lottie），请告诉我！