本發(fā)明涉及一種基于智能手機(jī)時(shí)鐘機(jī)制的批處理喚醒低功耗方法，屬于移動(dòng)計(jì)算和移動(dòng)終端研發(fā)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著嵌入式設(shè)備、無線傳感網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)計(jì)算等快速發(fā)展，集成感知、計(jì)算和通信能力的普適智能系統(tǒng)被廣泛部署，并逐步融入到人類的日常生活環(huán)境。其中最為顯著的是，智能手機(jī)的普及，全球智能手機(jī)市場(chǎng)已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)新的里程碑，截至2014年為止，出貨高達(dá)數(shù)十億，將近63％的人都擁有一部或多部智能手機(jī)(“Worldwide smartphone shipments top one billion units,”http://www.idc.com/getdoc.jsp？containerId＝prUS24645514.)。

然而智能手機(jī)的電池續(xù)航能力卻沒有出現(xiàn)突破性進(jìn)展?，F(xiàn)有的智能手機(jī)大多采用鋰電池供電，例如3000mAh的鋰電池往往只能支持智能手機(jī)續(xù)航20小時(shí)左右。并且，隨著用戶使用智能手機(jī)的時(shí)間增加，應(yīng)用程序會(huì)越來越多的安裝在智能手機(jī)上。數(shù)十個(gè)應(yīng)用程序運(yùn)行在智能手機(jī)上，應(yīng)用程序往往采用多線程運(yùn)行。在智能手機(jī)的實(shí)際使用中，往往出現(xiàn)數(shù)十個(gè)應(yīng)用程序休眠，多個(gè)應(yīng)用程序喚醒，多個(gè)線程運(yùn)行的情況。根據(jù)喚醒機(jī)制設(shè)置，智能手機(jī)單位時(shí)間內(nèi)消耗不同程度的電量。

現(xiàn)有的智能手機(jī)的喚醒機(jī)制往往都由操作系統(tǒng)來負(fù)責(zé)，其中以iPhone為代表的iOS，控制所有應(yīng)用程序，前臺(tái)線程和后臺(tái)線程的喚醒時(shí)鐘，以精確的時(shí)鐘消息為依據(jù)，喚醒相應(yīng)的部分。以Android為代表的智能手機(jī)操作系統(tǒng)，則在應(yīng)用層面，采用統(tǒng)一的時(shí)鐘管理單元進(jìn)行時(shí)鐘消息來喚醒相應(yīng)的程序。Android系統(tǒng)為了節(jié)省單位時(shí)間的電量損耗，則采用了模糊的時(shí)鐘消息為依據(jù)。但是當(dāng)前這些主流的智能手機(jī)對(duì)時(shí)鐘喚醒機(jī)制的優(yōu)化較差，在整個(gè)時(shí)鐘喚醒的流程上還需要優(yōu)化，以在一定程度上增加手機(jī)續(xù)航時(shí)間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)已有工作的不足，本發(fā)明提出了一種基于智能手機(jī)時(shí)鐘機(jī)制的批處理喚醒低功耗方法。本發(fā)明中，每一個(gè)應(yīng)用程序?qū)r(shí)鐘消息發(fā)送給消息管理單元，消息管理單元根據(jù)時(shí)鐘消息的時(shí)間戳進(jìn)行排序，得到一時(shí)鐘消息隊(duì)列，并批處理式的喚醒多個(gè)應(yīng)用程序或者多個(gè)應(yīng)用程序線程。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種基于智能手機(jī)時(shí)鐘機(jī)制的批處理喚醒低功耗方法，其步驟為：

1)智能手機(jī)的應(yīng)用程序?qū)r(shí)鐘消息發(fā)送給消息管理單元；其中，該時(shí)鐘消息包括應(yīng)用程序信息和喚醒時(shí)間戳；

2)該消息管理單元根據(jù)時(shí)鐘消息中的喚醒時(shí)間戳和進(jìn)程號(hào)pid，對(duì)每一個(gè)進(jìn)程設(shè)置一喚醒時(shí)間戳序列其中，t_nⁱ為第i個(gè)進(jìn)程pidⁱ中第n個(gè)時(shí)鐘消息的喚醒時(shí)間戳；然后對(duì)各應(yīng)用程序的時(shí)間戳序列T＝{pid¹，pid²，...，pid^m}進(jìn)行排序，得到一時(shí)鐘隊(duì)列Q；

3)該時(shí)鐘管理單元根據(jù)消息隊(duì)列，在時(shí)鐘隊(duì)列Q里取前k個(gè)喚醒時(shí)間戳對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘消息，然后計(jì)算該k個(gè)時(shí)鐘消息的喚醒時(shí)間戳差值平均值t_avg；如果t_avg小于閾值τ，則在該智能手機(jī)的系統(tǒng)時(shí)間經(jīng)過t_avg后，該時(shí)鐘管理單元將該k個(gè)時(shí)鐘消息一起發(fā)送到應(yīng)用程序，喚醒其進(jìn)程；如果t_avg大于或等于設(shè)定閾值τ，那么時(shí)鐘管理單元，則依照智能手機(jī)默認(rèn)的時(shí)鐘管理算法進(jìn)行處理。

進(jìn)一步的，智能手機(jī)的應(yīng)用程序?qū)⒆约旱膯拘褧r(shí)間封裝在時(shí)鐘消息里面?zhèn)鬟f給時(shí)鐘管理單元；其中，該時(shí)鐘消息包括應(yīng)用程序信息、應(yīng)用程序的進(jìn)程號(hào)pid和喚醒時(shí)間戳。

進(jìn)一步的，應(yīng)用程序的時(shí)鐘設(shè)置通過智能手機(jī)操作系統(tǒng)內(nèi)置函數(shù)，AlarmManager.set()。

進(jìn)一步的，應(yīng)用程序信息包括應(yīng)用程序名稱標(biāo)識(shí)、應(yīng)用程序?qū)?yīng)的進(jìn)程號(hào)。

進(jìn)一步的，步驟3)中，如果t_avg大于或等于設(shè)定閾值τ，那么時(shí)鐘管理單元依照智能手機(jī)默認(rèn)的時(shí)鐘管理算法進(jìn)行處理。

進(jìn)一步的，利用公式計(jì)算喚醒時(shí)間戳差值平均值t_avg；其中，t_i為該k個(gè)時(shí)鐘消息中的第i個(gè)時(shí)鐘消息的喚醒時(shí)間戳。

如圖1所示，多個(gè)應(yīng)用程序設(shè)置自己的喚醒時(shí)間，不同應(yīng)用程序的喚醒方式都與開發(fā)者有關(guān)，沒有統(tǒng)一的規(guī)定，并將這個(gè)喚醒時(shí)間信息通過時(shí)鐘消息發(fā)送給時(shí)鐘管理單元，應(yīng)用程序的時(shí)鐘設(shè)置通過智能手機(jī)操作系統(tǒng)內(nèi)置函數(shù)，AlarmManager.set()。同時(shí)時(shí)鐘管理單元根據(jù)多個(gè)應(yīng)用程序設(shè)置的時(shí)鐘喚醒的情況，批處理式的發(fā)送時(shí)鐘喚醒消息給應(yīng)用程序。當(dāng)應(yīng)用程序接收到喚醒消息時(shí)，無論當(dāng)前應(yīng)用程序的狀態(tài)，都會(huì)通過智能手機(jī)操作系統(tǒng)內(nèi)置函數(shù)BroadcastReceiver.onReceiver()喚醒應(yīng)用程序。時(shí)鐘管理單元處理時(shí)鐘消息和喚醒消息如圖2所示。時(shí)鐘管理單元將接收到的時(shí)鐘信息的時(shí)間戳提取出來，并進(jìn)行排序，進(jìn)入時(shí)鐘序列，批處理式地發(fā)送喚醒消息。

本方法的基于智能手機(jī)時(shí)鐘機(jī)制的批處理喚醒低功耗算法，其主要步驟(如圖1和圖2所示)包括：

1.時(shí)鐘管理單元接受時(shí)鐘消息，提取時(shí)鐘消息的應(yīng)用程序名稱標(biāo)識(shí)，應(yīng)用程序?qū)?yīng)的進(jìn)程號(hào)和時(shí)間戳。

2.時(shí)鐘管理單元，根據(jù)時(shí)間戳重新排序，進(jìn)入時(shí)鐘消息隊(duì)列。

3.時(shí)鐘管理單元根據(jù)消息隊(duì)列，批處理式的發(fā)送喚醒消息到應(yīng)用程序，喚醒其進(jìn)程或線程。

上述步驟的具體實(shí)現(xiàn)方法為：

1.時(shí)鐘管理單元接受時(shí)鐘消息，提取時(shí)鐘消息的應(yīng)用程序信息，進(jìn)程和時(shí)間戳。

智能手機(jī)的應(yīng)用程序?yàn)榱嗽谀硞€(gè)時(shí)間點(diǎn)或者過了某段時(shí)間以后醒過來完成某項(xiàng)任務(wù)，通過AlarmManager.set()設(shè)置具體的喚醒時(shí)間，然后智能手機(jī)將這個(gè)喚醒時(shí)間和對(duì)應(yīng)的應(yīng)用程序信息(名稱標(biāo)識(shí)，進(jìn)程號(hào))封裝在時(shí)鐘消息里面?zhèn)鬟f給時(shí)鐘管理單元。時(shí)鐘管理單元，首先提取出這個(gè)時(shí)鐘消息的應(yīng)用程序消息(包括其進(jìn)程號(hào)pid)和喚醒時(shí)間戳。

2.時(shí)鐘管理單元，根據(jù)時(shí)鐘消息的時(shí)間戳對(duì)時(shí)鐘消息重新排序，進(jìn)入時(shí)鐘消息隊(duì)列

在步驟1中，我們獲得了所有應(yīng)用程序所設(shè)置的喚醒時(shí)間戳，進(jìn)程號(hào)pid。對(duì)于每一個(gè)進(jìn)程而言，都有一個(gè)喚醒時(shí)間戳序列，如下：

其中全部的應(yīng)用程序的時(shí)間戳序列可以表示為，如下：T＝{pid¹，pid²，...，pid^m}時(shí)鐘管理單元對(duì)時(shí)間序列重新排序，進(jìn)入隊(duì)列時(shí)鐘隊(duì)列Q，如下：

Q＝sort(T)

其中sort()為排序算法，t_nⁱ為第i個(gè)進(jìn)程中第n個(gè)時(shí)鐘消息的喚醒時(shí)間戳。

3.時(shí)鐘管理單元根據(jù)消息隊(duì)列，批處理式的發(fā)送喚醒消息到應(yīng)用程序，喚醒其進(jìn)程在步驟2中，我們獲得了新的時(shí)鐘消息排序隊(duì)列。時(shí)鐘管理單元的批處理方式，在時(shí)鐘隊(duì)列里，每次取前k個(gè)喚醒時(shí)間戳對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘消息，計(jì)算這些時(shí)鐘消息的時(shí)間戳差值平均值：

其中t_avg為前k個(gè)時(shí)鐘消息的平均值。如果t_avg小于閾值τ，那么這k個(gè)時(shí)鐘消息，在智能手機(jī)系統(tǒng)時(shí)間經(jīng)過t_avg時(shí)，時(shí)鐘管理單元將這個(gè)k個(gè)喚醒消息一起發(fā)送到相應(yīng)的應(yīng)用程序，喚醒其進(jìn)程或線程。如果t_avg大于或等于設(shè)定閾值τ，那么時(shí)鐘管理單元，則依照智能手機(jī)原先默認(rèn)的時(shí)鐘管理算法進(jìn)行。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果為：

(1)傳統(tǒng)的時(shí)鐘喚醒方式中，各應(yīng)用程序時(shí)鐘喚醒相對(duì)獨(dú)立，隨著應(yīng)用程序數(shù)目的增多能量消耗越大，本方法優(yōu)化了時(shí)鐘喚醒方式節(jié)省了能耗，并隨著應(yīng)用程序的增多節(jié)省的能耗越多；

(2)本方法在不增加應(yīng)用程序的響應(yīng)延遲時(shí)的前提保證能耗最低。

附圖說明

圖1為批處理喚醒過程：應(yīng)用程序置喚醒時(shí)間和時(shí)鐘管理單元喚醒應(yīng)用程序；

圖2為時(shí)鐘管理單元進(jìn)行時(shí)鐘消息批處理過程圖。

具體實(shí)施方式

一種基于智能手機(jī)時(shí)鐘機(jī)制的批處理喚醒低功耗算法，下面我們描述具體的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。

a)獲取應(yīng)用程序的時(shí)鐘消息，記錄其進(jìn)程號(hào)pid；

b)在(a)后，對(duì)所有的時(shí)鐘消息的時(shí)間戳進(jìn)行排序，獲得新隊(duì)列Q；

c)在(b)后，選取新隊(duì)列Q的前k個(gè)時(shí)鐘消息，并計(jì)算其平均時(shí)間戳差值t_avg；

d)在(c)后，如果t_avg小于預(yù)先設(shè)定的閾值，等到系統(tǒng)時(shí)間經(jīng)過t_avg時(shí)，將前k個(gè)時(shí)鐘消息的喚醒時(shí)間一起發(fā)送給應(yīng)用程序；

e)在(c)后，如果t_avg大于等于預(yù)先設(shè)定的閾值，時(shí)鐘管理單元按照系統(tǒng)原先默認(rèn)的時(shí)鐘喚醒算法運(yùn)行。