Power down: Improve battery consumption

Highlight

Apple 软件功耗团队把电池优化拆成四个可执行动作：支持深色模式、审查动画帧率、结束后台位置和音频会话、把非紧急工作交给系统延后执行。

核心内容

用户打开一个 App，不会先问它用了多少 CPU。用户只会感到手机发热、掉电快，然后关闭它。

这场 session 的切入点很直接：App 提供功能，但功能会消耗电池。Apple 软件功耗团队长期研究系统组件的功耗，在这里给出四类开发者能直接控制的改动（00:37）。

第一类改动发生在屏幕上。OLED 设备中，每个像素单独耗电，深色内容比浅色内容耗电少。Food Truck 示例里，大面积背景切到深色后，Apple 预计可节省最高 70% 的显示功耗（02:24）。

第二类改动发生在动画里。ProMotion 设备上，屏幕刷新率受 App 中最高帧率动画影响。主内容只需要 30fps，如果一个次要滚动文字跑到 60fps，整屏都会被拉到 60fps。把这个次要动画降到 30fps，示例中可节省最高 20% 的电池消耗（05:42）。

第三类改动发生在后台。位置和音频服务在后台持续运行，会让设备保持活跃。用户看不见你的 App，但系统仍在为它耗电。session 的原则是：不用时明确告诉系统结束（09:21）。

第四类改动发生在调度上。机器学习、备份、遥测上传、下一集下载，并不一定要马上做。把这些工作推迟到设备充电、连上 Wi-Fi 或处于合适窗口时执行，可以减少电池竞争（13:18）。

详细内容

用深色模式降低 OLED 显示功耗

（01:24）OLED 屏幕上，深色像素需要更少功率。显示又经常是系统功耗的大头，所以大面积浅色背景的 App 最容易从深色模式受益。

原生 App 的做法是避免硬编码颜色，改用动态颜色，让系统在 Light Mode 和 Dark Mode 之间切换正确的背景、文字和图片资源（03:18）。

// 概念示例：用动态颜色代替硬编码浅色背景
view.backgroundColor = UIColor.systemBackground
label.textColor = UIColor.label

关键点：

• UIColor.systemBackground 会随系统外观变化，深色模式下变为深色背景。
• UIColor.label 同样是动态颜色，能在浅色和深色模式下保持文字可读。
• 这段代码是基于 transcript 中“使用动态颜色支持背景、图片和文字”的概念示例，不是 session Code tab 原始片段。

（04:00）Web 内容也要单独处理。Safari 不会自动把网页变暗。网页需要声明 color-scheme，并用样式变量管理颜色。

:root {
  color-scheme: light dark;
  --page-background: Canvas;
  --page-text: CanvasText;
}

body {
  background: var(--page-background);
  color: var(--page-text);
}

关键点：

• color-scheme: light dark 让默认文字、背景、表单控件和滚动条匹配系统外观。
• Canvas 和 CanvasText 是系统颜色，会随当前配色方案变化。
• var(--page-background) 和 var(--page-text) 把颜色集中到变量里，便于为不同模式提供不同值。
• 这段 CSS 是基于 transcript 中 color-scheme 和 stylesheet variables 的概念示例。

用 Instruments 找到过高的次要动画帧率

（05:11）高刷新率会提高功耗。问题常出在次要元素：主内容只需要 30fps，角落里的装饰动画却以 60fps 刷新。

Apple 建议先用 Instruments 的 CoreAnimation FPS instrument 看时间线，确认主流程中是否有元素以超出需要的帧率渲染（06:36）。如果你的自定义动画使用 CADisplayLink，可以给系统一个帧率范围。

// Create a display link

func createDisplayLink() {
   let displayLink = CADisplayLink(target: self, selector: #selector(step))

    // Configure your desired refresh rate by calling preferredFrameRateRange
    displayLink.preferredFrameRateRange = CAFrameRateRange(minimum: 10,
                                                           maximum: 60,
                                                           preferred: 30)

// then activate your CADisplayLink by adding it to the main runloop.
    displayLink.add(to: .current, forMode: .defaultRunLoopMode)
}

关键点：

• CADisplayLink(target:selector:) 创建一个和显示刷新同步的计时器。
• #selector(step) 指向每次刷新时要执行的自定义动画逻辑。
• preferredFrameRateRange 告诉系统最低、最高和首选帧率。
• minimum: 10 表示系统可在需要时降到 10fps。
• maximum: 60 表示这段动画不要求超过 60fps。
• preferred: 30 表示内容的理想帧率是 30fps。
• add(to:forMode:) 把 display link 加入当前 run loop 后，动画才会开始接收刷新回调。

后台位置和音频：用完就停

（09:49）后台位置会让设备持续流式获取定位。session 明确指出，不再需要位置会话时，要调用 stopUpdatingLocation()。

// 概念示例：后台定位任务结束后停止位置更新
locationManager.stopUpdatingLocation()

关键点：

• locationManager 是你的 CLLocationManager 实例。
• stopUpdatingLocation() 结束持续位置更新，避免 App 不可见时继续消耗电池。
• 这段代码对应 transcript 中直接提到的 API 调用。

（10:25）排查手段分阶段使用。开发时看 Xcode gauges 的 CPU、Network、Location 和 energy timeline。测试阶段用 MetricKit 的 cumulativeBackgroundLocationTime 查看一天使用中后台位置累计时长。iOS 16 起，用户也能在 Control Center 看到当前使用位置服务的 App。

音频也遵循同一个原则。用户停止播放后，App 不应只暂停声音，还要停止或暂停 Audio Engine，避免音频硬件空转（12:03）。

// 概念示例：让 AVAudioEngine 空闲后自动关闭音频硬件
audioEngine.autoShutdownEnabled = true

关键点：

• audioEngine 是 AVAudioEngine 实例。
• autoShutdownEnabled 开启后，音频引擎会持续检测空闲状态。
• 空闲一段时间后，系统会关闭音频硬件；音源再次活跃时，再动态启动。
• watchOS 上，auto shutdown 是强制行为。

把非紧急工作延后给系统调度

（13:37）session 把可延后的工作举成三类：机器学习任务、上传 analytics、备份。它们不直接服务用户当前操作，可以交给系统选择更合适的时间。

BGProcessingTask 适合长时间处理任务，例如数据库清理、备份、机器学习训练。创建请求时提供任务标识符，再说明是否需要外接电源或网络，系统会在合适窗口唤醒 App，并给几分钟后台运行时间（14:22）。

// 概念示例：提交一个可延后的长时间处理任务
let request = BGProcessingTaskRequest(identifier: "com.app.cleanup")
request.requiresExternalPower = true
request.requiresNetworkConnectivity = false
try BGTaskScheduler.shared.submit(request)

关键点：

• BGProcessingTaskRequest 表示一个长时间后台处理请求。
• identifier 要和 App 注册的后台任务标识符一致。
• requiresExternalPower 告诉系统这项工作适合在充电时执行。
• requiresNetworkConnectivity 告诉系统这项工作是否依赖网络。
• submit 把请求交给系统调度；具体执行时机由系统决定。
• 这段代码是基于 transcript 中 BGProcessingTaskRequest、外接电源和网络需求说明的概念示例。

（15:12）可延后的网络任务使用 background URLSession 加 discretionary flag。系统可以在设备插电、连 Wi-Fi 等更优条件下执行，而且网络事务交给系统后，App 不需要一直运行。

// Set up background URL session 
let config = URLSessionConfiguration.background(withIdentifier: "com.app.attachments") 
let session = URLSession(configuration: config, delegate: ..., delegateQueue: ...) 

// Set discretionary 
config.isDiscretionary = true

// Set timeout intervals
config.timeoutIntervalForResource = 24 * 60 * 60 
config.timeoutIntervalForRequest = 60 

// Create request and task 
var request = URLRequest(url: url) 
request.addValue("...", forHTTPHeaderField: "...") 
let task = session.downloadTask(with: request) 

// Set time window of two hours
task.earliestBeginDate = Date(timeIntervalSinceNow: 2 * 60 * 60) 

// Set workload size 
task.countOfBytesClientExpectsToSend = 160 
task.countOfBytesClientExpectsToReceive = 4096 

task.resume()

关键点：

• URLSessionConfiguration.background(withIdentifier:) 创建后台 URL session 配置。
• URLSession(configuration:delegate:delegateQueue:) 用这个配置创建 session。
• isDiscretionary = true 表示网络事务可由系统延后到更合适的时间。
• timeoutIntervalForResource 限制整个资源传输的最长时间，避免无限下载。
• timeoutIntervalForRequest 限制单次请求等待时间。
• URLRequest(url:) 创建下载请求。
• downloadTask(with:) 创建后台下载任务。
• earliestBeginDate 告诉系统两小时后再开始也可以。
• countOfBytesClientExpectsToSend 和 countOfBytesClientExpectsToReceive 提供预期工作量，帮助系统做负载均衡。
• resume() 启动任务。

（16:48）推送也有紧急程度。严重天气警告适合高优先级；不紧急的被动通知可以用低优先级，让服务器延后到设备唤醒或其他合适时机发送。

apns-priority: 5

关键点：

• apns-priority 是 APNs 请求头。
• 值 5 表示低优先级推送。
• 低优先级推送适合可延后的消息，减少设备从睡眠中被唤醒的次数。

核心启发

• 做一个“后台定位体检”调试页：显示当前定位会话是否仍在运行、最近一次停止时间、MetricKit 中的后台定位累计时长。这样能在测试阶段发现忘记调用 stopUpdatingLocation() 的路径。入口 API 是 CLLocationManager.stopUpdatingLocation() 和 MetricKit 的 cumulativeBackgroundLocationTime。

• 给自定义动画加“目标帧率”配置：把装饰动画、跑马灯、粒子效果的目标帧率降到内容需要的范围。先用 Instruments 的 CoreAnimation FPS instrument 找出过高帧率，再在 CADisplayLink.preferredFrameRateRange 中设置 preferred 值。

• 把大文件下载改成可延后任务：播客、视频、附件预取不必立即抢网络。使用 background URLSession，设置 isDiscretionary、earliestBeginDate 和预期字节数，让系统选择插电或 Wi-Fi 等更合适的窗口。

• 为浅色大背景页面补齐深色资源：先找出占屏面积最大的背景色和图片，再改成动态颜色或成对图片资源。OLED 设备上，大面积深色内容能直接降低显示功耗。

• 给服务端推送加优先级规则：把严重告警、即时聊天保留为高优先级；把摘要、推荐、同步提醒改成 apns-priority: 5。这样能减少设备被非紧急消息唤醒的次数。

关联 Session

• Optimize for variable refresh rate displays — 继续讲动态显示时序和 display link，适合深入理解 preferredFrameRateRange。
• Efficiency awaits: Background tasks in SwiftUI — 讲 SwiftUI 中注册和处理后台任务，和本 session 的延后执行策略互补。
• What’s new in MetricKit — 讲如何收集功耗和性能指标，适合验证后台位置、动画和网络优化是否产生效果。