DeviceObserver — Android 系统性能与应用资源监控工具

基于 Java 的 Android 系统性能监控工具，通过读取 /proc、/sys 系统文件实时获取 CPU、内存、温度、网络流量等硬件指标，root 下可监控全部进程资源占用并标记内存泄漏嫌疑进程，非 root 降级为设备级监控。

功能概览

功能	非 root	root	数据来源
CPU 多核实时频率	✅	✅	/sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_cur_freq
CPU 总体使用率	✅	✅	/proc/stat 两次采样计算
内存压力监控	✅	✅	/proc/meminfo
CPU/电池温度	✅	✅	/sys/class/thermal/thermal_zone*/temp
网络流量统计	✅	✅	/proc/net/dev
全进程列表 + 内存/CPU	❌	✅	/proc/[pid]/status + /proc/[pid]/stat
进程内存泄漏嫌疑标记	❌	✅	连续 3 次 VmRSS 增长 >10MB
24h 历史数据回溯	✅	✅	Room 数据库持久化
温度超阈值告警通知	✅	✅	NotificationManager

架构

┌──────────────────────────────────────────────────────┐
│                    UI Layer (XML)                      │
│   ┌──────────────┐  ┌──────────────┐                │
│   │ Permission   │  │   Main       │                 │
│   │ Activity     │  │   Activity   │                 │
│   │ (权限引导)    │  │ (实时图表)   │                 │
│   └──────────────┘  └──────┬───────┘                │
│                             │ 广播接收                 │
│   ┌──────────────────┴────┐                         │
│   │   ProcessActivity      │                         │
│   │   (进程列表+RecyclerView)│                       │
│   └────────────────────────┘                        │
├──────────────────────────────────────────────────────┤
│                Service Layer                           │
│   ┌──────────────────────────────────┐               │
│   │  MonitorService (Foreground)     │               │
│   │  唯一采样源 + 广播分发             │               │
│   │  采样频率自适应 (1s/5s)           │               │
│   │  ScheduledExecutorService         │               │
│   └──────────────┬───────────────────┘               │
│                  │ 采样数据                            │
├──────────────────┼───────────────────────────────────┤
│          Monitor Layer                                │
│   ┌──────────────┴────────────────┐                  │
│   │  SystemMonitor                │                  │
│   │  (CPU/Mem/Temp/Net)            │                  │
│   └───────────────┬───────────────┘                  │
│   ┌───────────────┴───────────────┐                  │
│   │  ProcessMonitor                │                  │
│   │  (root: /proc 遍历 + 泄漏检测)  │                  │
│   └───────────────────────────────┘                  │
├──────────────────────────────────────────────────────┤
│               Data Layer                               │
│   ┌──────────────┐  ┌──────────────┐                 │
│   │ Room DB      │  │ Custom View  │                  │
│   │ (24h 持久化)  │  │ (实时折线图)  │                  │
│   └──────────────┘  └──────────────┘                 │
└──────────────────────────────────────────────────────┘

采样架构

MonitorService 是唯一采样源：

• 每秒（前台）或每 5 秒（后台）执行一次采样
• 采样结果通过 BroadcastReceiver 广播给 MainActivity 用于 UI 展示
• 同时写入 Room 数据库用于 24h 历史回溯
• MainActivity 不自己采样，不在 onDestroy 停止 Service

分层权限架构

App 启动时按权限层级引导授权，未授权时自动降级：

App 启动 → 权限引导页
  │
  ├── 1. 运行时权限（系统弹窗）
  │     └── POST_NOTIFICATIONS (Android 13+)
  │         未授权 → 降级：不显示通知，静默监控
  │
  ├── 2. 特殊权限（跳转设置页）
  │     └── PACKAGE_USAGE_STATS (使用情况访问)
  │         未授权 → 降级：隐藏应用排行页
  │
  └── 3. Root 权限（Magisk/KernelSU 弹窗）
      └── su -c "id"
          授权 → FULL 模式：全进程监控 + 泄漏检测
          拒绝 → BASIC 模式：仅系统硬件指标

权限等级与可用功能

等级	条件	可用功能
FULL	root + 使用情况 + 通知	全部功能
PARTIAL	使用情况 + 通知（无 root）	硬件指标 + 自身进程 + 应用统计
BASIC	仅基础	CPU/内存/温度/网络

技术栈

层	技术	说明
语言	Java 17	全 Java 实现，无 Kotlin
UI	XML 布局 + RecyclerView	传统 Android View 体系
图表	自定义 View (Canvas)	不依赖第三方图表库
后台	Foreground Service	前台服务保活 + 通知
调度	ScheduledExecutorService	定时采样 + AtomicBoolean 防堆积
持久化	Room	历史数据 24h 存储与回溯
异步	RxJava 3	Room 响应式查询
权限	ActivityResult API	运行时权限请求

项目结构

DeviceObserver/
├── app/src/main/
│   ├── AndroidManifest.xml
│   ├── java/com/wry/deviceobserver/
│   │   ├── DeviceObserverApp.java         # Application 入口
│   │   ├── activity/
│   │   │   ├── PermissionActivity.java     # 权限引导页
│   │   │   ├── MainActivity.java           # 主界面（接收广播 + 实时图表）
│   │   │   └── ProcessActivity.java        # 进程列表页
│   │   ├── service/
│   │   │   └── MonitorService.java          # 前台服务（唯一采样源）
│   │   ├── monitor/
│   │   │   ├── SystemMonitor.java           # 系统硬件监控
│   │   │   └── ProcessMonitor.java          # 进程监控 + 内存泄漏检测
│   │   ├── permission/
│   │   │   └── PermissionManager.java       # 分层权限管理
│   │   ├── view/
│   │   │   └── RealTimeChartView.java        # 自定义 View 实时折线图
│   │   ├── adapter/
│   │   │   └── ProcessAdapter.java          # 进程列表 Adapter
│   │   ├── model/
│   │   │   └── SampleRecord.java            # Room 实体
│   │   ├── dao/
│   │   │   └── SampleRecordDao.java          # Room DAO
│   │   └── database/
│   │       └── AppDatabase.java             # Room 数据库
│   └── res/
│       ├── layout/
│       │   ├── activity_permission.xml
│       │   ├── activity_main.xml
│       │   ├── activity_process.xml
│       │   └── item_process.xml
│       └── values/
│           ├── strings.xml
│           └── themes.xml
├── build.gradle
├── settings.gradle
├── gradlew
├── gradlew.bat
└── gradle/wrapper/
    ├── gradle-wrapper.jar
    └── gradle-wrapper.properties

核心实现

1. 统一采样架构 — Service 唯一采样源

// MonitorService: 唯一采样源，通过广播分发数据
private void performSample() {
    // CPU 使用率计算
    float cpuUsage = SystemMonitor.getCpuUsageRate(prevCpuStat, curStat);

    // 广播给 UI
    Intent sampleIntent = new Intent(ACTION_SAMPLE);
    sampleIntent.putExtra(EXTRA_CPU_USAGE, cpuUsage);
    sendBroadcast(sampleIntent);

    // 持久化到 Room（事务）
    AppDatabase.getInstance(this).runInTransaction(() -> {
        sampleRecordDao().insert(record);
        sampleRecordDao().deleteBefore(now - 24h);
    });
}

// MainActivity: 只接收广播，不自己采样
private class SampleReceiver extends BroadcastReceiver {
    public void onReceive(Context context, Intent intent) {
        float cpuUsage = intent.getFloatExtra(EXTRA_CPU_USAGE, 0);
        chartCpu.addPoint(cpuUsage);
    }
}

2. 内存泄漏嫌疑检测

// 连续 3 次 VmRSS 增长 > 10MB 标记为嫌疑
private void checkMemoryLeak(int pid, long currentRssKb, ProcessInfo info) {
    long[] history = pidRssHistory.get(pid);
    // 滑动窗口记录最近 3 次采样
    boolean allIncreasing = true;
    for (int i = 1; i < 3; i++) {
        if (history[i] - history[i-1] < 10 * 1024) allIncreasing = false;
    }
    info.suspicious = allIncreasing;
}

3. 前台服务保活 + 自适应采样频率

// Foreground Service + ScheduledExecutorService
@Override
public int onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId) {
    startForeground(NOTIFICATION_ID, createNotification("监控中..."));
    // 处理前台/后台切换
    if (intent.hasExtra("foreground")) {
        isForeground = intent.getBooleanExtra("foreground", true);
        rescheduleSampling();  // 重新调度：前台 1s / 后台 5s
    }
    return START_NOT_STICKY;
}

4. 自定义 View 实时折线图

// Canvas drawPath + CopyOnWriteArrayList 线程安全
@Override
protected void onDraw(Canvas canvas) {
    float stepX = chartW / (MAX_POINTS - 1);
    Path linePath = new Path();
    for (int i = 0; i < dataPoints.size(); i++) {
        float value = Math.max(0, Math.min(dataPoints.get(i), maxValue));
        float y = PADDING + chartH * (1 - value / maxValue);
        if (i == 0) linePath.moveTo(x, y);
        else linePath.lineTo(x, y);
    }
    canvas.drawPath(linePath, linePaint);
}

5. Room 历史持久化

@Entity(tableName = "sample_records")
public class SampleRecord {
    @PrimaryKey(autoGenerate = true) public long id;
    public long timestamp;
    public float cpuUsage;
    public long memAvailableKb;
    public float cpuTemp;
}

// 事务写入：insert + 清理 24h 前旧数据
AppDatabase.getInstance(this).runInTransaction(() -> {
    sampleRecordDao().insert(record);
    sampleRecordDao().deleteBefore(now - 24h);
});

快速开始

环境要求

依赖	版本
Android SDK	API 26+ (Android 8.0)
Java	17
Gradle	8.4
AGP	8.1.0

编译

# 使用 Gradle Wrapper 编译
./gradlew assembleDebug

# 生成 APK 位置
app/build/outputs/apk/debug/app-debug.apk

安装运行

adb install app/build/outputs/apk/debug/app-debug.apk

使用

1. 打开 App → 权限引导页
2. 授权通知权限（系统弹窗）
3. 去设置开启使用情况访问（可选）
4. 如果有 root，Magisk/KernelSU 会弹窗确认
5. 点击"开始监控" → 进入实时图表界面

和 eBPF 项目的对比

	Look_observer (eBPF)	DeviceObserver (Android)
平台	Linux 服务端	Android 移动端
语言	C (BPF) + Go	Java
数据来源	kprobe + tracepoint + BPF maps	/proc + /sys 文件系统
进程监控	全进程（BPF 事件）	全进程（root）/ 自身（非 root）
权限	CAP_BPF / root	分层：运行时 + 特殊 + root
部署	bpftool 加载	APK 安装

License

MIT