Як я знизив споживання батареї з 15% до 1%: технічна історія оптимізації AdBlockerV2 на C++ NDK

💡 Усі статті, обговорення, новини про Mobile — в одному місці. Приєднуйтесь до Mobile спільноти!

Привіт, DOU!

Мене звати Леонід, я незалежний розробник. Нещодавно я завершив роботу над технічно складним етапом свого проекту AdBlockerV2 для Android. Хочу поділитися досвідом, як перехід з Java на C++ NDK допоміг вирішити проблему, яка здавалася нездоланною для VPN-сервісів у фоновому режимі.

Проблема: Попередження від Android 15 та «гарячий» смартфон

Коли я починав розробку AdBlockerV2, моєю метою було створити локальний фільтр трафіку, який працює без віддалених серверів. Перші версії були написані на Java. Все працювало, але був один величезний «факап» — енергоспоживання.

Додаток використовував близько 15% ресурсів процесора. Через 16 годин роботи Android 15 видавав суворе попередження: «High system resource usage». Смартфон відчутно грівся, а користувачі (і я сам) не хотіли жертвувати автономністю заради приватності.

Чому Java не «вивезла»

Обробка тисяч мережевих пакетів на секунду всередині JVM створює величезне навантаження:

1. Garbage Collector (GC): Постійне створення та видалення масивів байтів для кожного пакета змушувало GC працювати без зупину.
2. JNI Overhead: Постійні переходи між системними викликами та керованим кодом Java «з’їдали» дорогоцінні цикли процесора.

Я зрозумів: щоб зробити професійний інструмент, потрібно спускатися на рівень нижче.

Рішення: Перехід на Native C++ Engine

Я вирішив повністю переписати «серце» додатка — двигун фільтрації трафіку — на C++ з використанням Android NDK. Ось ключові технічні рішення, які змінили все:

1. Прямий доступ до TUN-інтерфейсу

Ми почали читати та записувати дані безпосередньо у файловий дескриптор TUN-інтерфейсу в C++. Це дозволило оминути JVM і працювати з пам’яттю максимально близько до ядра ОС.

2. Thread Pool (Пул потоків)

Замість того, щоб створювати новий потік для кожного DNS-запиту (що вбиває батарею), я впровадив фіксований пул із 4-х «воркерів». Вони обробляють запити паралельно, використовуючи чергу завдань. Це дало стабільну продуктивність без стрибків навантаження на CPU.

3. Оптимізація пошуку: Trie-дерево та O(L)

Для фільтрації доменів я побудував кастомну структуру даних — Trie (префіксне дерево). Завдяки використанню std::string_view, ми проводимо пошук без виділення нової пам’яті (zero-allocation). Складність пошуку тепер залежить лише від довжини домену (O(L)), а не від кількості правил. Чи у вас 1 000 правил, чи 100 000 — швидкість фільтрації залишається однаковою.

4. Захист сокетів (Socket Protection)

Однією з причин розряду була нескінченна петля трафіку. Ми реалізували нативний механізм protect(), який виводить сокети самого фільтра з-під дії VPN-тунелю.

Результат: < 1% батареї

Результати після 3-х днів тестів на реальних пристроях мене вразили. Споживання впало з 15% до менше ніж 1% за добу. Додаток став практично «невидимим» для системи моніторингу Android.

Для ознакомленя з додатком перейдть: softdevelop-ua.itch.io/adblockerv2

Буду радий почути фідбек від колег щодо архітектури та використання NDK у подібних проектах.

Додаток можна знайти на itch.io за назвою AdBlockerV2.

Дякую за увагу та підтримуйте український софт! 🇺🇦