深入學(xué)習(xí)Android?ANR?的原理分析及解決辦法
一、ANR說明和原因
1.1 簡(jiǎn)介
ANR全稱：Application Not Responding，也就是應(yīng)用程序無響應(yīng)。
1.2 原因
Android系統(tǒng)中，ActivityManagerService(簡(jiǎn)稱AMS)和WindowManagerService(簡(jiǎn)稱WMS)會(huì)檢測(cè)App的響應(yīng)時(shí)間，如果App在特定時(shí)間無法相應(yīng)屏幕觸摸或鍵盤輸入時(shí)間，或者特定事件沒有處理完畢，就會(huì)出現(xiàn)ANR。
以下四個(gè)條件都可以造成ANR發(fā)生：
- InputDispatching Timeout：5秒內(nèi)無法響應(yīng)屏幕觸摸事件或鍵盤輸入事件
- BroadcastQueue Timeout ：在執(zhí)行前臺(tái)廣播（BroadcastReceiver）的onReceive()函數(shù)時(shí)10秒沒有處理完成，后臺(tái)為60秒。
- Service Timeout ：前臺(tái)服務(wù)20秒內(nèi)，后臺(tái)服務(wù)在200秒內(nèi)沒有執(zhí)行完畢。
- ContentProvider Timeout ：ContentProvider的publish在10s內(nèi)沒進(jìn)行完。
1.3 避免
盡量避免在主線程（UI線程）中作耗時(shí)操作。
那么耗時(shí)操作就放在子線程中。
二、ANR分析辦法
2.1 ANR重現(xiàn)
這里使用的是號(hào)稱Google親兒子的Google Pixel xl（Android 8.0系統(tǒng)）做的測(cè)試，生成一個(gè)按鈕跳轉(zhuǎn)到ANRTestActivity，在后者的onCreate()中主線程休眠20秒：
@Override
protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_anr_test);
// 這是Android提供線程休眠函數(shù)，與Thread.sleep()最大的區(qū)別是
// 該使用該函數(shù)不會(huì)拋出InterruptedException異常。
SystemClock.sleep(20 * 1000);
}
在進(jìn)入ANRTestActivity后黑屏一段時(shí)間，大概有七八秒，終于彈出了ANR異常。
2.2 ANR分析辦法一：Log
剛才產(chǎn)生ANR后，看下Log：
可以看到logcat清晰地記錄了ANR發(fā)生的時(shí)間，以及線程的tid和一句話概括原因：WaitingInMainSignalCatcherLoop，大概意思為主線程等待異常。
最后一句The application may be doing too much work on its main thread.告知可能在主線程做了太多的工作。
2.3 ANR分析辦法二：traces.txt
剛才的log有第二句Wrote stack traces to '/data/anr/traces.txt'，說明ANR異常已經(jīng)輸出到traces.txt文件，使用adb命令把這個(gè)文件從手機(jī)里導(dǎo)出來：
1.cd到adb.exe所在的目錄，也就是Android SDK的platform-tools目錄，例如：
cd D:\Android\AndroidSdk\platform-tools
此外，除了Windows的cmd以外，還可以使用AndroidStudio的Terminal來輸入adb命令。
2.到指定目錄后執(zhí)行以下adb命令導(dǎo)出traces.txt文件：
adb pull /data/anr/traces.txt
traces.txt默認(rèn)會(huì)被導(dǎo)出到Android SDK的\platform-tools目錄。一般來說traces.txt文件記錄的東西會(huì)比較多，分析的時(shí)候需要有針對(duì)性地去找相關(guān)記錄。
----- pid 23346 at 2017-11-07 11:33:57 ----- ----> 進(jìn)程id和ANR產(chǎn)生時(shí)間 Cmd line: com.sky.myjavatest Build fingerprint: 'google/marlin/marlin:8.0.0/OPR3.170623.007/4286350:user/release-keys' ABI: 'arm64' Build type: optimized Zygote loaded classes=4681 post zygote classes=106 Intern table: 42675 strong; 137 weak JNI: CheckJNI is on; globals=526 (plus 22 weak) Libraries: /system/lib64/libandroid.so /system/lib64/libcompiler_rt.so /system/lib64/libjavacrypto.so /system/lib64/libjnigraphics.so /system/lib64/libmedia_jni.so /system/lib64/libsoundpool.so /system/lib64/libwebviewchromium_loader.so libjavacore.so libopenjdk.so (9) Heap: 22% free, 1478KB/1896KB; 21881 objects ----> 內(nèi)存使用情況 ... "main" prio=5 tid=1 Sleeping ----> 原因?yàn)镾leeping | group="main" sCount=1 dsCount=0 flags=1 obj=0x733d0670 self=0x74a4abea00 | sysTid=23346 nice=-10 cgrp=default sched=0/0 handle=0x74a91ab9b0 | state=S schedstat=( 391462128 82838177 354 ) utm=33 stm=4 core=3 HZ=100 | stack=0x7fe6fac000-0x7fe6fae000 stackSize=8MB | held mutexes= at java.lang.Thread.sleep(Native method) - sleeping on <0x053fd2c2> (a java.lang.Object) at java.lang.Thread.sleep(Thread.java:373) - locked <0x053fd2c2> (a java.lang.Object) at java.lang.Thread.sleep(Thread.java:314) at android.os.SystemClock.sleep(SystemClock.java:122) at com.sky.myjavatest.ANRTestActivity.onCreate(ANRTestActivity.java:20) ----> 產(chǎn)生ANR的包名以及具體行數(shù) at android.app.Activity.performCreate(Activity.java:6975) at android.app.Instrumentation.callActivityOnCreate(Instrumentation.java:1213) at android.app.ActivityThread.performLaunchActivity(ActivityThread.java:2770) at android.app.ActivityThread.handleLaunchActivity(ActivityThread.java:2892) at android.app.ActivityThread.-wrap11(ActivityThread.java:-1) at android.app.ActivityThread$H.handleMessage(ActivityThread.java:1593) at android.os.Handler.dispatchMessage(Handler.java:105) at android.os.Looper.loop(Looper.java:164) at android.app.ActivityThread.main(ActivityThread.java:6541) at java.lang.reflect.Method.invoke(Native method) at com.android.internal.os.Zygote$MethodAndArgsCaller.run(Zygote.java:240) at com.android.internal.os.ZygoteInit.main(ZygoteInit.java:767)
在文件中使用 ctrl + F 查找包名可以快速定位相關(guān)代碼。
- 通過上方log可以看出相關(guān)問題：
- 進(jìn)程id和包名：
pid 23346 com.sky.myjavatest - 造成ANR的原因：
Sleeping - 造成ANR的具體行數(shù)：
ANRTestActivity.java:20類的第20行
特別注意：產(chǎn)生新的ANR，原來的 traces.txt 文件會(huì)被覆蓋。
2.4 ANR分析辦法三：Java線程調(diào)用分析
通過JDK提供的命令可以幫助分析和調(diào)試Java應(yīng)用，命令為：
jstack {pid}
其中pid可以通過jps命令獲得，jps命令會(huì)列出當(dāng)前系統(tǒng)中運(yùn)行的所有Java虛擬機(jī)進(jìn)程，比如
7266 Test 7267 Jps
2.5 ANR分析辦法四：DDMS分析ANR問題
- 使用DDMS——Update Threads工具
- 閱讀Update Threads的輸出
三、造成ANR的原因及解決辦法
上面例子只是由于簡(jiǎn)單的主線程耗時(shí)操作造成的ANR，造成ANR的原因還有很多：
主線程阻塞或主線程數(shù)據(jù)讀取
解決辦法：避免死鎖的出現(xiàn)，使用子線程來處理耗時(shí)操作或阻塞任務(wù)。盡量避免在主線程query provider、不要濫用SharePreferenceS
CPU滿負(fù)荷，I/O阻塞
解決辦法：文件讀寫或數(shù)據(jù)庫操作放在子線程異步操作。
內(nèi)存不足
解決辦法：AndroidManifest.xml文件<applicatiion>中可以設(shè)置 android:largeHeap="true"，以此增大App使用內(nèi)存。不過不建議使用此法，從根本上防止內(nèi)存泄漏，優(yōu)化內(nèi)存使用才是正道。
各大組件ANR
各大組件生命周期中也應(yīng)避免耗時(shí)操作，注意BroadcastReciever的onRecieve()、后臺(tái)Service和ContentProvider也不要執(zhí)行太長(zhǎng)時(shí)間的任務(wù)。
四、ANR源碼分析
4.1 Service造成的Service Timeout
Service Timeout是位于"ActivityManager"線程中的AMS.MainHandler收到SERVICE_TIMEOUT_MSG消息時(shí)觸發(fā)。
4.1.1 發(fā)送延時(shí)消息
Service進(jìn)程attach到system_server進(jìn)程的過程中會(huì)調(diào)用realStartServiceLocked，緊接著mAm.mHandler.sendMessageAtTime()來發(fā)送一個(gè)延時(shí)消息，延時(shí)的時(shí)常是定義好的，如前臺(tái)Service的20秒。ActivityManager線程中的AMS.MainHandler收到SERVICE_TIMEOUT_MSG消息時(shí)會(huì)觸發(fā)。
AS.realStartServiceLocked
ActiveServices.java
private final void realStartServiceLocked(ServiceRecord r,
ProcessRecord app, boolean execInFg) throws RemoteException {
...
//發(fā)送delay消息(SERVICE_TIMEOUT_MSG)
bumpServiceExecutingLocked(r, execInFg, "create");
try {
...
//最終執(zhí)行服務(wù)的onCreate()方法
app.thread.scheduleCreateService(r, r.serviceInfo,
mAm.compatibilityInfoForPackageLocked(r.serviceInfo.applicationInfo),
app.repProcState);
} catch (DeadObjectException e) {
mAm.appDiedLocked(app);
throw e;
} finally {
...
}
}
AS.bumpServiceExecutingLocked
private final void bumpServiceExecutingLocked(ServiceRecord r, boolean fg, String why) {
...
scheduleServiceTimeoutLocked(r.app);
}
void scheduleServiceTimeoutLocked(ProcessRecord proc) {
if (proc.executingServices.size() == 0 || proc.thread == null) {
return;
}
long now = SystemClock.uptimeMillis();
Message msg = mAm.mHandler.obtainMessage(
ActivityManagerService.SERVICE_TIMEOUT_MSG);
msg.obj = proc;
//當(dāng)超時(shí)后仍沒有remove該SERVICE_TIMEOUT_MSG消息，則執(zhí)行service Timeout流程
mAm.mHandler.sendMessageAtTime(msg,
proc.execServicesFg ? (now+SERVICE_TIMEOUT) : (now+ SERVICE_BACKGROUND_TIMEOUT));
}
4.1.2 進(jìn)入目標(biāo)進(jìn)程的主線程創(chuàng)建Service
經(jīng)過Binder等層層調(diào)用進(jìn)入目標(biāo)進(jìn)程的主線程 handleCreateService(CreateServiceData data)。
ActivityThread.java
private void handleCreateService(CreateServiceData data) {
...
java.lang.ClassLoader cl = packageInfo.getClassLoader();
Service service = (Service) cl.loadClass(data.info.name).newInstance();
...
try {
//創(chuàng)建ContextImpl對(duì)象
ContextImpl context = ContextImpl.createAppContext(this, packageInfo);
context.setOuterContext(service);
//創(chuàng)建Application對(duì)象
Application app = packageInfo.makeApplication(false, mInstrumentation);
service.attach(context, this, data.info.name, data.token, app,
ActivityManagerNative.getDefault());
//調(diào)用服務(wù)onCreate()方法
service.onCreate();
//取消AMS.MainHandler的延時(shí)消息
ActivityManagerNative.getDefault().serviceDoneExecuting(
data.token, SERVICE_DONE_EXECUTING_ANON, 0, 0);
} catch (Exception e) {
...
}
}
這個(gè)方法中會(huì)創(chuàng)建目標(biāo)服務(wù)對(duì)象，以及回調(diào)常用的Service的onCreate()方法，緊接著通過serviceDoneExecuting()回到system_server執(zhí)行取消AMS.MainHandler的延時(shí)消息。
4.1.3 回到system_server執(zhí)行取消AMS.MainHandler的延時(shí)消息
AS.serviceDoneExecutingLocked
private void serviceDoneExecutingLocked(ServiceRecord r, boolean inDestroying,
boolean finishing) {
...
if (r.executeNesting <= 0) {
if (r.app != null) {
r.app.execServicesFg = false;
r.app.executingServices.remove(r);
if (r.app.executingServices.size() == 0) {
//當(dāng)前服務(wù)所在進(jìn)程中沒有正在執(zhí)行的service
mAm.mHandler.removeMessages(ActivityManagerService.SERVICE_TIMEOUT_MSG, r.app);
...
}
...
}
此方法中Service邏輯處理完成則移除之前延時(shí)的消息SERVICE_TIMEOUT_MSG。如果沒有執(zhí)行完畢不調(diào)用這個(gè)方法，則超時(shí)后會(huì)發(fā)出SERVICE_TIMEOUT_MSG來告知ANR發(fā)生。
4.2 BroadcastReceiver造成的BroadcastQueue Timeout
BroadcastReceiver Timeout是位于"ActivityManager"線程中的BroadcastQueue.BroadcastHandler收到BROADCAST_TIMEOUT_MSG消息時(shí)觸發(fā)。
4.2.1 處理廣播函數(shù) processNextBroadcast() 中 broadcastTimeoutLocked(false) 發(fā)送延時(shí)消息
廣播處理順序?yàn)橄忍幚聿⑿袕V播，再處理當(dāng)前有序廣播。
final void processNextBroadcast(boolean fromMsg) {
synchronized(mService) {
...
// 處理當(dāng)前有序廣播
do {
r = mOrderedBroadcasts.get(0);
//獲取所有該廣播所有的接收者
int numReceivers = (r.receivers != null) ? r.receivers.size() : 0;
if (mService.mProcessesReady && r.dispatchTime > 0) {
long now = SystemClock.uptimeMillis();
if ((numReceivers > 0) &&
(now > r.dispatchTime + (2*mTimeoutPeriod*numReceivers))) {
//step 1\. 發(fā)送延時(shí)消息，這個(gè)函數(shù)處理了很多事情，比如廣播處理超時(shí)結(jié)束廣播
broadcastTimeoutLocked(false);
...
}
}
if (r.receivers == null || r.nextReceiver >= numReceivers
|| r.resultAbort || forceReceive) {
if (r.resultTo != null) {
//2\. 處理廣播消息消息
performReceiveLocked(r.callerApp, r.resultTo,
new Intent(r.intent), r.resultCode,
r.resultData, r.resultExtras, false, false, r.userId);
r.resultTo = null;
}
//3\. 取消廣播超時(shí)ANR消息
cancelBroadcastTimeoutLocked();
}
} while (r == null);
...
// 獲取下條有序廣播
r.receiverTime = SystemClock.uptimeMillis();
if (!mPendingBroadcastTimeoutMessage) {
long timeoutTime = r.receiverTime + mTimeoutPeriod;
//設(shè)置廣播超時(shí)
setBroadcastTimeoutLocked(timeoutTime);
}
...
}
}
上文的step 1. broadcastTimeoutLocked(false)函數(shù)：記錄時(shí)間信息并調(diào)用函數(shù)設(shè)置發(fā)送延時(shí)消息
final void broadcastTimeoutLocked(boolean fromMsg) {
...
long now = SystemClock.uptimeMillis();
if (fromMsg) {
if (mService.mDidDexOpt) {
// Delay timeouts until dexopt finishes.
mService.mDidDexOpt = false;
long timeoutTime = SystemClock.uptimeMillis() + mTimeoutPeriod;
setBroadcastTimeoutLocked(timeoutTime);
return;
}
if (!mService.mProcessesReady) {
return;
}
long timeoutTime = r.receiverTime + mTimeoutPeriod;
if (timeoutTime > now) {
// step 2
setBroadcastTimeoutLocked(timeoutTime);
return;
}
}
上文的step 2.setBroadcastTimeoutLocked函數(shù)： 設(shè)置廣播超時(shí)具體操作，同樣是發(fā)送延時(shí)消息
final void setBroadcastTimeoutLocked(long timeoutTime) {
if (! mPendingBroadcastTimeoutMessage) {
Message msg = mHandler.obtainMessage(BROADCAST_TIMEOUT_MSG, this);
mHandler.sendMessageAtTime(msg, timeoutTime);
mPendingBroadcastTimeoutMessage = true;
}
}
4.2.2 setBroadcastTimeoutLocked(long timeoutTime)函數(shù)的參數(shù)timeoutTime是當(dāng)前時(shí)間加上設(shè)定好的超時(shí)時(shí)間。
也就是上文的
long timeoutTime = SystemClock.uptimeMillis() + mTimeoutPeriod;
mTimeoutPeriod 也就是前臺(tái)隊(duì)列的10s和后臺(tái)隊(duì)列的60s。
public ActivityManagerService(Context systemContext) {
...
static final int BROADCAST_FG_TIMEOUT = 10 * 1000;
static final int BROADCAST_BG_TIMEOUT = 60 * 1000;
...
mFgBroadcastQueue = new BroadcastQueue(this, mHandler,
"foreground", BROADCAST_FG_TIMEOUT, false);
mBgBroadcastQueue = new BroadcastQueue(this, mHandler,
"background", BROADCAST_BG_TIMEOUT, true);
...
}
4.2.3 在processNextBroadcast()過程，執(zhí)行完performReceiveLocked后調(diào)用cancelBroadcastTimeoutLocked
cancelBroadcastTimeoutLocked ：處理廣播消息函數(shù) processNextBroadcast() 中 performReceiveLocked() 處理廣播消息完畢則調(diào)用 cancelBroadcastTimeoutLocked() 取消超時(shí)消息。
final void cancelBroadcastTimeoutLocked() {
if (mPendingBroadcastTimeoutMessage) {
mHandler.removeMessages(BROADCAST_TIMEOUT_MSG, this);
mPendingBroadcastTimeoutMessage = false;
}
}
4.3 ContentProvider的ContentProvider Timeout
ContentProvider Timeout是位于”ActivityManager”線程中的AMS.MainHandler收到CONTENT_PROVIDER_PUBLISH_TIMEOUT_MSG消息時(shí)觸發(fā)。
五、Android ANR的信息收集
無論是四大組件或者進(jìn)程等只要發(fā)生ANR，最終都會(huì)調(diào)用AMS.appNotResponding()方法。
以上就是深入學(xué)習(xí)Android ANR 的原理分析及解決辦法的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Android ANR的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
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