Android稳定性系列3　ANR的信息收集过程

概述一ANR场景无论是四大组件或者进程等只要发生ANR，最终都会调用AMS.appNotResponding()方法，下面从这个方法说起。以下场景都会触发调用AMS.appNotResponding方法：ServiceTimeout：比如前台服务在20s内未执行完成；BroadcastQueueTimeout：比如前台广播在10s内未执行完成Inp 一　ANR场景

无论是四大组件或者进程等只要发生 ANR，最终都会调用 AMS.appNotResponding() 方法，下面从这个方法说起。

以下场景都会触发调用 AMS.appNotResponding 方法：

Service Timeout：比如前台服务在20s内未执行完成；broadcastQueue Timeout：比如前台广播在10s内未执行完成inputdispatching Timeout：输入事件分发超时5s，包括按键和触摸事件。

frameworks/base/core/java/androID/os/DeBUG.javaframeworks/base/core/jni/androID_os_DeBUG.cppsystem/core/libcutils/deBUGger.c

二. appNotResponding处理流程2.1 AMS.appNotResponding

final voID appNotResponding(ProcessRecord app, ActivityRecord activity, ActivityRecord parent, boolean aboveSystem, final String annotation) {    ...    updatecpuStatsNow(); //第一次 更新cpu统计信息    synchronized (this) {      //PowerManager.reboot() 会阻塞很长时间，因此忽略关机时的ANR      if (mShuttingDown) {          return;      } else if (app.notResponding) {          return;      } else if (app.crashing) {          return;      }      //记录ANR到EventLog      EventLog.writeEvent(EventLogTags.AM_ANR, app.userID, app.pID,              app.processname, app.info.flags, annotation);                    // 将当前进程添加到firstPIDs      firstPIDs.add(app.pID);      int parentPID = app.pID;            //将system_server进程添加到firstPIDs      if (MY_PID != app.pID && MY_PID != parentPID) firstPIDs.add(MY_PID);            for (int i = mLruProcesses.size() - 1; i >= 0; i--) {          ProcessRecord r = mLruProcesses.get(i);          if (r != null && r.thread != null) {              int pID = r.pID;              if (pID > 0 && pID != app.pID && pID != parentPID && pID != MY_PID) {                  if (r.persistent) {                      firstPIDs.add(pID); //将persistent进程添加到firstPIDs                  } else {                      lastPIDs.put(pID, Boolean.TRUE); //其他进程添加到lastPIDs                  }              }          }      }    }        // 记录ANR输出到main log    StringBuilder info = new StringBuilder();    info.setLength(0);    info.append("ANR in ").append(app.processname);    if (activity != null && activity.shortComponentname != null) {        info.append(" (").append(activity.shortComponentname).append(")");    }    info.append("\n");    info.append("PID: ").append(app.pID).append("\n");    if (annotation != null) {        info.append("Reason: ").append(annotation).append("\n");    }    if (parent != null && parent != activity) {        info.append("Parent: ").append(parent.shortComponentname).append("\n");    }        //创建cpu tracker对象    final ProcesscpuTracker processcpuTracker = new ProcesscpuTracker(true);    //输出traces信息【见小节2】    file tracesfile = dumpStackTraces(true, firstPIDs, processcpuTracker,             lastPIDs, NATIVE_STACKS_OF_INTEREST);                updatecpuStatsNow(); //第二次更新cpu统计信息    //记录当前各个进程的cpu使用情况    synchronized (mProcesscpuTracker) {        cpuInfo = mProcesscpuTracker.printCurrentState(anrTime);    }    //记录当前cpu负载情况    info.append(processcpuTracker.printCurrentLoad());    info.append(cpuInfo);    //记录从anr时间开始的cpu使用情况    info.append(processcpuTracker.printCurrentState(anrTime));    //输出当前ANR的reason，以及cpu使用率、负载信息    Slog.e(TAG, info.toString());         //将traces文件 和 cpu使用率信息保存到dropBox，即data/system/dropBox目录    addErrorToDropBox("anr", app, app.processname, activity, parent, annotation,            cpuInfo, tracesfile, null);    synchronized (this) {        ...        //后台ANR的情况, 则直接杀掉        if (!showBackground && !app.isInterestingToUserLocked() && app.pID != MY_PID) {            app.kill("bg anr", true);            return;        }        //设置app的ANR状态，病查询错误报告receiver        makeAppNotRespondingLocked(app,                activity != null ? activity.shortComponentname : null,                annotation != null ? "ANR " + annotation : "ANR",                info.toString());        //重命名trace文件        String tracesPath = SystemPropertIEs.get("dalvik.vm.stack-trace-file", null);        if (tracesPath != null && tracesPath.length() != 0) {            //traceRenamefile = "/data/anr/traces.txt"            file traceRenamefile = new file(tracesPath);            String newTracesPath;            int lpos = tracesPath.lastIndexOf (".");            if (-1 != lpos)                // 新的traces文件= /data/anr/traces_进程名_当前日期.txt                newTracesPath = tracesPath.substring (0, lpos) + "_" + app.processname + "_" + mTraceDateFormat.format(new Date()) + tracesPath.substring (lpos);            else                newTracesPath = tracesPath + "_" + app.processname;            traceRenamefile.renameTo(new file(newTracesPath));        }                        //d出ANR对话框        Message msg = Message.obtain();        HashMap<String, Object> map = new HashMap<String, Object>();        msg.what = SHOW_NOT_RESPONDING_MSG;        msg.obj = map;        msg.arg1 = aboveSystem ? 1 : 0;        map.put("app", app);        if (activity != null) {            map.put("activity", activity);        }                //向ui线程发送，内容为SHOW_NOT_RESPONDING_MSG的消息        mUiHandler.sendMessage(msg);    }    }

当发生ANR时, 会按顺序依次执行:

输出ANR Reason信息到EventLog. 也就是说ANR触发的时间点最接近的就是EventLog中输出的am_anr信息;
收集并输出重要进程列表中的各个线程的traces信息，该方法较耗时; 【见小节2】
输出当前各个进程的cpu使用情况以及cpu负载情况;
将traces文件和 cpu使用情况信息保存到dropBox，即data/system/dropBox目录
根据进程类型,来决定直接后台杀掉,还是d框告知用户.
ANR输出重要进程的traces信息，这些进程包含:

firstPIDs队列：第一个是ANR进程，第二个是system_server，剩余是所有persistent进程；
Native队列：是指/system/bin/目录的mediaserver,sdcard 以及surfaceflinger进程；
lastPIDs队列: 是指mLruProcesses中的不属于firstPIDs的所有进程。

2.2 AMS.dumpStackTraces

public static file dumpStackTraces(boolean clearTraces, ArrayList<Integer> firstPIDs, ProcesscpuTracker processcpuTracker, SparseArray<Boolean> lastPIDs, String[] nativeProcs) {    //默认为 data/anr/traces.txt    String tracesPath = SystemPropertIEs.get("dalvik.vm.stack-trace-file", null);    if (tracesPath == null || tracesPath.length() == 0) {        return null;    }    file tracesfile = new file(tracesPath);    try {        //当clearTraces，则删除已存在的traces文件        if (clearTraces && tracesfile.exists()) tracesfile.delete();        //创建traces文件        tracesfile.createNewfile();        fileUtils.setPermissions(tracesfile.getPath(), 0666, -1, -1);    } catch (IOException e) {        return null;    }    //输出trace内容【见小节3】    dumpStackTraces(tracesPath, firstPIDs, processcpuTracker, lastPIDs, nativeProcs);    return tracesfile;}

这里会保证data/anr/traces.txt文件内容是全新的方式，而非追加。

3. AMS.dumpStackTraces

private static voID dumpStackTraces(String tracesPath, ArrayList<Integer> firstPIDs, ProcesscpuTracker processcpuTracker, SparseArray<Boolean> lastPIDs, String[] nativeProcs) {    fileObserver observer = new fileObserver(tracesPath, fileObserver.CLOSE_WRITE) {        @OverrIDe        public synchronized voID onEvent(int event, String path) { notify(); }    };    try {        observer.startWatching();        //首先，获取最重要进程的stacks        if (firstPIDs != null) {            try {                int num = firstPIDs.size();                for (int i = 0; i < num; i++) {                    synchronized (observer) {                        //向目标进程发送signal来输出traces                        Process.sendSignal(firstPIDs.get(i), Process.SIGNAL_QUIT);                        observer.wait(200);  //等待直到写关闭，或者200ms超时                    }                }            } catch (InterruptedException e) {                Slog.wtf(TAG, e);            }        }        //下一步，获取native进程的stacks        if (nativeProcs != null) {            int[] pIDs = Process.getPIDsForCommands(nativeProcs);            if (pIDs != null) {                for (int pID : pIDs) {                    //输出native进程的trace【见小节4】                    DeBUG.dumpNativeBacktracetofile(pID, tracesPath);                }            }        }        if (processcpuTracker != null) {            processcpuTracker.init();            System.gc();            processcpuTracker.update();            synchronized (processcpuTracker) {                processcpuTracker.wait(500); //等待500ms            }            //测量cpu使用情况            processcpuTracker.update();            //从lastPIDs中选取cpu使用率 top 5的进程，输出这些进程的stacks            final int N = processcpuTracker.countWorkingStats();            int numProcs = 0;            for (int i=0; i<N && numProcs<5; i++) {                ProcesscpuTracker.Stats stats = processcpuTracker.getWorkingStats(i);                if (lastPIDs.indexOfKey(stats.pID) >= 0) {                    numProcs++;                    synchronized (observer) {                        Process.sendSignal(stats.pID, Process.SIGNAL_QUIT);                        observer.wait(200);                     }                }            }        }    } finally {        observer.stopWatching();    }}

该方法的主要功能，依次输出：

收集firstPIDs进程的stacks；
第一个是发生ANR进程；
第二个是system_server；
mLruProcesses中所有的persistent进程；
收集Native进程的stacks；(dumpNativeBacktracetofile)
依次是mediaserver,sdcard,surfaceflinger进程；
收集lastPIDs进程的stacks;；
依次输出cpu使用率top 5的进程；
Tips: firstPIDs列表中的进程, 两个进程之间会休眠200ms, 可见persistent进程越多,则时间越长. top 5进程的traces过程中, 同样是间隔200ms, 另外进程使用情况的收集也是比较耗时.

4. dumpNativeBacktracetofile

DeBUG.dumpNativeBacktracetofile(pID, tracesPath)经过JNI调用如下方法：

static voID androID_os_DeBUG_dumpNativeBacktracetofile(jnienv* env, jobject clazz, jint pID, Jstring filename) {    ...    const jchar* str = env->GetStringCritical(filename, 0);    String8 filename8;    if (str) {        filename8 = String8(reinterpret_cast<const char16_t*>(str),                            env->GetStringLength(filename));        env->ReleaseStringCritical(filename, str);    }    //打开/data/anr/traces.txt    int fd = open(filename8.string(), O_CREAT | O_WRONLY | O_nofollow, 0666);  /* -rw-rw-rw- */    ...        if (lseek(fd, 0, SEEK_END) < 0) {        fprintf(stderr, "lseek: %s\n", strerror(errno));    } else {        //【见小节5】        dump_backtrace_to_file(pID, fd);    }    close(fd);}

5. dump_backtrace_to_file

int dump_backtrace_to_file(pID_t tID, int fd) {    return dump_backtrace_to_file_timeout(tID, fd, 0);}int dump_backtrace_to_file_timeout(pID_t tID, int fd, int timeout_secs) {  //通过socket向服务端发送dump backtrace的请求  int sock_fd = make_dump_request(DEBUGGER_ACTION_DUMP_BACKTRACE, tID, timeout_secs);  if (sock_fd < 0) {    return -1;  }  int result = 0;  char buffer[1024];  ssize_t n;  //阻塞等待，从sock_fd中读取到服务端发送过来的数据，并写入buffer  while ((n = TEMP_FAILURE_RETRY(read(sock_fd, buffer, sizeof(buffer)))) > 0) {    //再将buffer数据输出到traces.txt文件    if (TEMP_FAILURE_RETRY(write(fd, buffer, n)) != n) {      result = -1;      break;    }  }  close(sock_fd);  return result;}

可见，这个过程主要是通过向deBUGgerd守护进程发送命令DEBUGGER_ACTION_DUMP_BACKTRACE， deBUGgerd收到该命令，在子进程中调用 dump_backtrace()来输出backtrace，更多内容见Native进程之Trace原理。

三. 总结

触发ANR时系统会输出关键信息：(这个较耗时,可能会有10s)

将am_anr信息,输出到EventLog.(ANR开始起点看EventLog)
获取重要进程trace信息，保存到/data/anr/traces.txt；(会先删除老的文件)
Java进程的traces;
Native进程的traces;
ANR reason以及cpu使用情况信息，输出到main log;
再将cpu使用情况和进程trace文件信息，再保存到/data/system/dropBox；
整个过程中进程Trace的输出是最为核心的环节，Java和Native进程采用不同的策略，如下：

进程类型 trace命令 文章 描述
Java kill -3 [pID] 解读Java进程的Trace文件 不适用于Native进程
Native deBUGgerd -b [pID] Native进程之Trace原理 也适用于Java进程
说明：kill -3命令需要虚拟机的支持，所以无法输出Native进程traces.而deBUGgerd -b [pID]也可用于Java进程，但信息量远没有kill -3多。 总之，ANR信息最为重要的是dropBox信息，比如system_server_anr。

重要节点：

进程名：cat /proc/[pID]/cmdline
线程名：cat /proc/[tID]/comm
Kernel栈：cat /proc/[tID]/stack
Native栈： 解析 /proc/[pID]/maps

总结

以上是内存溢出为你收集整理的Android稳定性系列3　ANR的信息收集过程全部内容，希望文章能够帮你解决Android稳定性系列3　ANR的信息收集过程所遇到的程序开发问题。

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