Android ANR 원리 분석

카 톤 원리
메 인 스 레 드 에 시간 이 걸 리 면 렉 이 걸 리 고 렉 이 밸브 값 을 초과 하여 ANR 을 촉발 할 수 있 습 니 다.프로 세 스 가 시 작 될 때 Zygote 는 Activity Thread 의 main 방법 을 반사 적 으로 호출 하여 loop 순환 을 시작 합 니 다.ActivityThread（api29）

    public static void main(String[] args) {
        Looper.prepareMainLooper();
        ...
        Looper.loop();
        throw new RuntimeException("Main thread loop unexpectedly exited");
    }

Looper 의 loop 방법:

//           。     
public static void loop() {
        for (;;) {
            // 1、   
            Message msg = queue.next(); // might block
            ...
            // This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger
            // 2、       
            final Printer logging = me.mLogging;
            if (logging != null) {
                logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
                        msg.callback + ": " + msg.what);
            }
            ...
            // 3、      
            msg.target.dispatchMessage(msg);
            ...
            // 4、       
            if (logging != null) {
                logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
            }
        }
}

loop 에 for 순환 이 존재 합 니 다.메 인 스 레 드 는 장시간 운행 할 수 있 습 니 다.메 인 스 레 드 에서 작업 을 수행 할 때 Handler post 하나의 작업 을 통 해 메시지 대기 열 로 이동 할 수 있 습 니 다.loop 순환 으로 msg 를 가 져 와 msg 의 target(Handler)에 맡 길 수 있 습 니 다.
두 곳 이 걸 릴 수 있 습 니 다.

주석 1 queue.next()

주석 3 dispatchMessage 소모 시간

Message Queue.next 시간 소모 코드(api 29)

    @UnsupportedAppUsage
    Message next() {
        for (;;) {
            // 1、nextPollTimeoutMillis  0   
            nativePollOnce(ptr, nextPollTimeoutMillis);
            // 2、                   ，
            if (msg != null && msg.target == null) {
                    // 3、        ，               ，             
                    // Stalled by a barrier.  Find the next asynchronous message in the queue.
                    do {
                        prevMsg = msg;
                        msg = msg.next;
                    } while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
             }
             // 4、      ，      
             if (msg != null) {
                    if (now < msg.when) {
                        // Next message is not ready.  Set a timeout to wake up when it is ready.
                        nextPollTimeoutMillis = (int) Math.min(msg.when - now, Integer.MAX_VALUE);
                    } else {
                        // Got a message.
                        mBlocked = false;
                        if (prevMsg != null) {
                            prevMsg.next = msg.next;
                        } else {
                            mMessages = msg.next;
                        }
                        msg.next = null;
                        if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);
                        msg.markInUse();
                        return msg;
                    }
                } else {
                    // 5、          ，       1，nativePollOnce -1，     
                    // No more messages.
                    nextPollTimeoutMillis = -1;
                }
        }
    }

Message Queue 는 링크 데이터 구조 로 Message Queue 머리(첫 번 째 메시지)가 동기 화 장벽 메시지 인지 판단 합 니 다(동기 화 메시지 에 장벽 을 추가 하여 동기 화 메시지 가 처리 되 지 않 고 비동기 메시지 만 처리 합 니 다).

동기 화 장벽 메 시 지 를 만나면 Message Queue 에서 동기 화 메 시 지 를 건 너 뛰 고 안에 있 는 비동기 메시지 만 처리 합 니 다.비동기 메시지 가 없 으 면 주석 5 까지,nextPollTimeoutMillis 는-1 이 며,다음 에 주석 1 의 nativePollOnce 를 순환 호출 하면 막 힙 니 다.

looper 가 정상적으로 정 보 를 얻 을 수 있다 면 비동기/동기 화 메시지 에 관 계 없 이 처리 절차 와 마찬가지 로 주석 4 에서 지연 여 부 를 판단 합 니 다.만약 에 nextPoll TimeoutMillis 가 할당 되 었 다 면 다음 에 주석 1 의 nativePoll Once 를 호출 하면 한동안 막 힐 것 입 니 다.delay 메시지 가 아니라면 msg 로 돌아 가 handler 에 처리 합 니 다.

next 방법 은 Message Queue 에서 메 시 지 를 계속 가 져 오고 메시지 가 있 으 면 처리 하 며 메시지 가 없 으 면 nativePoll Once 를 호출 하여 차단 합 니 다.바 텀 은 Linux 의 epoll 체제 이 고 Linux IO 다 중 재 활용 입 니 다.
Linux IO 다 중 재 활용 방안 은 select,poll,epoll 이 있 습 니 다.그 중에서 epoll 성능 이 가장 좋 고 병발 량 을 지원 합 니 다.

select:운영 체제 가 제공 하 는 시스템 호출 함수 입 니 다.파일 설명자 의 배열 을 운영 체제 에 보 낼 수 있 습 니 다.운영 체 제 를 옮 겨 다 니 며 어떤 설명자 가 읽 고 쓸 수 있 는 지 확인 하고 처리 할 수 있 는 지 알려 주 십시오.

poll:select 와 주요 차이 점 은 select 가 1024 개의 파일 설명자 만 감청 할 수 있 는 제한 을 없 앴 습 니 다.

epoll:select 의 세 가지 최적화 점 을 개선 할 수 있 습 니 다.

1、              ，          ，           。
2、                    ，    IO    。
3、      IO           ，               。

동기 화 장벽 메시지
Android App 은 동기 화 메시지 장벽,Message Queue(api 29)코드 를 직접 호출 할 수 없습니다.

    @TestApi
    public int postSyncBarrier() {
        return postSyncBarrier(SystemClock.uptimeMillis());
    }

    private int postSyncBarrier(long when) {
        ...
    }

시스템 의 높 은 우선 순 위 는 동기 화 장벽 메시지 에 사 용 됩 니 다.예 를 들 어 View 가 그 릴 때 ViewRootImpl 의 scheduleTraversals 방법 은 동기 화 장벽 메 시 지 를 삽입 하고 그 려 진 후에 동기 화 장벽 메 시 지 를 제거 합 니 다.ViewRootImpl api29

    @UnsupportedAppUsage
    void scheduleTraversals() {
        if (!mTraversalScheduled) {
            mTraversalScheduled = true;
            mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier();
            mChoreographer.postCallback(
                    Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
            if (!mUnbufferedInputDispatch) {
                scheduleConsumeBatchedInput();
            }
            notifyRendererOfFramePending();
            pokeDrawLockIfNeeded();
        }
    }
    
    void unscheduleTraversals() {
        if (mTraversalScheduled) {
            mTraversalScheduled = false;
            mHandler.getLooper().getQueue().removeSyncBarrier(mTraversalBarrier);
            mChoreographer.removeCallbacks(
                    Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
        }
    }

View 의 그리 기 과정 이 메 인 스 레 드 의 다른 작업 에 영향 을 받 지 않도록 View 는 그리 기 전에 Message Queue 에 동기 화 장벽 메 시 지 를 삽입 한 다음 에 Vsync 신호 감청 을 등록 합 니 다.Choreographer$FrameDisplayEventReceiver 감청 은 vsync 신호 리 셋 을 받 습 니 다.

private final class FrameDisplayEventReceiver extends DisplayEventReceiver
            implements Runnable {
            @Override
            public void onVsync(long timestampNanos, long physicalDisplayId, int frame) {
                Message msg = Message.obtain(mHandler, this);
                // 1、      
                msg.setAsynchronous(true);
                mHandler.sendMessageAtTime(msg, timestampNanos / TimeUtils.NANOS_PER_MS);
              }
              
                      @Override
            public void run() {
                // 2、doFrame    
                doFrame(mTimestampNanos, mFrame);
              }
            }

Vsync 신호 리 셋 을 받 았 습 니 다.주석 1 은 메 인 스 레 드 Message Queue post 에 비동기 메 시 지 를 보 내 주석 2 의 doFrame 이 우선 실 행 될 수 있 도록 합 니 다.
doFrame 이 야 말로 View 가 진정 으로 그리 기 시작 한 곳 입 니 다.ViewRootIml 의 doTraversal,permTraversals 를 호출 하고 permTraversals 에 서 는 View 의 onMeasure,onLayout,onDraw 를 호출 합 니 다.
app 에서 동기 화 장벽 메 시 지 를 보 낼 수 없 지만 비동기 메 시 지 를 사용 하 는 것 은 허용 합 니 다.
비동기 메시지 SDK 에 서 는 App 이 Message Queue,Message 클래스 에 비동기 메 시 지 를 게시 할 수 없 도록 제한 합 니 다.

    @UnsupportedAppUsage
    /*package*/ int flags;

비동기 메 시 지 를 신중하게 사용 하고 잘못 사용 하면 메 인 스 레 드 가사 가 발생 할 수 있 습 니 다.
Handler#dispatchMessage

    /**
     * Handle system messages here.
     */
    public void dispatchMessage(@NonNull Message msg) {
        if (msg.callback != null) {
            handleCallback(msg);
        } else {
            if (mCallback != null) {
                if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                    return;
                }
            }
            handleMessage(msg);
        }
    }

Handler#post(Runnable r)

구조 방법 전 CallBack

Handler handlerMessage 재 작성 방법

응용 카드,일반적으로 Handler 처리 메시지 가 너무 오래 걸 려 서 발생 합 니 다(방법 자체,알고리즘 효율,cpu 선점,메모리 부족,IPC 시간 초과 등)
정지 감시
카드 감시 방안 1 Looper\#loop

//           。     
public static void loop() {
        for (;;) {
            // 1、   
            Message msg = queue.next(); // might block
            ...
            // This must be in a local variable, in case a UI event sets the logger
            // 2、       
            final Printer logging = me.mLogging;
            if (logging != null) {
                logging.println(">>>>> Dispatching to " + msg.target + " " +
                        msg.callback + ": " + msg.what);
            }
            ...
            // 3、      
            msg.target.dispatchMessage(msg);
            ...
            // 4、       
            if (logging != null) {
                logging.println("<<<<< Finished to " + msg.target + " " + msg.callback);
            }
        }
}

설명 2 와 4 의 logging.println 은 api 가 인 터 페 이 스 를 제공 합 니 다.Handler 를 감청 하 는 데 시간 이 걸 립 니 다.Looper.getMainLooper().setMessageLogging(printer)을 통 해 메 시 지 를 받 는 전후 시간 입 니 다.카드 가 들 리 면 dispatchMessage 호출 이 끝 났 고 스 택 에는 카드 코드 가 포함 되 어 있 지 않 습 니 다.
정기 적 으로 메 인 스 택 을 가 져 옵 니 다.시간 은 key 이 고 스 택 정 보 는 value 입 니 다.map 에 저장 하면 카드 가 발생 합 니 다.카드 시간 내 스 택 을 꺼 내 면 됩 니 다.오프라인 으로 사용 하기 좋 습 니 다.

logging.println 에 문자열 연결 이 존재 하고 자주 호출 되 며 대량의 대상 을 만 들 고 메모리 디 더 링 을 합 니 다.

백 스테이지 에서 메 인 스 택 을 자주 가 져 오고 성능 에 영향 을 주 며 메 인 스 택 을 가 져 와 메 인 스 레 드 의 운행 을 중단 합 니 다.

카드 모니터링 방안 2
온라인 카드 모니터링 에는 바이트 코드 파일 삽입 기술 이 필요 하 다.
Gradle Plugin+ASM 을 통 해 컴 파일 기간 은 모든 방법 시작 과 끝 위치 에 각각 한 줄 의 코드 를 삽입 하여 시간 을 집계 합 니 다.예 를 들 어 위 챗 매트릭스 가 사용 하 는 카드 톤 모니터링 방안.질문 주의:

피 하 는 방법 수 폭 증:독립 ID 를 매개 변수 로 분배

여과 간단 함수:블랙 리스트 를 추가 하여 불필요 한 함수 통 계 를 낮 춥 니 다.

위 챗 Matrix 는 대량의 최적화 를 하고 가방 의 부 피 는 1%~2%증가 하 며 프레임 율 은 2 프레임 이내 로 떨 어 지고 그 레이스 케 일 은 사용 합 니 다.
ANR 원리

Service Timeout:프론트 서비스 20s 내 미 실행,백 스테이지 서 비 스 는 10s

BroadcastQueue Timeout:프론트 방송 10s 내 실행 완료,백 스테이지 60s

ContentProvider Timeout:publish 시간 초과 10s

Input Dispatching Timeout:입력 이벤트 가 5s 이상 배포 되 며 버튼 과 터치 이 벤트 를 포함 합 니 다.

ActivityManagerService api29

    // How long we allow a receiver to run before giving up on it.
    static final int BROADCAST_FG_TIMEOUT = 10*1000;
    static final int BROADCAST_BG_TIMEOUT = 60*1000;

ANR 트리거 프로 세 스
폭탄 을 묻다
배경 sevice 호출:Context.startService-->AMS.startService-->ActiveService.startService-->ActiveService.realStartServiceLocked

    private final void realStartServiceLocked(ServiceRecord r,
            ProcessRecord app, boolean execInFg) throws RemoteException {
                // 1、  delay  (SERVICE_TIMEOUT_MSG)
                bumpServiceExecutingLocked(r, execInFg, "create");
                try {
                    //  2、  AMS    
                    app.thread.scheduleCreateService(r, r.serviceInfo,
                    mAm.compatibilityInfoForPackage(r.serviceInfo.applicationInfo),
                    app.getReportedProcState());
                }
            }

설명 1 내부 호출 scheduleServiceTimeoutLocked

    void scheduleServiceTimeoutLocked(ProcessRecord proc) {
        if (proc.executingServices.size() == 0 || proc.thread == null) {
            return;
        }
        Message msg = mAm.mHandler.obtainMessage(
                ActivityManagerService.SERVICE_TIMEOUT_MSG);
        msg.obj = proc;
        //   delay  ，     20s，     200s
        mAm.mHandler.sendMessageDelayed(msg,
                proc.execServicesFg ? SERVICE_TIMEOUT : SERVICE_BACKGROUND_TIMEOUT);
    }

설명 2 는 AMS 가 서 비 스 를 시작 하기 전에 설명 1 은 handler 지연 메 시 지 를 보 내 고 20s 내(프론트 서비스)가 처리 되 지 않 으 면 ActiveServices\#serviceTimeout 이 호출 됩 니 다.
폭탄 을 해체 하 다
서 비 스 를 시작 하려 면 먼저 AMS 관 리 를 거 친 다음 에 AMS 가 서 비 스 를 실행 하 는 생명 주 기 를 알려 주 고 Activity Thread 의 handlerCreateService 방법 이 호출 되 었 습 니 다.

    @UnsupportedAppUsage
    private void handleCreateService(CreateServiceData data) {
        try {
            Application app = packageInfo.makeApplication(false, mInstrumentation);
            service.attach(context, this, data.info.name, data.token, app,
                    ActivityManager.getService());
            // 1、service onCreate  
            service.onCreate();
            mServices.put(data.token, service);
            try {
                // 2、   
                ActivityManager.getService().serviceDoneExecuting(
                        data.token, SERVICE_DONE_EXECUTING_ANON, 0, 0);
            } catch (RemoteException e) {
                throw e.rethrowFromSystemServer();
            }
        }
    }

주석 1,Service 의 onCreate 방법 은 주석 2 를 호출 하고 AMS 의 serviceDoneExecuting 방법 을 호출 합 니 다.최종 적 으로 ActiveServices.serviceDoneExecutingLocked 를 호출 합 니 다.

    private void serviceDoneExecutingLocked(ServiceRecord r, boolean inDestroying,
            boolean finishing) {
                //  delay   
                mAm.mHandler.removeMessages(ActivityManagerService.SERVICE_TIMEOUT_MSG, r.app);
       
       }

onCreate 호출 후 delay 메 시 지 를 제거 하고 폭탄 을 철거 합 니 다.
폭탄 을 터 뜨리 고 Service 의 onCreate 가 10s 를 초과 한다 고 가정 하면 폭탄 이 터 집 니 다.즉,ActiveServices\#serviceTimeout 방법 이 호출 됩 니 다.api29

void serviceTimeout(ProcessRecord proc) {
        if (anrMessage != null) {
            proc.appNotResponding(null, null, null, null, false, anrMessage);
        }
}

모든 ANR,최종 적 으로 ProcessRecord 를 호출 하 는 apNotResponsing 방법 을 가 져 옵 니 다.api29

void appNotResponding(String activityShortComponentName, ApplicationInfo aInfo,
            String parentShortComponentName, WindowProcessController parentProcess,
            boolean aboveSystem, String annotation) {
        // 1、  event log
        // Log the ANR to the event log.
        EventLog.writeEvent(EventLogTags.AM_ANR, userId, pid, processName, info.flags,
                    annotation);
        // 2、     log、anr、cpu ，  StringBuilder 。
        // Log the ANR to the main log.
        StringBuilder info = new StringBuilder();
        info.setLength(0);
        info.append("ANR in ").append(processName);
        if (activityShortComponentName != null) {
            info.append(" (").append(activityShortComponentName).append(")");
        }
        info.append("
");
        info.append("PID: ").append(pid).append("
");
        if (annotation != null) {
            info.append("Reason: ").append(annotation).append("
");
        }
        if (parentShortComponentName != null
                && parentShortComponentName.equals(activityShortComponentName)) {
            info.append("Parent: ").append(parentShortComponentName).append("
");
        }

        ProcessCpuTracker processCpuTracker = new ProcessCpuTracker(true);
        // 3、dump    ，  java   native  ，      
        // For background ANRs, don't pass the ProcessCpuTracker to
        // avoid spending 1/2 second collecting stats to rank lastPids.
        File tracesFile = ActivityManagerService.dumpStackTraces(firstPids,
                (isSilentAnr()) ? null : processCpuTracker, (isSilentAnr()) ? null : lastPids,
                nativePids);
        String cpuInfo = null;
        // 4、  ANR  
        Slog.e(TAG, info.toString());
        if (tracesFile == null) {
            // 5、    tracesFile，   SIGNAL_QUIT  
            // There is no trace file, so dump (only) the alleged culprit's threads to the log
            Process.sendSignal(pid, Process.SIGNAL_QUIT);
        }
        // 6、   drapbox
        mService.addErrorToDropBox("anr", this, processName, activityShortComponentName,
                parentShortComponentName, parentPr, annotation, cpuInfo, tracesFile, null);
        synchronized (mService) {
            // 7、  ANR，     
            if (isSilentAnr() && !isDebugging()) {
                kill("bg anr", true);
                return;
            }
            // 8、    
            // Set the app's notResponding state, and look up the errorReportReceiver
            makeAppNotRespondingLocked(activityShortComponentName,
                    annotation != null ? "ANR " + annotation : "ANR", info.toString());
            // 9、  ANR dialog，   handleShowAnrUi  
            Message msg = Message.obtain();
            msg.what = ActivityManagerService.SHOW_NOT_RESPONDING_UI_MSG;
            msg.obj = new AppNotRespondingDialog.Data(this, aInfo, aboveSystem);

            mService.mUiHandler.sendMessage(msg);
        }
  }

이벤트 로그 쓰기

main log 쓰기

tracesFile 생 성

ANR logcat 출력(콘 솔 에서 볼 수 있 음)

tracesFile 을 가 져 오지 않 으 면 SIGNAL 을 보 냅 니 다.QUIT 신호,수집 스 레 드 스 택 정보 프로 세 스 를 촉발 하여 traceFile

을 기록 합 니 다.

drapbox 로 출력

백 스테이지 ANR,프로 세 스 직접 죽 이기

오류 보고

ANR dialog 를 꺼 내 AppErrors\#handle ShowAnrUi 방법 을 호출 합 니 다.

ANR    ，   --》      
  Service，onCreate         Handler  10s   ，Service onCreate     ，         。
  Service onCreate      10s，           ，  ANR，  cpu、    ， ANR dialog

시스템 의 data/anr/trace.txt 파일 을 캡 처 하지만,고 버 전 시스템 은 루트 권한 이 있어 야 이 디 렉 터 리 를 읽 을 수 있 습 니 다.
ANRWatchDog github.com/SalomonBrys…
ANR 소스 라 이브 러 리 자동 검색
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