Android ANR分析trace檔案的產生流程詳情

前言

首先收集需要dump trace的程序並給對應程序傳送dump trace的訊號

1.當一些帶有超時機制的系統訊息（如：Service的建立）判定超時後，會呼叫系統服務AMS介面，收集ANR相關資訊並存檔（data/anr/trace, data/system/dropbox）

2.進入到AMS中，AppError會先進行篩選（1.當前程序正在進行dump流程 2.已經發生crash 3. 已經被系統kill 4.系統是否正在關機等情況），如果都不符合，則認為當前程序發生了anr。

3.接下來系統在判斷當前ANR程序對使用者是否可感知，然後開始統計與該程序由關聯的程序，或者一些系統核心服務程序的資訊（例如與應用互動的SurfaceFligner，System Server等系統程序），如果這些系統服務程序在響應時被阻塞，那麼將導致應用程序IPC通訊過程被卡死。接著獲取其他系統核心程序，因為這些服務程序是init程序直接建立的，並不在SystemServer或Zygote程序管理範圍。 >firstPids佇列：第一個是ANR程序，第二個是system_server，剩餘是所有persistent程序； Native佇列：是指/system/bin/目錄的mediaserver,sdcard 以及surfaceflinger程序； lastPids佇列: 是指mLruProcesses中的不屬於firstPids的所有程序。

4.在收集完第一步資訊後，接下來便開始統計各程序原生的更多資訊，如虛擬機器器資訊，java執行緒狀態及堆疊。首先會彈出一個ANR的對話方塊，然後向UI執行緒傳送SHOW_NOT_RESPONDING_MSG訊息

5.當UI執行緒收到該訊息後，會呼叫dumpStackTraces函數：

最重要的一點：向目標程序傳送SINAL_QUIT（程序中的Signal Catcher會進行阻塞檢測收集資訊後面講），firstPids列表中的程序, 兩個程序之間會休眠200ms, 可見persistent程序越多,則時間越長. top 5程序的traces過程中, 同樣是間隔200ms, 另外程序使用情況的收集也是比較耗時.

總結;

>將am_anr資訊輸出到EventLog(分析anr問題時先看該log) 獲取重要程序的資訊，java程序的，和native的程序 將ANR的Reason和CPU使用的情況輸出到main_log 在將CPU使用情況和程序的trace檔案資訊，在儲存到drpobox檔案下 向收集到的程序傳送SINAL_QUIT訊號。

接著分析最後一步向收集到的程序傳送訊號

（Android5.0之前是dump用的SuspendAll執行緒，收集資訊之後用ResumeAll恢復。在5.0之後採用的是checkPoint進行dump資訊）

發生ANR時，systemServer程序會執行dumpStackTraces函數，在該函數中發SIGQUIT訊號給對應的程序（上面有分析到） 處於安全考慮，程序之間是相互隔離的，即使系統程序也無法獲取其他程序的資訊，所以要藉助於IPC通訊，將指令傳送到目標程序，目標程序接收到訊息後，協助完成自身程序Dump資訊並行送給系統程序。Android P 流程：

1.一個程序接收到了SIGQIUT訊號的時候，SingaCatcher執行緒的WaitForSignal函數會返回接著會呼叫到HandlerSigQuit()函數。

2.hindleSigQuit（）函數為：

3.DumpForSigQuit（）函數：

這是讀取的資訊，但是什麼時候去讀取呢（什麼時候才能保證獲取到的卻是是需要的東西，例如GC資訊，當前分配了多少物件，這些列印一般都需要在suspend當前程序裡面的所有的執行緒），接下來先分析這個suspend過程：

這個掛起SupendAll實在Thread_list.cc中實現的，他的作用就是用來suspend當前程序裡面所有其他的執行緒（一般發生在GC，DumpForSigQuit等過程中）。SuspendAll過程實現最重要的就是ModifySupendCount(self，+1，false)這段語句他會修改對應Thread物件的suspend參照計數：

因為傳入的delta值是+1所以會先執行AtmoicSetFlag()利用原子操作設定了KSuspendRequest標誌位，代表當前這個執行緒有掛起請求。什麼時候會進行檢測這個標誌位呢?這裡涉及到了checkPoint的知識點最後講解（線上程執行中進行上下文切換（例如java執行緒轉換為Native執行緒）時就會執行CheckSuspend函數，這個函數才是真正的把當前執行緒suspend:

可以看到檢測到了KSuspendRequest標記就會執行FullSuspend函數，KSuspendRequest標誌位是用來dump執行緒的堆疊的，分析完了SuspendAll之後，再繼續分析FullSuspendCheck函數：

呼叫TransitionFromRunnableToSuspend()這個函數後，執行緒就進入了KSuspended狀態，然後在呼叫TransitionFromSuspendedToRunnablecpm函數從Suspend狀態切換到Runnable狀態的時候會阻塞在一個條件變數上，除非呼叫SuspendAll的執行緒接著又呼叫了ResumeAll（）函數，要不然這些執行緒就會一直被阻塞住。 4.現在就把SuspendAll的流程分析完了，但是dump執行緒堆疊的時候並不是在設定了掛起標誌位(KSuspendRequest)後執行的，與他相關的是另外一個標誌位KCheckpointRequest，接下來看一下Thread_list的Dump函數,這個函數會在Thread_list的DumpForSigQuit中會被呼叫到，也就是在Signal Cathcer執行緒處理SIGQUIT訊號的過程中。

這個函數先建立了一個叫DumpCheckPoint物件checkpoint，然後呼叫了RunCheckpoint將這個物件傳入，這個函數會返回現在處於Runnable狀態的執行緒個數，接著 呼叫了WaitForThreadsToRunThroughCheckpoint（）等待這些處於Runnable的執行緒都執行完DumpCheckpoint的Run函數，如果等待超時就會報錯。

接著分析RunCheckPoint函數，先看前一部分：

對於處於Runnable狀態的執行緒執行它的RequestCheckpoint函數會返回true，其他狀態的執行緒則會返回false。對於這些非Runnable狀態的執行緒就會像SuspendAll一樣會設定KSuspendRequest標誌位，後面狀態切換的時候就會檢查這個標誌位掛起。同事RunCheckPoint函數會把這些執行緒統計到suspend_count_modified_threads這個Vector變數中，在這個變數中的執行緒，Singal Catcher執行緒會主動觸發他們的dump堆疊過程。接下來再看看這個RequestCheckpoint函數

最後一行設定kCheckpointRequest標誌位，在剛才執行緒切換執行狀態時會執行CheckSuspend函數在檢測kCheckpointRequest標誌位的時候會執行RunCheckpointFunction函數，接著會執行這個checkpoints裡面元素的run函數：

(這個儲存的其實就是Thread中的RequestCheckpoint在這裡不僅設定了標誌位還把引數設定為元素的值，這個引數就是Dump裡面呼叫RunCheckpoint傳過來的，其實就是DumpCheckpoint)。 ,所以也就是執行DumpCheckpoint的run函數：

其實就是呼叫了Thread的Dump函數，執行緒的java堆疊，Native堆疊和Kernel堆疊就是在這裡列印的，剛才說對於處於Runnable狀態的執行緒是通過呼叫他們的RequestCkeckPoint函數，然後它們自己去dump當前堆疊的，而那些不處於Runnable狀態的執行緒則是新增到了一個Vector的變數中，接著就分析RunCheckPoint函數的第二部分：

對於這些不是Runnable狀態的執行緒，他們可能不會主動去呼叫Run函數，所以只能有Signal Catcher執行緒去幫他們Dump，至於DumpCheckpoint的Run函數的功能和Runnable狀態的執行緒是一樣的，都是列印執行緒堆疊，並且最後修改參照計數讓這些執行緒在切換狀態時繼續執行。

總結：

>1.SingalCatcher執行緒接收到訊號後，首先Dump當前虛擬機器器有關資訊（記憶體狀態。物件，載入class，GC等相關資訊） 2.接下來會設定每個執行緒的標記為（check_point），和請求執行緒狀態（suspend）。當執行緒執行過程中進行上下文切換時，會檢查該標記。如果發現有掛起請求，會將自己主動掛起。等到所有執行緒都掛起之後，SingalCatcher執行緒開始遍歷Dump各個執行緒的堆疊和執行緒資料後再喚醒執行緒。如果某個執行緒一直無法掛起導致超時，那麼本次Dump流程失敗丟擲異常.

大致流程（Android5.0之前）：

checkPoint：

先講解safePoint，對於ART編譯的程式碼，可以定期輪詢當前Runtime來確認是否需要執行某些特定程式碼；可以認為這些輪詢時的點，就是safepoint；safepoint可以用來實現暫定一個java執行緒，也可以用來實現Checkpoint機制； 例： 當正在執行java程式碼的執行緒A執行到safepoint時，會執行CheckSuspend函數，在發現當前執行緒有 checkpoint request時， 會在這個點執行執行緒的CheckPoint函數；如果發現當前執行緒有suspend request時，會進行SuspendCheck，使得執行緒進入Suspend狀態（暫停）； 所以說，ART CheckPoint應該是safepoint的一個功能實現；

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