android crash 问题 crash for andorid

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langrisser 2023-08-17 23:46:43

文章标签 android crash 问题 android java Android App 文章分类 Android 移动开发

什么是Crash？

App Crash全称Application crash, 对于Crash可分为Java Crash和Native Crash。

对于Crash所有的Android App开发者都会遇到，那么为什么会出现Crash呢?系统又是如何处理Crash的呢? 例如，在开发中大家经常使用try…catch语句来进行异常捕获，但还是会有一些异常是在运行中动态产生的，这些没有被有效捕获的异常就是导致应用Crash的原因。

小结：Crash是由于代码异常而导致App非正常退出现象，也就是我们常说的崩溃

系统的Crash 处理过程

1.1 Java Crash 产生过程

android crash 问题 crash for andorid_android

上图是Android App启动时序图，我们想要探知的Crash秘密就存在于ZygoteInit.zygoteInit()函数中。下面让我们一起来看一下它的内部实现。

public static final Runnable zygoteInit(int targetSdkVersion, long[] disabledCompatChanges,
            String[] argv, ClassLoader classLoader) {
       //重定向的System.out和System.err到Android日志
        RuntimeInit.redirectLogStreams();
       // **重点关注** 用于初始化一些App运行期间需要用到的配置
        RuntimeInit.commonInit();
       // 调用Native方法进行初始化
        ZygoteInit.nativeZygoteInit();
      	...
    }

可以看到zygoteInit 是一个组装函数，下面让我们一探隐藏在内部的RuntimeInit.commonInit()函数。

protected static final void commonInit() {
        // LoggingHandler 用于组装异常信息并打印
        LoggingHandler loggingHandler = new LoggingHandler();
        // API 30 开始加入RuntimeHooks。RuntimeHooks.setUncaughtExceptionPreHandler（）内部调用了Thread.setUncaughtExceptionPreHandler()
        RuntimeHooks.setUncaughtExceptionPreHandler(loggingHandler);
        // KillApplicationHandler 用于弹出Dialog并杀死进程
        Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler(new KillApplicationHandler(loggingHandler));
		...
    }

所以当Android App发生未被捕获的异常发生时会终止线程，此时系统便会调用UncaughtExceptionHandler，告诉它被出错的线程以及对应的异常，然后便会调用uncaughtException函数.如果UncaughtExceptionHandler没有被设置，则会调用对应线程组的DefaultUncaughtExceptionHandler。

Thread.setUncaughtExceptionPreHandler覆盖所有线程，会在DefaultUncaughtExceptionHandler之前调用，只能在Android Framework内部调用该方法.
Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler在任意线程中设置即可作为所有线程的默认异常处理，可以在应用层调用，每次调用传入的Thread.UncaughtExceptionHandler都会替换上一次的.
new Thread().setUncaughtExceptionHandler()只可以处理当前线程的异常，如果有Thread设置了UncaughtExceptionHandler，则在当前线程不会再使用全局的DefaultUncaughtExceptionHandler.

LoggingHandler.Java

private static class LoggingHandler implements Thread.UncaughtExceptionHandler {
 		// 用于标识是否已触发处理逻辑
        public volatile boolean mTriggered = false;
        @Override
        public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
            mTriggered = true;
          	// 如果 KillApplicationHandler.uncaughtException（）已经被触发了则不再继续执行
            if (mCrashing) return;
            // 判断是否为系统进程，mApplicationObject == null,一定不是普通的app进程. 但是除了system进程, 也有可能是shell进程, 即通过app_process + 命令参数 的方式创建的进程
            if (mApplicationObject == null && (Process.SYSTEM_UID == Process.myUid())) {
                Clog_e(TAG, "*** FATAL EXCEPTION IN SYSTEM PROCESS: " + t.getName(), e);
            } else {
                StringBuilder message = new StringBuilder();
                message.append("FATAL EXCEPTION: ").append(t.getName()).append("\n");
                final String processName = ActivityThread.currentProcessName();
                if (processName != null) {
                    message.append("Process: ").append(processName).append(", ");
                }
                message.append("PID: ").append(Process.myPid());
                Clog_e(TAG, message.toString(), e);
            }
        }
    }

当system进程Crash的信息：

以*** FATAL EXCEPTION IN SYSTEM PROCESS [线程名]为开头;
在第二行开始输出发生Crash时的调用栈信息；

其他进程Crash时的信息：

以FATAL EXCEPTION: [线程名] 为开头
在第二行输出 Process: [进程名], PID: [进程id]；
第三行开始输出发生Crash时的调用栈信息;

KillApplicationHandler.Java

private static class KillApplicationHandler implements Thread.UncaughtExceptionHandler {
        // 内部持有LoggingHandler用于输出异常信息。
        private final LoggingHandler mLoggingHandler;
        public KillApplicationHandler(LoggingHandler loggingHandler) {
            this.mLoggingHandler = Objects.requireNonNull(loggingHandler);
        }
        
        @Override
        public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
            try {
            // 触发异常信息记录
                ensureLogging(t, e);
                //避免在处理崩溃信息时发生异常导致无限重入
                if (mCrashing) return;
                mCrashing = true;
				//进行意外停止分析
                if (ActivityThread.currentActivityThread() != null) {
                    ActivityThread.currentActivityThread().stopProfiling();
                }
                // 在此处弹出弹窗并杀死所在进程 **核心 见小节1.2** 
                ActivityManager.getService().handleApplicationCrash(
                        mApplicationObject, new ApplicationErrorReport.ParcelableCrashInfo(e));
            } catch (Throwable t2) {
              ...
            } finally {
                // 通过finally语句块保证能执行并彻底杀掉Crash进程。当Crash进程被杀后，并没有完全结束，还有Binder死亡通知的流程还没有处理完成。
                Process.killProcess(Process.myPid());
                System.exit(10);
            }
        }
        private void ensureLogging(Thread t, Throwable e) {
           // 调用mLoggingHandler组装并打印异常信息
        }
    }

上面的代码注释很详细就不再赘述了。现在我们可以总结一下Android Crash的特点：

1. 一般情况下程序出错时会弹出提示框；
2. 程序所在进程被杀死，JVM虚拟机退出；
3. 系统提供了捕获Crash的接口；
4. 由Java 层代码引发的Java Crash 较容易捕获分析；
5. 有C++ 层代码引发的Native Crash 一般的工具不能将其捕获；

1.2 发生Crash 时系统都做了什么？

在上一节中我们详细的梳理了Android Crash的产生过程，其中在KillApplicationHandler .uncaughtException()函数中我们看到了ActivityManager.getService().handleApplicationCrash()这样一个函数，其实这才是Android系统在发生Crash时所做事情的核心入口，接下来我们就将对其展开讲解。

我们先来看一下处理Crash的流程图：

android crash 问题 crash for andorid_android crash 问题_02

ActivityManager.getService()返回的是ActivityManagerProxy实例（简称AMP），AMP经过binder调用最终交给ActivityManagerService(简称AMS)中相应的方法去处理，故接下来调用的是AMS.handleApplicationCrash()。

1.2.1 AMS.handleApplicationCrash()

public void handleApplicationCrash(IBinder app,
            ApplicationErrorReport.ParcelableCrashInfo crashInfo) {
        // 获取进程对象，见1.2.2小节
        ProcessRecord r = findAppProcess(app, "Crash");
        final String processName = app == null ? "system_server"
                : (r == null ? "unknown" : r.processName);
        // 见1.2.3小节        
        handleApplicationCrashInner("crash", r, processName, crashInfo);
    }

关于进程名(processName)：

当远程IBinder对象为空时，则进程名为system_server；
当远程IBinder对象不为空，且ProcessRecord为空时，则进程名为unknown;
当远程IBinder对象不为空，且ProcessRecord不为空时，则进程名为ProcessRecord对象中相应进程名。

1.2.1 AMS.findAppProcess()

private ProcessRecord findAppProcess(IBinder app, String reason) {
        if (app == null) {
            return null;
        }

        synchronized (this) {
            return 找到app对应的进程信息，如果没找到会返回Null;
        }
    }

1.2.3 AMS.handleApplicationCrashInner()

void handleApplicationCrashInner(String eventType, ProcessRecord r, String processName,
            ApplicationErrorReport.CrashInfo crashInfo) {
 		//将Crash信息写入到 Event log
    	EventLog.writeEvent(EventLogTags.AM_CRASH,...);
    	//将错误信息添加到 DropBox
    	addErrorToDropBox(eventType, r, processName, null, null, null, null, null, crashInfo);
    	// 见1.2.4
    	mAppErrors.crashApplication(r, crashInfo);
    }

addErrorToDropBox是将Crash的信息输出到目录/data/system/dropbox。例如system_server的dropbox文件名为system_server_crash@时间戳.txt

1.2.4 AppErrors.crashApplication()

void crashApplication(ProcessRecord r, ApplicationErrorReport.CrashInfo crashInfo) {
       	//清除远程调用者uid和pid信息，并保存到origId
       	final int callingPid = Binder.getCallingPid();
        final int callingUid = Binder.getCallingUid();
        final long origId = Binder.clearCallingIdentity();
        try {
        	if(存在ActivityController,比如monkey){
        		// 调用monkey的appCrashed
        		retutn;
        	}
        	  // 见1.2.5
        	if (!makeAppCrashingLocked()) {
            	Binder.restoreCallingIdentity(origId);
            	return;
        	}
        	...
        	//发送消息SHOW_ERROR_MSG，弹出提示crash的对话框，等待用户选择【见小节10】
        	mUiHandler.sendMessage(msg);
        	//进入阻塞等待，直到用户选择crash对话框
    		int res = result.get();
        } finally {
        	//恢复远程调用者uid和pid
            Binder.restoreCallingIdentity(origId);
        }
    }

此方法主要做的两件事：

调用makeAppCrashingLocked，继续处理Crash流程；
发送消息，弹出提示Crash的对话框，等待用户选择；

1.2.5 AppErrors.makeAppCrashingLocked()

private boolean makeAppCrashingLocked(ProcessRecord app,
            String shortMsg, String longMsg, String stackTrace, AppErrorDialog.Data data) {
        app.setCrashing(true);
        //封装crash信息到crashingReport对象
        app.crashingReport = generateProcessError(app,
                ActivityManager.ProcessErrorStateInfo.CRASHED, null, shortMsg, longMsg, stackTrace);
        //  见1.2.6
        app.startAppProblemLocked();
        // 停止屏幕冻结 见1.2.7 
        app.getWindowProcessController().stopFreezingActivities();
        // 见1.2.8 
        return handleAppCrashLocked(app, "force-crash" /*reason*/, shortMsg, longMsg, stackTrace,
                data);
    }

1.2.6 ProcessRecord.startAppProblemLocked()

void startAppProblemLocked() {
       ComponentName errorReportReceiver = null;
        for (int userId : mService.mUserController.getCurrentProfileIds()) {
            if (this.userId == userId) {
              	// 获取获取当前用户下的Crash应用的 ErrorReceiver(需要在系统的设置中的错误报告功能开启时才会有值)
                errorReportReceiver = ApplicationErrorReport.getErrorReportReceiver(
                        mService.mContext, info.packageName, info.flags);
            }
        }
        //调用AMS忽略当前app的广播接收
        mService.skipCurrentReceiverLocked(this);
    }

此方法主要做的两件事：

如果开启了错误报告功能，获取广播接收器的组件名称；
忽略发生Crash应用的所有广播接收；

1.2.7 ProcessRecord.stopFreezingActivities()

public void stopFreezingActivities(boolean force) {
  ...
  //其中activities类型为ArrayList<ActivityRecord>，停止进程里所有的Activity
  int i = activities.size();
    while (i > 0) {
        i--;
        activities.get(i).stopFreezingScreenLocked(true); 
    }
}

public void stopFreezingScreenLocked(boolean force) {
	// appToken是WindowManager的token。 见1.7.9
	WMS.stopAppFreezingScreen(appToken, force);
}

1.2.8 AppErrors.handleAppCrashLocked()

boolean handleAppCrashLocked(ProcessRecord app, String reason, String shortMsg, String longMsg, String stackTrace) {
    if(同一进程在1分钟内连续两次crash){
    	if(不是persistent进程){
    		// ActivityStackSupervisor 简称ASS
    		ASS.handleAppCrashLocked, 直接结束该应用所有activity
    		AMS.removeProcessLocked，杀死该进程以及同一个进程组下的所有进程
    	}
    	ASS.resumeTopActivitiesLocked，恢复栈顶第一个非finishing状态的activity
    }else{
    	ASS.finishTopRunningActivityLocked，执行结束栈顶正在运行activity
    }
}

1.2.9 WMS.stopFreezingScreenLocked()

public void stopFreezingScreen() {
    if (权限检查) {
        throw new SecurityException("Requires FREEZE_SCREEN permission");
    }
 
    synchronized(mWindowMap) {
     	1. 处理屏幕旋转相关逻辑；
	 	2. 移除冻屏的超时消息；
	 	3. 屏幕旋转动画的相关操作;
	 	4. 使能输入事件分发功能；
	 	5. display冻结时，执行gc操作；
	 	6. 更新当前的屏幕方向；
	 	7. 发送configuraion改变的消息。
    }
}

1.2.10 AMS.UiHandler

final class UiHandler extends Handler {
    public void handleMessage(Message msg) {
        switch (msg.what) {
        case SHOW_ERROR_MSG: 
		   1. 创建提示crash对话框，等待用户选择，5分钟操作等待。
		   2. 阻塞等待用户选择，当用户不做任何选择5分钟超时后，默认选择“确定”，当手机休眠时也默认选择“确定”
		 break;
        ...
    }
}

1.3 总结

本文主要结合源码，详细介绍了App Crash后系统的处理流程：

1.首先发生Crash所在进程，在创建之初便准备好了DefaultUncaughtHandler，用来来处理Uncaught Exception，并输出当前Crash基本信息；
2. 调用当前进程中的AMP.handleApplicationCrash；经过binder ipc机制，传递到system_server进程；
3. 接下来，进入system_server进程，调用binder服务端执行AMS.handleApplicationCrash；
4. 从mProcessNames查找到目标进程的ProcessRecord对象；并将进程crash信息输出到目录/data/system/dropbox；
5. 执行makeAppCrashingLocked
如果开启了错误报告功能，创建当前用户下的Crash应用的ErrorReceiver，并忽略当前应用的广播；
停止当前进程中所有Activity中的WMS的冻结屏幕消息，并执行相关一些屏幕相关操作；
6. 执行handleAppCrashLocked方法，
当1分钟内同一进程连续Crash两次时，且非persistent进程，则直接结束该应用所有Activity，并杀死该进程以及同一个进程组下的所有进程。然后再恢复栈顶第一个非finishing状态的Activity;
当1分钟内同一进程连续crash两次时，且persistent进程，，则只执行恢复栈顶第一个非finishing状态的Activity;
当1分钟内同一进程未发生连续Crash两次时，则执行结束栈顶正在运行Activity的流程。
7. 通过UiHandler发送消息SHOW_ERROR_MSG，弹出Crash对话框；
8. system_server进程执行完成。回到Crash进程开始执行杀掉当前进程的操作；
9. 当Crash进程被杀，通过binder死亡通知，告知system_server进程来执行appDiedLocked()；
10. 最后，执行清理应用相关的activity/service/ContentProvider/receiver组件信息。

这基本就是整个应用Crash后系统的执行过程。

小知识：
当60s内连续Crash两次的非persistent进程时，被认定为bad进程：那么如果第3次从后台启动该进程(Intent.getFlags来判断)，则会拒绝创建进程；
当Crash次数达到两次的非persistent进程发生Crash时，则再次杀该进程，随后即便允许自启的Service也会在被杀后拒绝再次启动。

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