Android 信号处理面面观

首先澄清,本文讨论的信号是 Linux 软中断信号,而不是手机状态条里面用于显示当前手机通信强度的那个信号。 本文是 增量型博客,内容会不断更新,请改话题感兴趣的朋友偶尔可以再回头来看看更新的内容。

我们知道,Unix系统里信号是一种软中断。尽管本身存在缺陷(后面会讨论到),但是作为Unix系统重要的异步事件处理方式之一,在Unix系统 中发挥重要的作用。可以说,所有Unix系统(包括Linux)都不可能忽略信号的支持。 Android 本质上也是个在 Linux 系统,自然也少不了对 信号处理的支持。

但我们也知道,Android和其他Linux系统一个很大的差异就是增加了虚拟机的支持(Dalvik vm),所有的应用程序都会在虚拟机实例里运行 (当然,虚拟机实例还是在传统的进程里运行)。为了更好的支持应用程序的开发和调试,Android对信号的处理增加了额外的逻辑(下面会详细讨论到)。 这也使得 Android系统中信号的处理行为和传统的Linux系统有所区别。 很多朋友,在开始接触 Android信号处理时,可能也会碰到一些困惑。尽管其实答案很简答, 但是网上这方面的资料少,还是需要花不少时间去摸透。 本文写作的目的就是试图 将 android信号处理的方方面面呈现给大家。 让大家在最短的时间内掌握android信号处理的知识,并学以致用。

虽然,android 信号处理并不复杂,但是如果用一篇文章还真难以描述清楚而又有条理。所以对信号处理打算分几部分讨论:

1. 概述  就是本文。 简述 Android 系统对信号处理的概貌,并说明测试环境。

2. 信号产生。讨论 android信号的产生原因以及最简单的测试方法。

3. 信号处理。 讨论Android系统对传统的信号处理的扩展是怎么实现的。

4. 应用扩展。 讨论在实际开发中,怎样利用android信号机制为我们服务。

请读者先看看自己对 Android信号处理的了解程度再决定是否需要 花时间关注该系列的博文。以下是几个相关的问题:

1. Android信号处理比起传统的linux系统(如 Ubuntu)有什么区别么?

2. Android信号来源于哪里?怎样用最简单的方式产生信号,并测试信号处理的行为。?怎样才能最快的分析有信号处理产生的问题?

3. Android是如何实现对传统信号处理的扩展。

4. 我们日常开发中,Android信号处理机制可以帮助我们处理那类问题?

如果你能回答全部问题,恭喜你。你对Android信号处理的理解别我深(请留下联系方式,有事我好请教你)。如果有些问题你不能回答,这个系列的文章正是帮你补充这方面的知识。

本文的测试环境是:

模拟器: Ubuntu 11.04 运行 最新的Android 4.0.1 模拟器 (搭配相关的环境请看 Android4.0.1 源码下载,模拟器编译和运行  一文)

手机: Droid3 with android 2.3.6

平板: Xoom2 with android 3.2

除非有行为上得差异,否则所有测试结果都将出自 模拟器(方便,呵呵)

对了,上面提到的传统信号处理模型的缺陷,主要是有如下几个点:

1. 难以扩展。 这可能是历史原因造成的,早期信号处理模型中,为了效率和方便,大多使用整型位码来表示某一信号。而总数控制在32位之内。大多数已经有明确的含义,而大多只提供 SIGUSR1 和 SIGUSR2供用户使用。

2. 某些情境下的行为不可靠。比如相同的信号连续到达后,大多只作为一个信号处理。也就是说你只能知道该信号是否到达,而不能确定到达了一个还是是个。

对于,缺陷1,似乎没有什么好办法(总不能另外造出信号类型啊)。而可行的方法就是重用这两个信号。

对于缺陷2,如果需要连续产生相同的信号而又要处理,可以在期间加入延迟。后面会看到 Android就是这么做的。

如果有问题想讨论或纠正我的错误,请留言。我会尽快回复,或者直接在正文中增加改话题的讨论。谢谢。

传统 Unix系统的信号定义和行为

所有的符合Unix规范(如POSIX)的系统都统一定义了SIGNAL的数量、含义和行为。 作为Linux系统,Android自然不会更改SIGNAL的定义。在Android代码中,signal的定义一般在 signum.h (prebuilt/linux-x86/toolchain/i686-linux-glibc2.7-4.4.3/sysroot/usr/include/bits/signum.h)中:

1. /* Signals.  */   
2. #define SIGHUP      1   /* Hangup (POSIX).  */     
3. #define SIGINT      2   /* Interrupt (ANSI).  */     
4. #define SIGQUIT     3   /* Quit (POSIX).  */     
5. #define SIGILL      4   /* Illegal instruction (ANSI).  */    
6. #define SIGTRAP     5   /* Trace trap (POSIX).  */     
7. #define SIGABRT     6   /* Abort (ANSI).  */     
8. #define SIGIOT      6   /* IOT trap (4.2 BSD).  */     
9. #define SIGBUS      7   /* BUS error (4.2 BSD).  */     
10. #define SIGFPE      8   /* Floating-point exception (ANSI).  */    
11. #define SIGKILL     9   /* Kill, unblockable (POSIX).  */    
12. #define SIGUSR1     10  /* User-defined signal 1 (POSIX).  */    
13. #define SIGSEGV     11  /* Segmentation violation (ANSI).  */    
14. #define SIGUSR2     12  /* User-defined signal 2 (POSIX).  */    
15. #define SIGPIPE     13  /* Broken pipe (POSIX).  */     
16. #define SIGALRM     14  /* Alarm clock (POSIX).  */     
17. #define SIGTERM     15  /* Termination (ANSI).  */     
18. #define SIGSTKFLT   16  /* Stack fault.  */    
19. #define SIGCLD      SIGCHLD /* Same as SIGCHLD (System V).  */    
20. #define SIGCHLD     17  /* Child status has changed (POSIX).  */    
21. #define SIGCONT     18  /* Continue (POSIX).  */     
22. #define SIGSTOP     19  /* Stop, unblockable (POSIX).  */    
23. #define SIGTSTP     20  /* Keyboard stop (POSIX).  */    
24. #define SIGTTIN     21  /* Background read from tty (POSIX).  */    
25. #define SIGTTOU     22  /* Background write to tty (POSIX).  */    
26. #define SIGURG      23  /* Urgent condition on socket (4.2 BSD).  */    
27. #define SIGXCPU     24  /* CPU limit exceeded (4.2 BSD).  */    
28. #define SIGXFSZ     25  /* File size limit exceeded (4.2 BSD).  */    
29. #define SIGVTALRM   26  /* Virtual alarm clock (4.2 BSD).  */    
30. #define SIGPROF     27  /* Profiling alarm clock (4.2 BSD).  */    
31. #define SIGWINCH    28  /* Window size change (4.3 BSD, Sun).  */    
32. #define SIGPOLL     SIGIO   /* Pollable event occurred (System V).  */    
33. #define SIGIO       29  /* I/O now possible (4.2 BSD).  */    
34. #define SIGPWR      30  /* Power failure restart (System V).  */    
35. #define SIGSYS      31  /* Bad system call.  */     
36. #define SIGUNUSED   31


我们知道,信号处理的方式一般有三种:

1. 忽略  接收到信号后不做任何反应。

2. 自定义  用自定义的信号处理函数来执行特定的动作

3. 默认  接收到信号后按默认得行为处理该信号。 这是多数应用采取的处理方式。


而 传统 UNIX系统对以上信号的默认处理如下图所示 (来自 APUT ):

android 信号源按键对应的值 android的信号信息_信号处理

Android 系统 信号处理的行为

我们知道,信号处理的行为是以进程级的。就是说不同的进程可以分别设置不同的信号处理方式而互不干扰。同一进程中的不同线程虽然可以设置不同的信号屏蔽字,但是却共享相同的信号处理方式 (也就是说 在一个线程里改变信号处理方式,将作用于该进程中的所有线程)。


Android也是Linux系统。所以其信号处理方式不会有本质的改变。但是为了开发和调试的需要,android对一些信号的处理定义了额外的行为。 下面是这些典型的信号在Android系统上的行为:

1. SIGQUIT ( 整型值为 3)

上面的表10-1显示,传统UNIX系统应用,对SIGQUIT信号的默认行为是 "终止 + CORE"。也就是产生core dump文件后,立即终于运行。

Android Dalvik应用收到该信号后,会 打印改应用中所有线程的当前状态,并且并不是强制退出。这些状态通常保存在一个特定的叫做trace的文件中。一般的路径是/data/anr/trace.txt. 下面是一个典型的trace文件的内容:

1. ----- pid 503 at 2011-11-21 21:59:12 -----   
2. Cmd line: com.android.phone   
3.    
4. DALVIK THREADS:   
5. (mutexes: tll=0 tsl=0 tscl=0 ghl=0 hwl=0 hwll=0)   
6. "main" prio=5 tid=1 NATIVE   
7.   | group="main" sCount=1 dsCount=0 obj=0x400246a0 self=0x12770   
8.   | sysTid=503 nice=0 sched=0/0 cgrp=default handle=-1342909272   
9.   | schedstat=( 15165039025 12197235258 23068 ) utm=182 stm=1334 core=0   
10.   at android.os.MessageQueue.nativePollOnce(Native Method)   
11.   at android.os.MessageQueue.next(MessageQueue.java:119)   
12.   at android.os.Looper.loop(Looper.java:122)   
13.   at android.app.ActivityThread.main(ActivityThread.java:4134)   
14.   at java.lang.reflect.Method.invokeNative(Native Method)   
15.   at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:491)   
16.   at com.android.internal.os.ZygoteInit$MethodAndArgsCaller.run(ZygoteInit.java:841)   
17.   at com.android.internal.os.ZygoteInit.main(ZygoteInit.java:599)   
18.   at dalvik.system.NativeStart.main(Native Method)   
19.    
20. "Thread-29" prio=5 tid=24 WAIT   
21.   | group="main" sCount=1 dsCount=0 obj=0x406f0d50 self=0x208c18   
22.   | sysTid=1095 nice=0 sched=0/0 cgrp=default handle=2133304   
23.   | schedstat=( 9521483 7029937750 720 ) utm=0 stm=0 core=0   
24.   at java.lang.Object.wait(Native Method)   
25.   - waiting on <0x406f0d50> (a com.motorola.android.telephony.cdma.OemCdmaTelephonyManager$Watchdog)   
26.   at java.lang.Object.wait(Object.java:361)   
27.   at com.motorola.android.telephony.cdma.OemCdmaTelephonyManager$Watchdog.run(OemCdmaTelephonyManager.java:229)   
28.    
29. "FileObserver" prio=5 tid=23 NATIVE   
30.   | group="main" sCount=1 dsCount=0 obj=0x4068b2f8 self=0x1ed278   
31.   | sysTid=909 nice=0 sched=0/0 cgrp=default handle=2019248   
32.   | schedstat=( 11810291 7018493670 720 ) utm=0 stm=0 core=0   
33.   at android.os.FileObserver$ObserverThread.observe(Native Method)   
34.   at android.os.FileObserver$ObserverThread.run(FileObserver.java:88)   
35.    
36. "android.hardware.SensorManager$SensorThread" prio=5 tid=22 NATIVE   
37.   | group="main" sCount=1 dsCount=0 obj=0x406bbd90 self=0x1b2ec0   
38.   | sysTid=869 nice=-8 sched=0/0 cgrp=default handle=1974064   
39.   | schedstat=( 3014251483 8295989933 15621 ) utm=171 stm=128 core=0   
40.   at android.hardware.SensorManager.sensors_data_poll(Native Method)   
41.   at android.hardware.SensorManager$SensorThread$SensorThreadRunnable.run(SensorManager.java:498)   
42.   at java.lang.Thread.run(Thread.java:1020)   
43. ...   
 
该文件包好很多重要的信息,可以说明在发生异常是,当前进程的状态 (后面有单独的一篇文章分析改文件) 

2. 对于很多其他的异常信号 (SIGILL, SIGABRT, SIGBUS, SIGFPE, SIGSEGV, SIGSTKFLT ), Android进程 在退出前,会生成 tombstone文件。记录该进程退出前的轨迹。一个典型的tombstone文件内容如下: 
 
1. *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** ***   
2. Build fingerprint: 'verizon/pasteur/pasteur:3.2.2/1.6.0_241/eng.drmn68.20111115.094123:eng/test-keys'   
3. pid: 181, tid: 322  >>> /system/bin/mediaserver <<<   
4. signal 8 (SIGFPE), code 0 (?), fault addr 000000b5   
5.  r0 00000000  r1 00000008  r2 ffffffff  r3 00000020   
6.  r4 00000008  r5 00000000  r6 000000a5  r7 00000025   
7.  r8 662f9c00  r9 662f9c00  10 00000001  fp 00000000   
8.  ip aff17699  sp 4057f9dc  lr aff176a7  pc aff0c684  cpsr 00000010   
9.  d0  6f762f6f69647502  d1  0000562202000000   
10.  d2  0000000400000300  d3  400120dc00000000   
11.  d4  0000000000000000  d5  0000000000000000   
12.  d6  3ce449db86666666  d7  3e4ccccd3e4ccccd   
13.  d8  000000000035c6a8  d9  000000000035c6a8   
14.  d10 0000000000000000  d11 0000000000000000   
15.  d12 0000000000000000  d13 0000000000000000   
16.  d14 0000000000000000  d15 0000000000000000   
17.  d16 0000000000000000  d17 3e582f8f86b6a000   
18.  d18 3fe0000000000000  d19 3fe000000c17c7c3   
19.  d20 3f11504c292739d4  d21 bebbb371092382c4   
20.  d22 3ff0000000000000  d23 3ff43d135cda918c   
21.  d24 3e66376972bea4d0  d25 0000000000000000   
22.  d26 0000000000000000  d27 0000000000000000   
23.  d28 0000000000000000  d29 0000000000000000   
24.  d30 0000000000000000  d31 0000000000000000   
25.  scr 20000010   
26.    
27.          #00  pc 0000c684  /system/lib/libc.so (kill)   
28.          #01  pc 000176a4  /system/lib/libc.so (raise)   
29.    
30. libc base address: aff00000   
31.    
32. code around pc:   
33. aff0c664 e2601000 e0100001 116f0f10 12600020    
34. aff0c674 e12fff1e e92d50f0 e3a07025 ef000000    
35. aff0c684 e8bd50f0 e1b00000 512fff1e ea00ade7    
36. aff0c694 e92d50f0 e3a070ee ef000000 e8bd50f0    
37. aff0c6a4 e1b00000 512fff1e ea00ade0 f5d0f000    
38.    
39. code around lr:   
40. aff17684 00029e2e 461cb537 e9cd17dd f7f34500    
41. aff17694 bd3eef02 4604b510 ed5ef7f3 f7f44621    
42. aff176a4 bd10efea 49034602 2300b510 f7f44802    
43. aff176b4 bd10edf6 28121969 fee1dead 2400b513    
44. aff176c4 94019400 ec9cf7f4 bf00bd1c 4c11b570    
45.    
46. stack:   
47.     4057f99c  a2b6fd15  /system/lib/libstagefright.so   
48.     4057f9a0  00000000     
49.     4057f9a4  a2b6fe51  /system/lib/libstagefright.so   
50.     4057f9a8  000fb02c     
51.     4057f9ac  a2b6fde7  /system/lib/libstagefright.so   
52.     4057f9b0  4057fa14     
53.     4057f9b4  000fb030     
54.     4057f9b8  00000000     
55.     4057f9bc  a2b6fe79  /system/lib/libstagefright.so   
56.     4057f9c0  000fafe0     
57.     4057f9c4  00000000     
58.     4057f9c8  4057fa14     
59.     4057f9cc  a2b6fe59  /system/lib/libstagefright.so   
60.     4057f9d0  00000001     
61.     4057f9d4  a801e509  /system/lib/libutils.so   
62.     4057f9d8  4057fa14     
63. #01 4057f9dc  00000008     
64.     4057f9e0  00000000     
65.     4057f9e4  000000a5     
66.     4057f9e8  00000000     
67.     4057f9ec  aff17699  /system/lib/libc.so   
68.     4057f9f0  aff176a7  /system/lib/libc.so   
69.     4057f9f4  00000000     
70.     4057f9f8  aff0e154  /system/lib/libc.so   
71.     4057f9fc  00000000     
72.     4057fa00  aff0cf84  /system/lib/libc.so   
73.     4057fa04  aff0cf94  /system/lib/libc.so   
74.     4057fa08  00000000     
75.     4057fa0c  000000a5     
76.     4057fa10  00000000     
77.     4057fa14  aff0fca4  /system/lib/libc.so   
78.     4057fa18  662f9c00     
79.     4057fa1c  000000a5     
80.     4057fa20  00000000     
81. --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- ---   
82. pid: 181, tid: 181   
83.  r0 fffffe00  r1 c0186201  r2 be8b8b98  r3 be8b8b94   
84.  r4 0000f5e0  r5 0000f5b0  r6 0000f610  r7 00000036   
85.  r8 00000001  r9 0000f5cc  10 0000f5b8  fp 00000000   
86.  ip a812336c  sp be8b8b78  lr aff25e19  pc aff0b680  cpsr 80000010   
87.  d0  000f891000000000  d1  00000004be8b8b00   
88.  d2  0069006400650000  d3  00410049002e0000   
89.  d4  0000000000000000  d5  0000000000000000   
90.  d6  4208000041880000  d7  0000000041a00000   
91.  d8  0000000000000000  d9  0000000000000000   
92.  d10 0000000000000000  d11 0000000000000000   
93.  d12 0000000000000000  d13 0000000000000000   
94.  d14 0000000000000000  d15 0000000000000000   
95.  d16 0000000000000000  d17 0000000000000000   
96.  d18 4000000000000000  d19 3fcce7359d4792d9   
97.  d20 3f11504c292739d4  d21 bebbb371092382c4   
98.  d22 3ff0000000000000  d23 3ff43d135cda918c   
99.  d24 3e66376972bea4d0  d25 0000000000000000   
100.  d26 0000000000000000  d27 0000000000000000   
101.  d28 0000000000000000  d29 0000000000000000   
102.  d30 0000000000000000  d31 0000000000000000   
103.  scr 60000010   
104.    
105.          #00  pc 0000b680  /system/lib/libc.so (__ioctl)   
106.          #01  pc 00025e16  /system/lib/libc.so (ioctl)   
107.          #02  pc 00016202  /system/lib/libbinder.so (_ZN7android14IPCThreadState14talkWithDriverEb)   
108.          #03  pc 00016afc  /system/lib/libbinder.so (_ZN7android14IPCThreadState14joinThreadPoolEb)   
109.          #04  pc 00008a94  /system/bin/mediaserver   
110.          #05  pc 00014aa0  /system/lib/libc.so (__libc_init)   
111.    
112. libc base address: aff00000   
113.    
114. code around pc:   
115. aff0b660 ef000000 e8bd0090 e1b00000 512fff1e    
116. aff0b670 ea00b1ef e92d0090 e3a07036 ef000000    
117. aff0b680 e8bd0090 e1b00000 512fff1e ea00b1e8    
118. aff0b690 e92d0090 e3a07091 ef000000 e8bd0090    
119. aff0b6a0 e1b00000 512fff1e ea00b1e1 e92d0090    
120. ...   
 
可以看出,它同样包含很多重要的信息(特别是 stack )来帮助我们查找异常的原因。分析tombstone的方法,将单独成篇。 

Android信号的产生和测试 
我们看到,多数signal的产生是由于某种内部错误。我们在在开发过程中,当然也可以通过系统调用故意生成signal给某进程。主要的方法如果: 
1. 在kernel里 使用 kill_proc_info() 
2. 在native应用中 使用 kill() 或者raise() 
3. java 应用中使用 Procees.sendSignal()等 
但是在测试中,最简单的方法某过于通过 adb 工具了。一个典型场景是: 
 
1. adb root   
2. adb shell ps   
3. adb shell kill -3 513


首先是切换到root用户 (普通进程只能发个自己或者同组进程,而root可以发送signal给任何进程)。然后用 ps命令查看当前系统中所有的进程信息。最后用kill命令发送SIGQUIT给进程号为513的进程。


android kill程序的实现很简单,他只能支持发送signal的值(如上例中的 “3”)给进程,而不能用名字(如“SIGQUIT”)。 android 中kill程序的代码在system/core/toolbox/kill.c中。虽然移植linux中kill的实现就能支持名字,但是那个完全没有必要,android需要的signal就这么几个,他们的值应该记住的。


在前一章Android 信号处理面面观 之 信号定义、行为和来源 中,我们讨论过,Android 应用在收到异常终止信号(SIGQUIT)时,没有遵循传统 UNIX信号模型的默认行为 (终止 + core )。而是打印出trace 文件来,以利于记录应用异常终止的原因。 本文就重点分析 trace 文件是怎么产生的,并详细解释trace文件的各个字段的含义。

一. TRACE 文件的产生

Trace文件是 android davik 虚拟机在收到异常终止信号 (SIGQUIT)时产生的。 最经常的触发条件是 android应用中产生了 FC (force close)。由于是该文件的产生是在 DVM里,所以只有运行 dvm实例的进程(如普通的java应用,java服务等)才会产生该文件,android 本地应用 (native app,指 运行在 android lib层,用c/c++编写的linux应用、库、服务等)在收到 SIGQUIT时是不会产生 trace文件的。

如上文Android 信号处理面面观 之 信号定义、行为和来源所述,我们可以在终端通过adb发送SIGQUIT给应用来生成trace文件。


二. TRACE文件的实现

相关实现在以下几个文件中:

dalvik/vm/init.h [.c] 
davik/vm/SignalCatcher.h[.c] 
dalvik/vm/Thread.h[.c] 
Android ICS 实现文件后缀是 .cpp。 

实现过程分以下几步: 
Step #1:  DVM初始化时,设置信号屏蔽字,屏蔽要特殊处理的信号(SIGQUIT, SIGUSR1, SIGUSR2)。由于信号处理方式是进程范围起作用的, 这意味着该进程里所有的线程都将屏蔽该信号。 实现代码在init.c中如下: 
 
 
   [plain] 
   view plain 
   copy 
   print 
   ? 
  
 
 
1. int dvmStartup(int argc, const char* const argv[], bool ignoreUnrecognized,   
2.     JNIEnv* pEnv)   
3. {   
4.     ...   
5.     /* configure signal handling */   
6.     if (!gDvm.reduceSignals)   
7.         blockSignals();   
8.     ...   
9. }   
 
 blockSignals()的实现很简答,它是通过 sigprocmask() 函数调用实现的,代码在init.c如下: 
 
 
   [plain] 
   view plain 
   copy 
   print 
   ? 
  
 
 
1. /*   
2.  * Configure signals.  We need to block SIGQUIT so that the signal only   
3.  * reaches the dump-stack-trace thread.   
4.  *   
5.  * This can be disabled with the "-Xrs" flag.   
6.  */   
7. static void blockSignals()   
8. {   
9.     sigset_t mask;   
10.     int cc;   
11.    
12.     sigemptyset(&mask);   
13.     sigaddset(&mask, SIGQUIT);   
14.     sigaddset(&mask, SIGUSR1);      // used to initiate heap dump   
15. #if defined(WITH_JIT) && defined(WITH_JIT_TUNING)   
16.     sigaddset(&mask, SIGUSR2);      // used to investigate JIT internals   
17. #endif   
18.     //sigaddset(&mask, SIGPIPE);   
19.     cc = sigprocmask(SIG_BLOCK, &mask, NULL);   
20.     assert(cc == 0);   
21. }   
 
Step #2: DVM 生成单独的信号处理线程,用来对三个信号做特殊处理 (init.c): 
 
 
   [plain] 
   view plain 
   copy 
   print 
   ? 
  
 
 
1. /*   
2.  * Do non-zygote-mode initialization.  This is done during VM init for   
3.  * standard startup, or after a "zygote fork" when creating a new process.   
4.  */   
5. bool dvmInitAfterZygote(void)   
6. {   
7.     ...   
8.     /* start signal catcher thread that dumps stacks on SIGQUIT */   
9.     if (!gDvm.reduceSignals && !gDvm.noQuitHandler) {   
10.         if (!dvmSignalCatcherStartup())   
11.             return false;   
12.     }   
13.     ...   
14. }   
 
dvmSignalCatcherStartup() 实现在 SignalCatcher.c 中: 
 
 
   [plain] 
   view plain 
   copy 
   print 
   ? 
  
 
 
1. /*   
2.  * Crank up the signal catcher thread.   
3.  *   
4.  * Returns immediately.   
5.  */   
6. bool dvmSignalCatcherStartup(void)   
7. {   
8.     gDvm.haltSignalCatcher = false;   
9.    
10.     if (!dvmCreateInternalThread(&gDvm.signalCatcherHandle,   
11.                 "Signal Catcher", signalCatcherThreadStart, NULL))   
12.         return false;   
13.    
14.     return true;   
15. }   
 
 我们看到,DVM调用dvmCreateInternalThread()来生成一个新的内部线程 来专门处理dvm进程里的信号。 后面我们会看到,dvmCreateInternalThread()其实是使用pthread_create()来产生新的线程。 该线程的处理函数是 signalCatcherThreadStart()。  (dvm里所谓的 内部线程,就是用来帮助dvm实现本身使用的线程,比如 信号处理线程,binder线程,Compiler线程,JDWP线程等,而不是应用程序申请的线程。 在后面我们计划用专门的一章来讨论DVM线程模式) 
signalCatcherThreadStart() 实现框架如下: 
 
 
   [plain] 
   view plain 
   copy 
   print 
   ? 
  
 
 
1. /*   
2.  * Sleep in sigwait() until a signal arrives.   
3.  */   
4. static void* signalCatcherThreadStart(void* arg)   
5. {   
6.     ...   
7.     /* set up mask with signals we want to handle */   
8.     sigemptyset(&mask);   
9.     sigaddset(&mask, SIGQUIT);   
10.     sigaddset(&mask, SIGUSR1);   
11. #if defined(WITH_JIT) && defined(WITH_JIT_TUNING)   
12.     sigaddset(&mask, SIGUSR2);   
13. #endif   
14.     ...   
15.     while (true) {   
16.     ...   
17. loop:   
18.         cc = sigwait(&mask, &rcvd);   
19.         ...   
20.         switch (rcvd) {   
21.         case SIGQUIT:   
22.             handleSigQuit();   
23.             break;   
24.         case SIGUSR1:   
25.             handleSigUsr1();   
26.             break;   
27. #if defined(WITH_JIT) && defined(WITH_JIT_TUNING)   
28.         case SIGUSR2:   
29.             handleSigUsr2();   
30.             break;   
31. #endif   
32.         ...   
33. }   
 
它 首先设置我们要处理的信号集(SIGQUIT, SIGUSR1, SIGUSR2), 然后 调用 sigwait()。 我们知道sigwait()会在当前的线程里 重新 打开 指定的信号屏蔽字屏蔽的信号集。  在刚才的分析中,我们看到,dvm在启动时,首先在整个进程里设置信号屏蔽字屏蔽掉三个信号,sigwait()的调用,使的这三个信号只在 SignalCatcher线程里响应。 
至此我们已经能够看到,dvm对三个信号分别所做的特殊用途: 
1. SIGUSR1 被用来 做手工垃圾收集。处理函数是 HandleSigUsr1() 
 
 
   [plain] 
   view plain 
   copy 
   print 
   ? 
  
 
 
1. static void handleSigUsr1(void)   
2. {   
3.     LOGI("SIGUSR1 forcing GC (no HPROF)\n");   
4.     dvmCollectGarbage(false);   
5. }   
 
 2. SIGUSR2 被用来做 JIT的调试。如果JIT下编译时打开,收到SIGUSR2是dvm会dump出相关的调试信息。处理逻辑如下: 
 
 
   [plain] 
   view plain 
   copy 
   print 
   ? 
  
 
 
1. #if defined(WITH_JIT) && defined(WITH_JIT_TUNING)   
2. /*   
3.  * Respond to a SIGUSR2 by dumping some JIT stats and possibly resetting   
4.  * the code cache.   
5.  */   
6. static void handleSigUsr2(void)   
7. {   
8.     static int codeCacheResetCount = 0;   
9.     if ((--codeCacheResetCount & 7) == 0) {   
10.         gDvmJit.codeCacheFull = true;   
11.     } else {   
12.         dvmCompilerDumpStats();   
13.         /* Stress-test unchain all */   
14.         dvmJitUnchainAll();   
15.         LOGD("Send %d more signals to rest the code cache",   
16.              codeCacheResetCount & 7);   
17.     }   
18. }   
19. #endif   
 
 由于以上两个信号都仅用于DVM的内部实现的调试,本文不作详细的分析。读者可以在终端通过adb发送 SIGUSR1 和SIGUSR2信号来观察它的行为。 

3.  SIGQUIT 用来 输出trace文件,以记录异常终止是dvm的上下文信息. 
SIGQUIT的处理函数如下所示: 
 
 
   [plain] 
   view plain 
   copy 
   print 
   ? 
  
 
 
1. static void handleSigQuit(void)   
2. {   ...   
3.     dvmSuspendAllThreads(SUSPEND_FOR_STACK_DUMP);   
4.    
5.     if (gDvm.stackTraceFile == NULL) {   
6.         /* just dump to log */   
7.         DebugOutputTarget target;   
8.         dvmCreateLogOutputTarget(&target, ANDROID_LOG_INFO, LOG_TAG);   
9.         dvmDumpAllThreadsEx(&target, true);   
10.     } else {   
11.         /* write to memory buffer */   
12.         FILE* memfp = open_memstream(&traceBuf, &traceLen);   
13.         if (memfp == NULL) {   
14.             LOGE("Unable to create memstream for stack traces\n");   
15.             traceBuf = NULL;        /* make sure it didn't touch this */   
16.             /* continue on */   
17.         } else {   
18.             logThreadStacks(memfp);   
19.             fclose(memfp);   
20.         }   
21.     }   
22.    
23. #if defined(WITH_JIT) && defined(WITH_JIT_TUNING)   
24.     dvmCompilerDumpStats();   
25. #endif   
26.    
27.     dvmResumeAllThreads(SUSPEND_FOR_STACK_DUMP);   
28.    
29.     if (traceBuf != NULL) {   
30.         int fd = open(gDvm.stackTraceFile, O_WRONLY | O_APPEND | O_CREAT, 0666);   
31.         if (fd < 0) {   
32.             LOGE("Unable to open stack trace file '%s': %s\n",   
33.                 gDvm.stackTraceFile, strerror(errno));   
34.         } else {   
35.         ...   
36.         }   
37.     ...   
38. }   
 
它首先查看有木有指定 trace输出文件,没有就将trace信息打印到log里。如果有,就先将trace信息打印到内存文件中,然后再讲改内存文件内容输出到指定trace文件中。 
有些读者肯能觉得奇怪,为什么指定了trace文件后,不直接打印trace信息到trace文件中呢。 原因是 trace文件实际上记录的是当前运行的所有的线程的上下文信息。他需要 暂停所有的线程才能输出。 dvmSuspendAllThreads(SUSPEND_FOR_STACK_DUMP);的调用正式这个目的。可以看出,这个操作代价是很高的,它 把当前所有的线程都停了下来。执行的时间越短,对正常运行的线程的影响越小。 输出信息到内存比直接到外部文件要快得多。所以 dvm采取了先输出到内存,马上恢复线程程,然后就可以慢慢的输出到外部文件里了。 
而这真正的输出信息实现在 logThreadStacks()中: 
 
 
   [plain] 
   view plain 
   copy 
   print 
   ? 
  
 
 
1. static void logThreadStacks(FILE* fp)   
2. {   
3.     dvmPrintDebugMessage(&target,   
4.         "\n\n----- pid %d at %04d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d -----\n",   
5.         pid, ptm->tm_year + 1900, ptm->tm_mon+1, ptm->tm_mday,   
6.         ptm->tm_hour, ptm->tm_min, ptm->tm_sec);   
7.     printProcessName(&target);   
8.     dvmPrintDebugMessage(&target, "\n");   
9.     dvmDumpAllThreadsEx(&target, true);   
10.     fprintf(fp, "----- end %d -----\n", pid);   
11. }   
 
该函数打印了trace文件的框架,其输出类似如下所示: 
 
 
   [plain] 
   view plain 
   copy 
   print 
   ? 
  
 
 
1. ----- pid 503 at 2011-11-21 21:59:12 -----   
2. Cmd line: com.android.phone   
3.    
4. <Thread_info>   
5.    
6. ----- end 503 -----   
 
它显示当前dvm进程的进程id,名字,输出的时间。最重要的所有线程的上下文信息是有函数 dvmDumpAllThreadsEx()里实现的,该函数定义在 thread.c里: 
 
 
   [plain] 
   view plain 
   copy 
   print 
   ? 
  
 
 
1. void dvmDumpAllThreadsEx(const DebugOutputTarget* target, bool grabLock)   
2. {   
3.     Thread* thread;   
4.    
5.     dvmPrintDebugMessage(target, "DALVIK THREADS:\n");   
6.    
7. #ifdef HAVE_ANDROID_OS   
8.     dvmPrintDebugMessage(target,   
9.         "(mutexes: tll=%x tsl=%x tscl=%x ghl=%x hwl=%x hwll=%x)\n",   
10.         gDvm.threadListLock.value,   
11.         gDvm._threadSuspendLock.value,   
12.         gDvm.threadSuspendCountLock.value,   
13.         gDvm.gcHeapLock.value,   
14.         gDvm.heapWorkerLock.value,   
15.         gDvm.heapWorkerListLock.value);   
16. #endif   
17.    
18.     if (grabLock)   
19.         dvmLockThreadList(dvmThreadSelf());   
20.    
21.     thread = gDvm.threadList;   
22.     while (thread != NULL) {   
23.         dvmDumpThreadEx(target, thread, false);   
24.    
25.         /* verify link */   
26.         assert(thread->next == NULL || thread->next->prev == thread);   
27.    
28.         thread = thread->next;   
29.     }   
30.    
31.     if (grabLock)   
32.         dvmUnlockThreadList();   
33. }   
 
 它的输出格式如下: 
 
 
   [plain] 
   view plain 
   copy 
   print 
   ? 
  
 
 
1. DALVIK THREADS:   
2. (mutexes: tll=0 tsl=0 tscl=0 ghl=0 hwl=0 hwll=0)   
3. "main" prio=5 tid=1 NATIVE   
4.   | group="main" sCount=1 dsCount=0 obj=0x400246a0 self=0x12770   
5.   | sysTid=503 nice=0 sched=0/0 cgrp=default handle=-1342909272   
6.   | schedstat=( 15165039025 12197235258 23068 ) utm=182 stm=1334 core=0   
7.   at android.os.MessageQueue.nativePollOnce(Native Method)   
8.   at android.os.MessageQueue.next(MessageQueue.java:119)   
9.   at android.os.Looper.loop(Looper.java:122)   
10.   at android.app.ActivityThread.main(ActivityThread.java:4134)   
11.   at java.lang.reflect.Method.invokeNative(Native Method)   
12.   at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:491)   
13.   at com.android.internal.os.ZygoteInit$MethodAndArgsCaller.run(ZygoteInit.java:841)   
14.   at com.android.internal.os.ZygoteInit.main(ZygoteInit.java:599)   
15.   at dalvik.system.NativeStart.main(Native Method)


至此, 我们可以很清楚的 解析 trace文件中 thread信息的含义了:

1. 第一行是 固定的头, 指明下面的都是 当前运行的 dvm thread :“DALVIK THREADS:”

2. 第二行输出的是该 进程里各种线程互斥量的值。(具体的互斥量的作用在 dalvik 线程一章 单独陈述)

3. 第三行输出分别是 线程的名字(“main”),线程优先级(“prio=5”),线程id(“tid=1”) 以及线程的 类型(“NATIVE”)

4. 第四行分别是线程所述的线程组 (“main”),线程被正常挂起的次处(“sCount=1”),线程因调试而挂起次数(”dsCount=0“),当前线程所关联的java线程对象 (”obj=0x400246a0“)以及该线程本身的地址(“self=0x12770”)。

5. 第五行 显示 线程调度信息。 分别是该线程在linux系统下得本地线程id (“ sysTid=503”),线程的调度有优先级(“nice=0”),调度策略(sched=0/0),优先组属(“cgrp=default”) 以及 处理函数地址(“handle=-1342909272”)

6 第六行 显示更多该线程当前上下文,分别是 调度状态(从 /proc/[pid]/task/[tid]/schedstat读出)(“schedstat=( 15165039025 12197235258 23068 )”),以及该线程运行信息 ,它们是 线程用户态下使用的时间值(单位是jiffies)(“utm=182”), 内核态下得调度时间值(“stm=1334”),以及最后运行改线程的cup标识(“core=0”);

7.后面几行输出 该线程 调用栈。


有了以上信息,我们便更容易分析出app是为什么被异常终止的了。我们会在单独的一章分析, 怎样利用trace文件里的信息寻找app异常终止的原因。敬请期待。