前置知识

Linux 知识

1. fork 进程

1. fork 主进程后，子进程与主进程共享内存空间
2. 子进程中不会有主进程中的线程信息；

2. 抓取堆栈

1. 抓当前线程的堆栈，可以直接抓；
2. 抓其他线程的堆栈，需要将目标线程挂起，抓完后再恢复；

3. hprof

监控

监控卡顿

1. BlockCanary 方案

   主线程所有执行的任务都在 dispatchMessage 方法中派发执行；可以通过setMessageLogging()的方式，统计dispatchMessage执行前后的时间差，来判断是否有卡顿；

2. Choreographer 方案

   推荐阅读：Choreographer原理，SurfaceFlinger 绘图

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   Choreographer.getInstance().postFrameCallback(new Choreographer.FrameCallback() {
       @Override    
       public void doFrame(long frameTimeNanos) {
           if(frameTimeNanos - mLastFrameNanos > 100) {
               ...
           }
           Choreographer.getInstance().postFrameCallback(this);
       }
   });
   

3. Matrix 方案

   修改字节码的方式，在编译期修改所有 class 文件中的函数字节码，对所有函数前后进行打点插桩。

4. Sliver 方案

   指定时间间隔对堆栈进行采样，对比前后方法堆栈，获取方法耗时

   好处：采样频率固定，可以监控到包括 framework 层的所有信息，相比于 Matrix 的插桩有更高的性能；

监控 ANR

1. 监听 UI 线程 Handler

2. Matrix 方案

   1. 监听 SIGQUIT 信号（但监听到了 SIGQUIT 不一定表示发生了 ANR ）

   2. 获取 NOT_RESPONDING 标记（有这个标记肯定发生了 ANR，但有些 ANR 没有这个标记）

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      private static boolean checkErrorState() {
          try {
              ActivityManager am = (ActivityManager) application.getSystemService(Context.ACTIVITY_SERVICE);
              List<ActivityManager.ProcessErrorStateInfo> procs = am.getProcessesInErrorState();
              if (procs == null) return false;
              for (ActivityManager.ProcessErrorStateInfo proc : procs) {
                  if (proc.pid != android.os.Process.myPid()) continue;
                  if (proc.condition != ActivityManager.ProcessErrorStateInfo.NOT_RESPONDING) continue;
                  return true;
              }
              return false;
          } catch (Throwable t){
          }
          return false;
      }
      

   3. 收到 SIGQUIT 后，检查 MainLooper 中正在处理的消息时常

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      if (Looper.getMainLooper().getQueue().mMessages.getWhen()
          - SystemCkock.uptimeMillis() > TIME_THRESHOLD){
         // ANR
      }
      

3. xCrash 方案

   监听并拦截 SIG 信号，然后调用 Runtime::DumpForSigQuit 方法，让执行 TraceDumper 步骤，以生成 traces.txt 文件；

   

监控 Crash

1. Java Crash

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   Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler(new Thread.UncaughtExceptionHandler() {
       @Override
       public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
      
       }
   });
   

2. Native Crash

   xCrash 方案：干货-安卓APP崩溃捕获方案——xCrash

   1. 监听 SIG 信号

      1. Kernel 发出的

         SIGFPE: 除数为零。

         SIGILL: 无法识别的 CPU 指令。

         SIGSYS: 无法识别的系统调用（system call）。

         SIGSEGV: 错误的虚拟内存地址访问。

         SIGBUS: 错误的物理设备地址访问。

      2. 用户态进程发出

         SIGABRT: 调用 abort()/ kill() / tkill() / tgkill() 自杀，或被其他进程通过 kill() / tkill() / tgkill() 他杀。

   2. 可能会遇到的极端情况

      栈溢出、堆内存不可用、虚拟内存地址耗尽、FD 耗尽、Flash 空间耗尽等

   3. 收到“信号”，尽快“逃逸”

      要尽快在信号处理函数中执行“逃逸”，即使用clone() + execl() 创建新的子进程，然后在子进程中继续收集崩溃信息

   4. 使用 ptrace() Suspend 崩溃进程中所有的线程。

采集

采集堆栈

采样型

• 原理：定时去获取指定线程的堆栈信息

• 方案：

  1. Debug.startMethodTracingSampling

     在独立进程循环向主进程抓栈，抓栈前需要 SuspendAll，抓完后再 ResumeAll，比较消耗性能；

  2. Profilo

     定时发送 SIGPROF 信号，目标线程可以直接在内部抓，损耗较低；但兼容性较差；

  3. Sliver

埋点型

• 原理：在函数执行的出入口记录时间和方法名
• 方案：
  1. Systrace
  2. Debug.startMethodTracing
  3. Nanoscope
  4. 字节码插桩

采集内存

• fork 主进程，在子进程采集 hprof 数据

采集 ANR

• xCrash 方案：调用 Runtime::DumpForSigQuit 打印了 ANR 日志
• Matrix 方案：监听到 ANR 后，Hook 住 socket 的 write 方法，就能拿到系统 dump 的 ANR Trace 内容；

三方方案介绍

Sliver

参考

1. 西瓜视频稳定性治理体系建设三：Sliver 原理及实践
2. 干货-安卓APP崩溃捕获方案——xCrash
3. 字节跳动技术团队 # ANR
4. 微信Android客户端的ANR监控方案
5. Android 性能优化必知必会
6. Android 重学系列 SurfaceFlinger的概述
7. Android 系统架构 —— SurfaceFlinger VSYNC 信号处理
8. Matrix - ANR 原理解析
9. 流畅性三板斧番外之：各大厂与卡顿和ANR的战斗记录