Android性能优化之捕获java crash示例解析

目录

• 背景
• java层crash由来
• 为什么java层异常会导致crash
• 捕获crash
• 总结

背景

crash一直是影响app稳定性的大头，同时在随着项目逐渐迭代，复杂性越来越提高的同时，由于主观或者客观的的原因，都会造成意想不到的crash出现。同样的，在android的历史化过程中，就算是android系统本身，在迭代中也会存在着隐含的crash。我们常说的crash包括java层（虚拟机层）crash与native层crash，本期我们着重讲一下java层的crash。

java层crash由来

虽然说我们在开发过程中会遇到各种各样的crash，但是这个crash是如果产生的呢？我们来探讨一下一个crash是如何诞生的！

我们很容易就知道，在java中main函数是程序的开始（其实还有前置步骤），我们开发中，虽然android系统把应用的主线程创建封装在了自己的系统中，但是无论怎么封装，一个java层的线程无论再怎么强大，背后肯定是绑定了一个操作系统级别的线程，才真正得与驱动，也就是说，我们平常说的java线程，它其实是被操作系统真正的Thread的一个使用体罢了，java层的多个thread，可能会只对应着native层的一个Thread（便于区分，这里thread统一只java层的线程，Thread指的是native层的Thread。其实native的Thread也不是真正的线程，只是操作系统提供的一个api罢了，但是我们这里先简单这样定义，假设了native的线程与操作系统线程为同一个东西）

每一个java层的thread调用start方法，就会来到native层Thread的世界

public synchronized void start() {
        throw new IllegalThreadStateException();
    group.add(this);
    started = false;
    try {
        nativeCreate(this, stackSize, daemon);
        started = true;
    } finally {
        try {
            if (!started) {
                group.threadStartFailed(this);
            }
        } catch (Throwable ignore) {
            /* do nothing. If start0 threw a Throwable then
              it will be passed up the call stack */
        }
    }
}

最终调用的是一个jni方法

private native static void nativeCreate(Thread t, long stackSize, boolean daemon);

而nativeCreate最终在native层的实现是

static void Thread_nativeCreate(JNIEnv* env, jclass, jobject java_thread, jlong stack_size,
jboolean daemon) {
    // There are sections in the zygote that forbid thread creation.
    Runtime* runtime = Runtime::Current();
    if (runtime->IsZygote() && runtime->IsZygoteNoThreadSection()) {
        jclass internal_error = env->FindClass("java/lang/InternalError");
        CHECK(internal_error != nullptr);
        env->ThrowNew(internal_error, "Cannot create threads in zygote");
        return;
    }
     // 这里就是真正的创建线程方法
    Thread::CreateNativeThread(env, java_thread, stack_size, daemon == JNI_TRUE);
}

CreateNativeThread 经过了一系列的校验动作，终于到了真正创建线程的地方了，最终在CreateNativeThread方法中，通过了pthread_create创建了一个真正的Thread

Thread::CreateNativeThread 方法中
...
pthread_create_result = pthread_create(&new_pthread,
&attr,
Thread::CreateCallback,
child_thread);
CHECK_PTHREAD_CALL(pthread_attr_destroy, (&attr), "new thread");
if (pthread_create_result == 0) {
    // pthread_create started the new thread. The child is now responsible for managing the
    // JNIEnvExt we created.
    // Note: we can't check for tmp_jni_env == nullptr, as that would require synchronization
    //       between the threads.
    child_jni_env_ext.release();  // NOLINT pthreads API.
    return;
}
...

到这里我们就能够明白，一个java层的thread其实真正绑定的，是一个native层的Thread，有了这个知识，我们就可以回到我们的crash主题了，当发生异常的时候（即检测到一些操作不符合虚拟机规定时），注意，这个时候还是在虚拟机的控制范围之内，就可以直接调用

void Thread::ThrowNewException(const char* exception_class_descriptor,
const char* msg) {
    // Callers should either clear or call ThrowNewWrappedException.
    AssertNoPendingExceptionForNewException(msg);
    ThrowNewWrappedException(exception_class_descriptor, msg);
}

进行对exception的抛出，我们目前所有的java层crash都是如此，因为对crash的识别还属于本虚拟机所在的进程的范畴（native crash 虚拟机就没办法直接识别），比如我们常见的各种crash

然后就会调用到Thread::ThrowNewWrappedException 方法，在这个方法里面再次调用到Thread::SetException方法，成功的把当次引发异常的信息记录下来

void Thread::SetException(ObjPtr<mirror::Throwable> new_exception) {
    CHECK(new_exception != nullptr);
    // TODO: DCHECK(!IsExceptionPending());
    tlsPtr_.exception = new_exception.Ptr();
}

此时，此时就会调用Thread的Destroy方法，这个时候，线程就会在里面判断，本次的异常该怎么去处理

void Thread::Destroy() {
   ...
    if (tlsPtr_.opeer != nullptr) {
        ScopedObjectAccess soa(self);
        // We may need to call user-supplied managed code, do this before final clean-up.
        HandleUncaughtExceptions(soa);
        RemoveFromThreadGroup(soa);
        Runtime* runtime = Runtime::Current();
        if (runtime != nullptr) {
                runtime->GetRuntimeCallbacks()->ThreadDeath(self);
        }

HandleUncaughtExceptions 这个方式就是处理的函数，我们继续看一下这个异常处理函数

void Thread::HandleUncaughtExceptions(ScopedObjectAccessAlreadyRunnable& soa) {
    if (!IsExceptionPending()) {
        return;
    }
    ScopedLocalRef<jobject> peer(tlsPtr_.jni_env, soa.AddLocalReference<jobject>(tlsPtr_.opeer));
    ScopedThreadStateChange tsc(this, ThreadState::kNative);
    // Get and clear the exception.
    ScopedLocalRef<jthrowable> exception(tlsPtr_.jni_env, tlsPtr_.jni_env->ExceptionOccurred());
    tlsPtr_.jni_env->ExceptionClear();
    // Call the Thread instance's dispatchUncaughtException(Throwable)
    // 关键点就在此，回到java层
    tlsPtr_.jni_env->CallVoidMethod(peer.get(),
    WellKnownClasses::java_lang_Thread_dispatchUncaughtException,
    exception.get());
    // If the dispatchUncaughtException threw, clear that exception too.
    tlsPtr_.jni_env->ExceptionClear();
}

到这里，我们就接近尾声了，可以看到我们的处理函数最终通过jni，再次回到了java层的世界，而这个连接的java层函数就是dispatchUncaughtException（java_lang_Thread_dispatchUncaughtException）

public final void dispatchUncaughtException(Throwable e) {
    // BEGIN Android-added: uncaughtExceptionPreHandler for use by platform.
    Thread.UncaughtExceptionHandler initialUeh =
            Thread.getUncaughtExceptionPreHandler();
    if (initialUeh != null) {
        try {
            initialUeh.uncaughtException(this, e);
        } catch (RuntimeException | Error ignored) {
            // Throwables thrown by the initial handler are ignored
        }
    }
    // END Android-added: uncaughtExceptionPreHandler for use by platform.
    getUncaughtExceptionHandler().uncaughtException(this, e);
}

到这里，我们就彻底了解到了一个java层异常的产生过程！

为什么java层异常会导致crash

从上面我们文章我们能够看到，一个异常是怎么产生的，可能细心的读者会了解到，笔者一直在用异常这个词，而不是crash，因为异常发生了，crash是不一定产生的！我们可以看到dispatchUncaughtException方法最终会尝试着调用UncaughtExceptionHandler去处理本次异常，好家伙！那么UncaughtExceptionHandler是在什么时候设置的？其实就是在Init中，由系统提前设置好的！frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/RuntimeInit.java

protected static final void commonInit() {
    if (DEBUG) Slog.d(TAG, "Entered RuntimeInit!");
    /*
     * set handlers; these apply to all threads in the VM. Apps can replace
     * the default handler, but not the pre handler.
     */
    LoggingHandler loggingHandler = new LoggingHandler();
    RuntimeHooks.setUncaughtExceptionPreHandler(loggingHandler);
    Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler(new KillApplicationHandler(loggingHandler));
    /*
     * Install a time zone supplier that uses the Android persistent time zone system property.
     */
    RuntimeHooks.setTimeZoneIdSupplier(() -> SystemProperties.get("persist.sys.timezone"));
    LogManager.getLogManager().reset();
    new AndroidConfig();
    /*
     * Sets the default HTTP User-Agent used by HttpURLConnection.
     */
    String userAgent = getDefaultUserAgent();
    System.setProperty("http.agent", userAgent);
    /*
     * Wire socket tagging to traffic stats.
     */
    TrafficStats.attachSocketTagger();
    initialized = true;
}

好家伙，原来是KillApplicationHandler“捣蛋”，在异常到来时，就会通过KillApplicationHandler去处理，而这里的处理就是，杀死app！！

private static class KillApplicationHandler implements Thread.UncaughtExceptionHandler {
    private final LoggingHandler mLoggingHandler;
    public KillApplicationHandler(LoggingHandler loggingHandler) {
        this.mLoggingHandler = Objects.requireNonNull(loggingHandler);
    }
    @Override
    public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
        try {
            ensureLogging(t, e);
            // Don't re-enter -- avoid infinite loops if crash-reporting crashes.
            if (mCrashing) return;
            mCrashing = true;
            if (ActivityThread.currentActivityThread() != null) {
                ActivityThread.currentActivityThread().stopProfiling();
            }
            // Bring up crash dialog, wait for it to be dismissed
            ActivityManager.getService().handleApplicationCrash(
                    mApplicationObject, new ApplicationErrorReport.ParcelableCrashInfo(e));
        } catch (Throwable t2) {
            if (t2 instanceof DeadObjectException) {
                // System process is dead; ignore
            } else {
                try {
                    Clog_e(TAG, "Error reporting crash", t2);
                } catch (Throwable t3) {
                    // Even Clog_e() fails!  Oh well.
                }
            }
        } finally {
            // Try everything to make sure this process goes away.
            Process.killProcess(Process.myPid());
            System.exit(10);
        }
    }
    private void ensureLogging(Thread t, Throwable e) {
        if (!mLoggingHandler.mTriggered) {
            try {
                mLoggingHandler.uncaughtException(t, e);
            } catch (Throwable loggingThrowable) {
                // Ignored.
            }
        }
    }
}

看到了吗！异常的产生导致的crash，真正的源头就是在此了！

捕获crash

通过对前文的阅读，我们了解到了crash的源头就是KillApplicationHandler，因为它默认处理就是杀死app，此时我们也注意到，它是继承于UncaughtExceptionHandler的。当然，有异常及时抛出解决，是一件好事，但是我们也可能有一些异常，比如android系统sdk的问题，或者其他没那么重要的异常，直接崩溃app，这个处理就不是那么好了。但是不要紧，java虚拟机开发者也肯定注意到了这点，所以提供

Thread.java
public static void setDefaultUncaughtExceptionHandler(UncaughtExceptionHandler eh)

方式，导入一个我们自定义的实现了UncaughtExceptionHandler接口的类

public interface UncaughtExceptionHandler {
    /**
     * Method invoked when the given thread terminates due to the
     * given uncaught exception.
     * <p>Any exception thrown by this method will be ignored by the
     * Java Virtual Machine.
     * @param t the thread
     * @param e the exception
     */
    void uncaughtException(Thread t, Throwable e);
}

此时我们只需要写一个类，模仿KillApplicationHandler一样，就能写出一个自己的异常处理类，去处理我们程序中的异常（或者Android系统中特定版本的异常）。例子demo比如

class MyExceptionHandler:Thread.UncaughtExceptionHandler {
    override fun uncaughtException(t: Thread, e: Throwable) {
        // 做自己的逻辑
        Log.i("hello",e.toString())
    }
}

总结

到这里，我们能够了解到了一个java crash是怎么产生的了，同时我们也了解到了常用的UncaughtExceptionHandler为什么可以拦截一些我们不希望产生crash的异常，在接下来的android性能优化系列中，会持续带来相关的其他分享，感谢观看

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