Android 性能优化-ANR 的起因和处理方案

1、出现 ANR 的情况

满足下面的一种情况系统就会弹出 ANR 提醒

输入事件(按键和触摸事件) 5s 内没被解决；
BroadcastReceiver 的事件 ( onRecieve() 方法) 在规定时间内没解决完 (前端广播为 10s，后端广播为 60s)；
Service 前端 20s 后端 200s 未完成启动；
ContentProvider 的 publish() 在 10s 内没进行完。
通常情况下就是主线程被阻塞造成的。

2、ANR 的实现原理

以输入无响应的过程为例（基于 9.0 代码）：

最终弹出 ANR 对话框的位置是与 AMS 同目录的类 AppErrors 的 handleShowAnrUi() 方法。这个类用来解决程序中出现的各种错误，不只 ANR，强行 Crash 也在这个类中解决。

    // base/core/java/com/android/server/am/AppErrors.java    void handleShowAnrUi(Message msg) {        Dialog dialogToShow = null;        synchronized (mService) {            AppNotRespondingDialog.Data data = (AppNotRespondingDialog.Data) msg.obj;            // ...            Intent intent = new Intent("android.intent.action.ANR");            if (!mService.mProcessesReady) {                intent.addFlags(Intent.FLAG_RECEIVER_REGISTERED_ONLY                        | Intent.FLAG_RECEIVER_FOREGROUND);            }            mService.broadcastIntentLocked(null, null, intent,                    null, null, 0, null, null, null, AppOpsManager.OP_NONE,                    null, false, false, MY_PID, Process.SYSTEM_UID, 0 /* TODO: Verify */);            boolean showBackground = Settings.Secure.getInt(mContext.getContentResolver(),                    Settings.Secure.ANR_SHOW_BACKGROUND, 0) != 0;            if (mService.canShowErrorDialogs() || showBackground) {                dialogToShow = new AppNotRespondingDialog(mService, mContext, data);                proc.anrDialog = dialogToShow;            } else {                MetricsLogger.action(mContext, MetricsProto.MetricsEvent.ACTION_APP_ANR,                        AppNotRespondingDialog.CANT_SHOW);                // Just kill the app if there is no dialog to be shown.                mService.killAppAtUsersRequest(proc, null);            }        }        // If we've created a crash dialog, show it without the lock held        if (dialogToShow != null) {            dialogToShow.show();        }    }

不过从发生 ANR 的地方调用到这里要经过很多的类和方法。最初抛出 ANR 是在 InputDispatcher.cpp 中。我们可以通过其中定义的常量来寻觅最初触发的位置：

// native/services/inputflinger/InputDispatcher.cppconstexpr nsecs_t DEFAULT_INPUT_DISPATCHING_TIMEOUT = 5000 * 1000000LL; // 5 sec

从这个类触发的位置会经过层层传递达到 InputManagerService 中

// base/services/core/java/com/android/server/input/InputManagerService.javaprivate long notifyANR(InputApplicationHandle inputApplicationHandle,        InputWindowHandle inputWindowHandle, String reason) {    return mWindowManagerCallbacks.notifyANR(            inputApplicationHandle, inputWindowHandle, reason);}

这里的 mWindowManagerCallbacks 就是 InputMonitor ：

// base/services/core/java/com/android/server/wm/InputMonitor.javapublic long notifyANR(InputApplicationHandle inputApplicationHandle,        InputWindowHandle inputWindowHandle, String reason) {    // ... 略    if (appWindowToken != null && appWindowToken.appToken != null) {        final AppWindowContainerController controller = appWindowToken.getController();        final boolean abort = controller != null                && controller.keyDispatchingTimedOut(reason,                        (windowState != null) ? windowState.mSession.mPid : -1);        if (!abort) {            return appWindowToken.mInputDispatchingTimeoutNanos;        }    } else if (windowState != null) {        try {            // 使用 AMS 的方法            long timeout = ActivityManager.getService().inputDispatchingTimedOut(                    windowState.mSession.mPid, aboveSystem, reason);            if (timeout >= 0) {                return timeout * 1000000L; // nanoseconds            }        } catch (RemoteException ex) {        }    }    return 0; // abort dispatching}

而后回在上述方法调用 AMS 的 inputDispatchingTimedOut() 方法继续解决，并最终在 inputDispatchingTimedOut() 方法中将事件传递给 AppErrors

// base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.javapublic boolean inputDispatchingTimedOut(final ProcessRecord proc,        final ActivityRecord activity, final ActivityRecord parent,        final boolean aboveSystem, String reason) {    // ...    if (proc != null) {        synchronized (this) {            if (proc.debugging) {                return false;            }            if (proc.instr != null) {                Bundle info = new Bundle();                info.putString("shortMsg", "keyDispatchingTimedOut");                info.putString("longMsg", annotation);                finishInstrumentationLocked(proc, Activity.RESULT_CANCELED, info);                return true;            }        }        mHandler.post(new Runnable() {            @Override            public void run() {                // 使用 AppErrors 继续解决                mAppErrors.appNotResponding(proc, activity, parent, aboveSystem, annotation);            }        });    }    return true;}

当事件传递到了 AppErrors 之后，它会借助 Handler 解决消息也就调用了最初的那个方法并弹出对话框。

参考：《Android ANR原理分析》

3、ANR 的处理办法

上面分析了 ANR 的成因和原理，下面我们分析下如何处理 ANR.

1. 使用 adb 导出 ANR 日志并进行分析

发生 ANR的时候系统会记录 ANR 的信息并将其存储到 /data/anr/traces.txt 文件中（在比较新的系统中会被存储都 /data/anr/anr_* 文件中）。我们可以使用下面的方式来将其导出到电脑中以便对 ANR 产生的起因进行分析：

adb rootadb shell ls /data/anradb pull /data/anr/<filename>

在笔者分析 ANR 的时候使用上述指令尝试导出 ANR 日志的时候都出现了 Permission Denied。此时，你可以将手机 Root 之后导出，或者者尝试修改文件的读写权限，或者者在开发者模式中选择将日志导出到 sdcard 之后再从 sdcard 将日志发送到电脑端进行查看

2. 使用 DDMS 的 traceview 进行分析

在 AS 中打开 DDMS，或者者到 SDK 安装目录的 tools 目录下面使用 monitor.bat 打开 DDMS。

TraceView 工具的使用可以参考这篇文章：《Android 性能分析之TraceView使用(应用耗时分析)》

这种定位 ANR 的思路是：使用 TraceView 来通过耗时方法调用的信息定位耗时操作的位置。

资料：

• 《ANR 官方文档》
• 《Android 性能分析之TraceView使用(应用耗时分析)》

3. 使用开源项目 ANR-WatchDog 来检測 ANR

项目地址是 Github-ANR-WatchDog

该项目的实现原理：创立一个检测线程，该线程不断往 UI 线程 post 一个任务，而后睡眠固定时间，等该线程又一次起来后检測之前 post 的任务能否运行了，假设任务未被运行，则生成 ANRError，并终止进程。

4. 常见的 ANR 场景

I/O 阻塞
网络阻塞
多线程死锁
因为响应式编程等导致的方法死循环
因为某个业务逻辑执行的时间太长

5. 避免 ANR 的方法
   UI 线程尽量只做跟 UI 相关的工作；
   耗时的工作 (比方数据库操作，I/O，网络操作等)，采用单独的工作线程解决；
   用 Handler 来解决 UI 线程和工作线程的交互；
   使用 RxJava 等来解决异步消息。
   总之，一个准则就是：不在主线程做耗时操作。

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