黑科技！讓Native Crash 與ANR無處發(fā)泄导帝！

1.前言

高產(chǎn)似母豬的我守谓，又帶來了干貨記錄，本次是對signal的一個總結(jié)與回顧您单。不知道你們開發(fā)中斋荞，是否會遇到小部分的nativecrash 或者 anr，這部分往往是由第三方庫導(dǎo)致的或者當(dāng)前版本沒辦法修復(fù)的bug導(dǎo)致的虐秦，往往這些難啃的crash平酿，對現(xiàn)有的crash數(shù)據(jù)指標(biāo)造成一定影響，同時也對這小部分crash用戶不友好悦陋，那么我們有沒有辦法實現(xiàn)一套crash or anr重啟機(jī)制呢蜈彼？其實是有的，相信在各個大廠都有一套“安全氣囊”裝置叨恨，比如crash一定次數(shù)就啟用輕量版本或者自動重新啟動等等柳刮，下面我們來動手搞一個這樣的裝置！這也是我第三個s開頭的開源庫Signal。

https://github.com/TestPlanB/Signal

注意：前方高能秉颗！閱讀本文最好有一點ndk開發(fā)的知識噢痢毒！沒有也沒關(guān)系，沖吧蚕甥！

2.Native Crash

native crash不同于java/kotlin層的crash哪替，在java環(huán)境中，如果程序出現(xiàn)了不可預(yù)期的crash（即沒有捕獲）菇怀，就會往上拋出給最終的線程uncaghtexceptionhandler凭舶，在這里我們可以再次處理，比如屏蔽某個exception即可保持app的穩(wěn)定爱沟，然后native層的crash不一樣帅霜，native 層的crash大多數(shù)是“不可恢復(fù)”的，比如某個內(nèi)存方面的錯誤呼伸，這些往往是不可處理的身冀，需要中斷當(dāng)前進(jìn)程，所以如果發(fā)生了native crash括享，我們轉(zhuǎn)移到自定義的安全處理搂根，比如自動重啟后提示用戶等等，就會提高用戶很大的體驗感（比起閃退）铃辖。

信號量機(jī)制

當(dāng)native 層發(fā)生異常的時候剩愧，往往是通過信號的方式發(fā)送，給相對應(yīng)的信號處理器處理娇斩。

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我們可以從signal.h看到搓扯，大概已經(jīng)定義的信號量有：

/**
 * #define SIGHUP 1
#define SIGINT 2
#define SIGQUIT 3
#define SIGILL 4
#define SIGTRAP 5
#define SIGABRT 6
#define SIGIOT 6
#define SIGBUS 7
#define SIGFPE 8
#define SIGKILL 9
#define SIGUSR1 10
#define SIGSEGV 11
#define SIGUSR2 12
## define SIGPIPE 13
#define SIGALRM 14
#define SIGTERM 15
#define SIGSTKFLT 16
#define SIGCHLD 17
#define SIGCONT 18
#define SIGSTOP 19
#define SIGTSTP 20
#define SIGTTIN 21
#define SIGTTOU 22
#define SIGURG 23
#define SIGXCPU 24
#define SIGXFSZ 25
#define SIGVTALRM 26
#define SIGPROF 27
#define SIGWINCH 28
#define SIGIO 29
#define SIGPOLL SIGIO
#define SIGPWR 30
#define SIGSYS 31
 */

具體的含義可自定百度或者google襟己，相信如果開發(fā)者都能在bugly等bug平臺上看到绳军。

信號量處理函數(shù)sigaction

一般的我們有很多種方式定義信號量處理函數(shù)彰导，這里介紹sigaction 頭文件：#include<signal.h>

定義函數(shù)：int sigaction(int signum,const struct sigaction *act ,struct sigaction *oldact)

函數(shù)說明：sigaction會依參數(shù)signum指定的信號編號來設(shè)置該信號的處理函數(shù)。參數(shù)signum可以指定SIGKILL和SIGSTOP以外的所有信號瓶殃。如參數(shù)結(jié)構(gòu)sigaction定義如下：

struct sigaction {
    void (*sa_handler)(int);
    void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);
    sigset_t sa_mask;
    int sa_flags;
    void (*sa_restorer)(void);
};

信號處理函數(shù)可以采用void (sa_handler)(int)或void (sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void )充包。到底采用哪個要看sa_flags中是否設(shè)置了SA_SIGINFO位，如果設(shè)置了就采用void (sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void )遥椿，此時可以向處理函數(shù)發(fā)送附加信息基矮；默認(rèn)情況下采用void (sa_handler)(int)，此時只能向處理函數(shù)發(fā)送信號的數(shù)值冠场。

sa_handler：此參數(shù)和signal()的參數(shù)handler相同家浇，代表新的信號處理函數(shù)，其他意義請參考signal()碴裙；

sa_mask：用來設(shè)置在處理該信號時暫時將sa_mask指定的信號集擱置钢悲；

sa_restorer：此參數(shù)沒有使用点额；

**sa_flags **：用來設(shè)置信號處理的其他相關(guān)操作，下列的數(shù)值可用莺琳。

sa_flags還可以設(shè)置其他標(biāo)志：SA_RESETHAND：當(dāng)調(diào)用信號處理函數(shù)時还棱，將信號的處理函數(shù)重置為缺省值SIG_DFL SA_RESTART：如果信號中斷了進(jìn)程的某個系統(tǒng)調(diào)用，則系統(tǒng)自動啟動該系統(tǒng)調(diào)用 SA_NODEFER ：一般情況下惭等，當(dāng)信號處理函數(shù)運行時珍手，內(nèi)核將阻塞該給定信號。但是如果設(shè)置SA_NODEFER標(biāo)記辞做，那么在該信號處理函數(shù)運行時琳要，內(nèi)核將不會阻塞該信號。參考

https://blog.csdn.net/qq_32198115/article/details/120720820

即我們可以通過這個函數(shù)秤茅，注冊我們想要的信號處理稚补，如果當(dāng)SIGABRT信號到來時，我們希望將其引到自我們自定義信號處理嫂伞，即可采用以下方式：

sigaction(SIGABRT, &sigc, nullptr);

其中sigc為sigaction結(jié)構(gòu)體的變量孔厉。

struct sigaction sigc;
//sigc.sa_handler = SigFunc;
sigc.sa_sigaction = SigFunc;
sigemptyset(&sigc.sa_mask);
sigc.sa_flags = SA_SIGINFO;

SigFunc為我們定義處理函數(shù)的指針，我們可以設(shè)定這樣一個函數(shù)帖努，去處理我們想要攔截的信號。

void SigFunc(int sig_num, siginfo *info, void *ptr) {
   自定義處理
}

native crash攔截

有了前面這些基礎(chǔ)知識粪般，我們就開始封裝我們的crash攔截吧拼余，作為庫開發(fā)者，我們希望把攔截的信號量交給上層去處理亩歹，所以我們的層次是這樣的匙监。

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所以我們可以有以下代碼，具體細(xì)節(jié)可以看Signal 我們給出函數(shù)處理器小作。

https://github.com/TestPlanB/Signal

jobject currentObj;
JNIEnv *currentEnv = nullptr;

void SigFunc(int sig_num, siginfo *info, void *ptr) {
    // 這里判空并不代表這個對象就是安全的亭姥，因為有可能是臟內(nèi)存

    if (currentEnv == nullptr || currentObj == nullptr) {
        return;
    }
    __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, TAG, "%d catch", sig_num);
    __android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, TAG, "crash info pid:%d ", info->si_pid);
    jclass main = currentEnv->FindClass("com/example/lib_signal/SignalController");
    jmethodID id = currentEnv->GetMethodID(main, "callNativeException", "(I)V");
    if (!id) {
        return;
    }
    currentEnv->CallVoidMethod(currentObj, id, sig_num);
    currentEnv->DeleteGlobalRef(currentObj);


}

被加載的時候由系統(tǒng)自動調(diào)用JNI_OnLoad。

extern "C" jint JNI_OnLoad(JavaVM *vm, void *reserved) {
    jint result = -1;
    // 直接用vm進(jìn)行賦值顾稀，不然不可靠
    if (vm->GetEnv((void **) &currentEnv, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {
        return result;
    }
    return JNI_VERSION_1_4;
}

其中currentEnv代表著當(dāng)前jni環(huán)境达罗，我們在JNI_OnLoad階段進(jìn)行初始化即可，currentObj即代表我們要調(diào)用的方法對象静秆，因為我們要回調(diào)到j(luò)ava層粮揉，所以native肯定需要一個java對象，具體可以看到Signal里面的處理抚笔，值得注意的是扶认，我們在native想要在其他函數(shù)使用java對象的話，在初始函數(shù)賦值的時候殊橙，就必須采用env->NewGlobalRef方式分配一個全局變量辐宾，不然在該函數(shù)結(jié)束的時候狱从，對象的內(nèi)存就會變成臟變量（注意不是NULL）。

Spi機(jī)制的運用

如果還不明白spi機(jī)制的話叠纹，可以查看我之前寫的這篇spi機(jī)制季研，因為我們最終會將信號信息傳遞給java層，所以最終會在java最后執(zhí)行我們的重啟處理吊洼，但是重啟前我們可能會使用各種自定義的處理方案训貌，比如彈出toast或者各種自定義操作，那么這種自定義的處理就很合適用spi接口暴露給具體的使用者即可冒窍，所以我們Signal定義了一個接口递沪。

https://juejin.cn/post/7109666495566708766

interface CallOnCatchSignal {
    fun onCatchSignal(signal: Int,context: Context)
}

外部庫的調(diào)用者實現(xiàn)這個接口，將實現(xiàn)類配置在META-INF.services目錄即可综液，如圖：

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如此一來款慨，我們就可以在自定義的MyHandler實現(xiàn)自己的重啟邏輯，比如重啟/自定義上報crash等等谬莹，demo可以看Signal的處理檩奠。

3.ANR

關(guān)于anr也是一個很有趣的話題，我們可以看到anr也會導(dǎo)致閃退附帽，主要是國內(nèi)各個廠商都有自己的自定義化處理埠戳，比如常規(guī)的彈出anr框或者主動閃退，無論是哪一種蕉扮，對于用戶來說都不是一個好的體驗整胃。

ANR傳遞過程

以android 11為例子，最終anr被檢測發(fā)生后喳钟，會調(diào)用ProcessErrorStateRecord類的appNotResponding方法屁使，去進(jìn)行dump 墓碑文件的操作，這個時候就會調(diào)用發(fā)送一個信號為Signal_Quit的信號奔则，對應(yīng)的常量為3蛮寂，所以如果我們想檢測到anr后去進(jìn)行自定義處理的話，按照上面所說直接用sigaction可以嗎易茬？

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然而如果直接用sigaction去注冊Signal_Quit信號進(jìn)行處理的話酬蹋，會發(fā)現(xiàn)居然什么都沒有回調(diào)！那么這發(fā)生了什么疾呻！

原因就是我們進(jìn)程繼承Zygote進(jìn)行的時候就把主線程信號的掩碼也繼承了除嘹，Zygote進(jìn)程把這三個信號量加入了掩碼，該方法被調(diào)用在init方法中岸蜗。

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掩碼的作用就是使得當(dāng)前的線程不響應(yīng)這三個信號量尉咕，交給其他線程處理。

那么其他線程這里指的是什么璃岳？其實就是SignalCatcher線程年缎，通常我們發(fā)生anr的時候也能看到log輸出悔捶，最終在run方法注冊處理函數(shù)。

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最終調(diào)用WaitForSignal：

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調(diào)用wait方法：

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這個sigwait方法也是一個注冊信號處理函數(shù)的方法单芜，跟sigaction的區(qū)別可參考蜕该。

https://blog.csdn.net/finuxz/article/details/54969582

取消block

經(jīng)過上面的分析，相信能了解到為什么Signal_Quit監(jiān)聽不了了洲鸠，我們也知道堂淡，zygote通過掩碼把信號進(jìn)行了屏蔽，那么我們有辦法把這個屏蔽給打開嗎扒腕？答案是有的绢淀。

pthread_sigmask(SIG_UNBLOCK, &mask, &old))

sigemptyset(&mask);sigaddset(&mask, SIGQUIT);

我們可以通過pthread_sigmask設(shè)置為非block，即參數(shù)1的標(biāo)志瘾腰，把要取消屏蔽的信號放入即可皆的，如圖就是把SIGQUIT取消了，這樣一來我們再使用sigaction去注冊SIGQUIT就可以在信號出發(fā)時執(zhí)行我們的anr處理邏輯了蹋盆。值得注意的是费薄，SIGQUIT觸發(fā)也不一定由anr發(fā)生，這是一個必要但不充分的條件栖雾，所以我們還要添加其他的判斷楞抡，比如我們可以判斷一個queue里面的當(dāng)前message的when參數(shù)來判斷這個消息在隊列待了多久，又或者是我們自定義一個異步消息去查看這個消息什么時候回調(diào)了handler等等方法析藕，最終判斷是否是anr拌倍，當(dāng)然這個不是百分百準(zhǔn)確，目前我也沒想到百分百準(zhǔn)確的方法噪径，因為FileObserve監(jiān)聽traces文件已經(jīng)在android5以上不能用了，所以Signal里面沒有給出具體的判斷数初，只給了一個參考例子找爱。

4最后

上述所講的都在Signal這個庫里面有源碼與注釋，用起來吧泡孩！自定義處理可以用作檢測crash车摄，anr，也可以用作一個安全裝置仑鸥，發(fā)生crash重啟等等吮播，只要有腦洞，都可以實現(xiàn)眼俊！最后記得點個贊啦意狠！

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