Android 性能优化-ANR 的原因和解决方案
1、出现 ANR 的情况
满足下面的一种情况系统就会弹出 ANR 提示
输入事件(按键和触摸事件) 5s 内没被处理；
BroadcastReceiver 的事件 ( onRecieve() 方法) 在规定时间内没处理完 (前台广播为 10s，后台广播为 60s)；
Service 前台 20s 后台 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。这个类用来处理程序中出现的各种错误，不只 ANR，强行 Crash 也在这个类中处理。
// 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找最初触发的位置：
// native/services/inputflinger/InputDispatcher.cpp
constexpr 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.java
private 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.java
public 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
}
然后回在上述方法调用 AMS 的 inputDispatchingTimedOut() 方法继续处理，并最终在 inputDispatchingTimedOut() 方法中将事件传递给 AppErrors
// base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java
public 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 继续处理
mAppErrors.appNotResponding(proc, activity, parent, aboveSystem, annotation);
}
});
}
return true;
}
当事件传递到了 AppErrors 之后，它会借助 Handler 处理消息也就调用了最初的那个方法并弹出对话框。
3、ANR 的解决办法
上面分析了 ANR 的成因和原理，下面我们分析下如何解决 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 产生的原因进行分析：
adb root
adb shell ls /data/anr
adb 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，或者尝试修改文件的读写权限，或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：
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：创建一个检测线程，该线程不断往 UI 线程 post 一个任务，然后睡眠固定时间，等该线程又一次起来后检測之前 post 的任务是否运行了，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
由于响应式编程等导致的方法死循环
由于某个业务逻辑执行的时间太长
- 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 (比如数据库操作，I/O，网络操作等)，采用单独的工作线程处理；
用 Handler 来处理 UI 线程和工作线程的交互；
使用 RxJava 等来处理异步消息。
总之，一个原则就是：不在主线程做耗时操作。
