ANR详细介绍

• 1.ANR简单介绍
• 2.ANR发生场景
• 3.ANR发生的原理
• 4.ANR有哪些具体案例
• 5.ANR具体如何分析
• 6.解决方案
• 7.ANR问题解答

好消息

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1.ANR简单介绍

• 1.1 什么是ANR
  • ANR Activity not responding(页面没有响应)
  • ANR Application not responding 应用没有响应
  • Android 在4.0之后强制规定 访问网络必须开启子线程
  • 如果在主线程访问网络，4.0之后的系统就会抛出：android.os.NetworkOnMainThreadException 在主线程联网的异常
  • 联网的时候一定要在子线程操作，只要是耗时的操作，可能会把主线程阻塞住的操作，都要放到子线程里
  • 主线程(UI线程)16ms，刷新一次界面，一秒60次，60贞/秒
  • ANR(Application Not responding)，是指应用程序未响应，Android系统对于一些事件需要在一定的时间范围内完成，如果超过预定时间能未能得到有效响应或者响应时间过长，都会造成ANR。
• 1.2 ANR的产生需要满足三个条件
  • 主线程：只有应用程序进程的主线程响应超时才会产生ANR；
  • 超时时间：产生ANR的上下文不同，超时时间也会不同，但只要在这个时间上限内没有响应就会ANR；
  • 输入事件/特定操作：输入事件是指按键、触屏等设备输入事件，特定操作是指BroadcastReceiver和Service的生命周期中的各个函数，产生ANR的上下文不同，导致ANR的原因也会不同；

2.ANR发生场景

• 主线程，被阻塞5秒钟以上，就会抛出ANR对话框。不同的组件发生ANR的时间不一样，Activity是5秒，BroadCastReceiver是10秒，Service是20秒（均为前台）。
• 点击事件(按键和触摸事件)5s内没被处理: Input event dispatching timed out
• service 前台20s后台200s未完成启动 Timeout executing service
  • Service Timeout是位于”ActivityManager”线程中的AMS.MainHandler收到SERVICE_TIMEOUT_MSG消息时触发。
  • 对于Service有两类:
    • 对于前台服务，则超时为SERVICE_TIMEOUT = 20s；
    • 对于后台服务，则超时为SERVICE_BACKGROUND_TIMEOUT = 200s
• 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)：Timeout of broadcast BroadcastRecord
  • 以BroadcastReviever为例，在onRecieve()方法执行10秒内没发生第一种ANR(也就是在这个过程中没有输入事件或输入事件还没到5s)才会发生Receiver timeout，否则将先发生事件无相应ANR，所以onRecieve()是有可能执行不到10s就发生ANR的，所以不要在onRecieve()方法里面干活
• ContentProvider的publish在10s内没进行完：timeout publishing content providers

• 思考一下，比如service前台是20秒，后台是200秒没响应会导致ANR，那么这个时间是哪里来的呢？

  // How long we wait for a service to finish executing.
  static final int SERVICE_TIMEOUT = 20*1000;
  
  // How long we wait for a service to finish executing.
  static final int SERVICE_BACKGROUND_TIMEOUT = SERVICE_TIMEOUT * 10;
  
  mAm.mHandler.removeMessages(ActivityManagerService.SERVICE_TIMEOUT_MSG, r.app);
  
      void serviceTimeout(ProcessRecord proc) {
      String anrMessage = null;
  
      synchronized(mAm) {
          if (proc.executingServices.size() == 0 || proc.thread == null) {
              return;
          }
          final long now = SystemClock.uptimeMillis();
          final long maxTime =  now -
                  (proc.execServicesFg ? SERVICE_TIMEOUT : SERVICE_BACKGROUND_TIMEOUT);
          ServiceRecord timeout = null;
          long nextTime = 0;
          for (int i=proc.executingServices.size()-1; i>=0; i--) {
              ServiceRecord sr = proc.executingServices.valueAt(i);
              if (sr.executingStart < maxTime) {
                  timeout = sr;
                  break;
              }
              if (sr.executingStart > nextTime) {
                  nextTime = sr.executingStart;
              }
          }
          if (timeout != null && mAm.mLruProcesses.contains(proc)) {
              Slog.w(TAG, "Timeout executing service: " + timeout);
              StringWriter sw = new StringWriter();
              PrintWriter pw = new FastPrintWriter(sw, false, 1024);
              pw.println(timeout);
              timeout.dump(pw, "    ");
              pw.close();
              mLastAnrDump = sw.toString();
              mAm.mHandler.removeCallbacks(mLastAnrDumpClearer);
              mAm.mHandler.postDelayed(mLastAnrDumpClearer, LAST_ANR_LIFETIME_DURATION_MSECS);
              anrMessage = "executing service " + timeout.shortName;
          } else {
              Message msg = mAm.mHandler.obtainMessage(
                      ActivityManagerService.SERVICE_TIMEOUT_MSG);
              msg.obj = proc;
              mAm.mHandler.sendMessageAtTime(msg, proc.execServicesFg
                      ? (nextTime+SERVICE_TIMEOUT) : (nextTime + SERVICE_BACKGROUND_TIMEOUT));
          }
      }
  
      if (anrMessage != null) {
          mAm.mAppErrors.appNotResponding(proc, null, null, false, anrMessage);
      }
  }
  复制代码

3.ANR发生的原理

• 关于ANR机制实现的原理可以先看这篇文章，个人觉得写的十分不错，可以看看： gityuan.com/2016/07/02/…
• 大概原理如下：
  • 1.在进行相关操作调用hander.sendMessageAtTime()发送一个ANR的消息，延时时间为ANR发生的时间(如activity是当前时间5s之后)。
  • 2.进行相关的操作
  • 3.操作结束后向remove掉该条message。如果相关的操作在规定时间没有执行完成，该条message将被handler取出并执行，就发生了ANR。

4.ANR有哪些具体案例

• Acitvity，Fragment中暴力相应点击事件有可能会导致ANR
• 断点调试时，程序可能会出现ANR无限应
• 主线程做了耗时操作，比如查询数据库数据导致ANR

5.ANR具体如何分析

• ANR问题是由于主线程的任务在规定时间内没处理完任务，而造成这种情况的原因大致会有一下几点：
  • 主线程在做一些耗时的工作导致线程卡死
  • 主线程被其他线程锁
  • cpu被其他进程占用，该进程没被分配到足够的cpu资源。
• 然后看anr日志。千万别说不知道在哪里看日志，在发生ANR的时候，系统会收集ANR相关的信息提供给开发者：首先在Log中有ANR相关的信息，其次会收集ANR时的CPU使用情况，还会收集trace信息，也就是当时各个线程的执行情况。trace文件保存到了/data/anr/traces.txt中
  • 从log中找到ANR反生的信息：会包含了ANR的时间、进程、是何种ANR等信息。
  • 在该条log之后会有CPU usage的信息，表明了CPU在ANR前后的用量（log会表明截取ANR的时间），从各种CPU Usage信息中大概可以分析如下几点：
    • 如果某些进程的CPU占用百分比较高，几乎占用了所有CPU资源，而发生ANR的进程CPU占用为0%或非常低，则认为CPU资源被占用，进程没有被分配足够的资源，从而发生了ANR。这种情况多数可以认为是系统状态的问题，并不是由本应用造成的。
    • 如果发生ANR的进程CPU占用较高，如到了80%或90%以上，则可以怀疑应用内一些代码不合理消耗掉了CPU资源，如出现了死循环或者后台有许多线程执行任务等等原因，这就要结合trace和ANR前后的log进一步分析了。
    • 如果CPU总用量不高，该进程和其他进程的占用过高，这有一定概率是由于某些主线程的操作就是耗时过长，或者是由于主进程被锁造成的。
  • 除了上述分析CPU usage之后，确定问题需要我们进一步分析trace文件。trace文件记录了发生ANR前后该进程的各个线程的stack。对我们分析ANR问题最有价值的就是其中主线程的stack，一般主线程的trace可能有如下几种情况：
    • 主线程是running或者native而对应的栈对应了我们应用中的函数，则很有可能就是执行该函数时候发生了超时。
    • 主线程被block:非常明显的线程被锁，这时候可以看是被哪个线程锁了，可以考虑优化代码。如果是死锁问题，就更需要及时解决了。
    • 由于抓trace的时刻很有可能耗时操作已经执行完了（ANR -> 耗时操作执行完毕 ->系统抓trace），这时候的trace就没有什么用了，主线程的stack就是这样的：

    • 

• 总结，就是两个问题
  • 1.CPU 问题
    • 在 Monkeylog.log 文件中定位到 "anr in" 位置，查看 cpu usage ,total 占用，如发现接近100%，暂时判断为 cpu 问题。
    • 然后在 logcat.log 文件中定位到 "not responding" 发生时间，并截取cpuinfo.log 中时间点前后 5s 的 log，然后计算 CPU 占中，看哪个进程用的多，在酌情分析模块的 CPU 占中。
  • 2.GC 问题
    • 定位到 logcat.log 文件中 "not responding" 发生时间点；
    • 去查看发生 ANR 时间点对应的 trace 文件，定位到应用报名，若Dalvik Thread主线程显示“SUSPENDED”,则为内存问题；
    • 截取 ANR 发生时间点前 5s 的 log，分析 "dalvikvm" 打印的 Paused GC 耗时，如果过多则定位为 GC 问题，需要查看这 5s 件发生了哪些耗时的操作。