android程序中,产生ANR原因与分析解决

产生原因

在android程序中，所有的输入（key和touch等）事件是由底层的InputDispatcher分发到上层的InputManagerService的，再通过InputManagerService内部的InputMonitor送入WindowManagerService的Policy（PhoneWindowManager）中。整个流程可以参考事件在native和jni中的流程和事件在java framework中的流程。而在事件分发的过程中，如果应用程序不能及时响应，就会产生ANR。

ANR的发生的场景

service timeout:前台服务在20s未执行完，后台服务200s未执行完。
BroadcastQueue timeout:前台广播在10s未执行完，后台广播在60s未执行完。
ContentProvider timeout: ContentProvider在发布时超过10s未执行完。
InputDispatching Timeout：输入分发事件超过5s未执行完。

ANR的过程总体就是：装炸弹、拆炸弹、引爆炸弹。

产生 ANR 需要满足以下条件，

只有应用程序进程的主线程（UI 线程）响应超时才会产生 ANR。
只有达到超时时间才能触发 ANR。产生 ANR 的上下文不同，超时时间也会不同。
只有输入事件或特定操作才能触发 ANR。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。

ANR分析办法

ANR重现

这里使用的是号称Google亲儿子的Google Pixel xl（Android 8.0系统）做的测试，生成一个按钮跳转到ANRTestActivity，在后者的onCreate()中主线程休眠20秒：

@Overrideprotected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) {    super.onCreate(savedInstanceState);    setContentView(R.layout.activity_anr_test);    // 这是Android提供线程休眠函数，与Thread.sleep()最大的区别是    // 该使用该函数不会抛出InterruptedException异常。    SystemClock.sleep(20 * 1000);}

在进入ANRTestActivity后黑屏一段时间，大概有七八秒，终于弹出了ANR异常。

ANR分析办法一：Log

刚才产生ANR后，看下Log：

可以看到logcat清晰地记录了ANR发生的时间，以及线程的tid和一句话概括原因：WaitingInMainSignalCatcherLoop，大概意思为主线程等待异常。最后一句The application may be doing too much work on its main thread.告知可能在主线程做了太多的工作。

ANR分析办法二：traces.txt

刚才的log有第二句Wrote stack traces to ‘/data/anr/traces.txt’，说明ANR异常已经输出到traces.txt文件，使用adb命令把这个文件从手机里导出来：

cd到adb.exe所在的目录，也就是Android SDK的platform-tools目录，例如：

cd D:\Android\AndroidSdk\platform-tools

此外，除了Windows的cmd以外，还可以使用AndroidStudio的Terminal来输入adb命令。

到指定目录后执行以下adb命令导出traces.txt文件：

adb pull /data/anr/traces.txt

traces.txt默认会被导出到Android SDK的\platform-tools目录。一般来说traces.txt文件记录的东西会比较多，分析的时候需要有针对性地去找相关记录。

----- pid 23346 at 2017-11-07 11:33:57 -----  ----> 进程id和ANR产生时间Cmd line: com.sky.myjavatestBuild fingerprint: 'google/marlin/marlin:8.0.0/OPR3.170623.007/4286350:user/release-keys'ABI: 'arm64'Build type: optimizedZygote loaded classes=4681 post zygote classes=106Intern table: 42675 strong; 137 weakJNI: CheckJNI is on; globals=526 (plus 22 weak)Libraries: /system/lib64/libandroid.so /system/lib64/libcompiler_rt.so /system/lib64/libjavacrypto.so/system/lib64/libjnigraphics.so /system/lib64/libmedia_jni.so /system/lib64/libsoundpool.so/system/lib64/libwebviewchromium_loader.so libjavacore.so libopenjdk.so (9)Heap: 22% free, 1478KB/1896KB; 21881 objects    ----> 内存使用情况 ... "main" prio=5 tid=1 Sleeping    ----> 原因为Sleeping  | group="main" sCount=1 dsCount=0 flags=1 obj=0x733d0670 self=0x74a4abea00  | sysTid=23346 nice=-10 cgrp=default sched=0/0 handle=0x74a91ab9b0  | state=S schedstat=( 391462128 82838177 354 ) utm=33 stm=4 core=3 HZ=100  | stack=0x7fe6fac000-0x7fe6fae000 stackSize=8MB  | held mutexes=  at java.lang.Thread.sleep(Native method)  - sleeping on <0x053fd2c2> (a java.lang.Object)  at java.lang.Thread.sleep(Thread.java:373)  - locked <0x053fd2c2> (a java.lang.Object)  at java.lang.Thread.sleep(Thread.java:314)  at android.os.SystemClock.sleep(SystemClock.java:122)  at com.sky.myjavatest.ANRTestActivity.onCreate(ANRTestActivity.java:20) ----> 产生ANR的包名以及具体行数  at android.app.Activity.performCreate(Activity.java:6975)  at android.app.Instrumentation.callActivityOnCreate(Instrumentation.java:1213)  at android.app.ActivityThread.performLaunchActivity(ActivityThread.java:2770)  at android.app.ActivityThread.handleLaunchActivity(ActivityThread.java:2892)  at android.app.ActivityThread.-wrap11(ActivityThread.java:-1)  at android.app.ActivityThread$H.handleMessage(ActivityThread.java:1593)  at android.os.Handler.dispatchMessage(Handler.java:105)  at android.os.Looper.loop(Looper.java:164)  at android.app.ActivityThread.main(ActivityThread.java:6541)  at java.lang.reflect.Method.invoke(Native method)  at com.android.internal.os.Zygote$MethodAndArgsCaller.run(Zygote.java:240)  at com.android.internal.os.ZygoteInit.main(ZygoteInit.java:767)

在文件中使用 ctrl + F 查找包名可以快速定位相关代码。通过上方log可以看出相关问题：

进程id和包名：pid 23346 com.sky.myjavatest
造成ANR的原因：Sleeping
造成ANR的具体行数：ANRTestActivity.java:20类的第20行

特别注意：产生新的ANR，原来的 traces.txt 文件会被覆盖。

ANR分析办法三：Java线程调用分析

通过JDK提供的命令可以帮助分析和调试Java应用，命令为：

jstack {pid}

其中pid可以通过jps命令获得，jps命令会列出当前系统中运行的所有Java虚拟机进程，比如

7266 Test7267 Jps

ANR分析办法四：DDMS分析ANR问题

使用DDMS——Update Threads工具
阅读Update Threads的输出

造成ANR的原因及解决办法

上面例子只是由于简单的主线程耗时操作造成的ANR，造成ANR的原因还有很多：

主线程阻塞或主线程数据读取

解决办法：避免死锁的出现，使用子线程来处理耗时操作或阻塞任务。尽量避免在主线程query provider、不要滥用SharePreferenceS

CPU满负荷，I/O阻塞

解决办法：文件读写或数据库操作放在子线程异步操作。

内存不足

解决办法：AndroidManifest.xml文件中可以设置 android:largeHeap=“true”，以此增大App使用内存。不过不建议使用此法，从根本上防止内存泄漏，优化内存使用才是正道。

各大组件ANR

各大组件生命周期中也应避免耗时操作，注意BroadcastReciever的onRecieve()、后台Service和ContentProvider也不要执行太长时间的任务。

防止产生 ANR 的方法主要就是避免在主线程中执行耗时的操作，可以降耗时操作放入子线程中执行。耗时操作包括：

数据库操作。数据库操作尽量采用异步方法做处理
初始化的数据和控件太多
频繁的创建线程或者其它大对象；
加载过大数据和图片；
对大数据排序和循环操作；
过多的广播和滥用广播；
大对象的传递和共享；
网络操作