Android ANR原理分析及解决办法

一、ANR说明和原因

1.1 简介

ANR全称：Application Not Responding，也就是应用程序无响应。

1.2 原因

Android系统中，ActivityManagerService(简称AMS)和WindowManagerService(简称WMS)会检测App的响应时间，如果App在特定时间无法响应屏幕触摸或键盘输入事件，或者特定事件没有处理完毕，就会出现ANR。

以下四个条件都可以造成ANR发生：

InputDispatching Timeout：5秒内无法响应屏幕触摸事件或键盘输入事件
BroadcastQueue Timeout ：在执行前台广播（BroadcastReceiver）的onReceive()函数时10秒没有处理完成，后台为60秒。
Service Timeout ：前台服务20秒内，后台服务在200秒内没有执行完毕。
ContentProvider Timeout ：ContentProvider的publish在10s内没进行完。

1.3 避免

尽量避免在主线程（UI线程）中作耗时操作。

那么耗时操作就放在子线程中。
关于多线程可以参考：Android多线程：理解和简单使用总结

二、ANR分析办法

2.1 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：

@Override
protected 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。

Google Pixel xl ANR.png

2.2 ANR分析办法一：Log

刚才产生ANR后，看下Log：

ANR Log.png

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。

2.3 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.myjavatest
Build fingerprint: 'google/marlin/marlin:8.0.0/OPR3.170623.007/4286350:user/release-keys'
ABI: 'arm64'
Build type: optimized
Zygote loaded classes=4681 post zygote classes=106
Intern table: 42675 strong; 137 weak
JNI: 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。

2.4 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 Test
7267 Jps

具体分析参考：Android应用ANR分析四.1节

三、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<applicatiion>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。