Android性能调优之ANR

2019年4月25日 216次阅读 来源: fkaking

对一款Android应用来说，用户体验是至高无上的原则。如果应用上手的体验特别差，点点这点点那就出现各种问题，用户就会执行最简单的一个操作——卸载你的应用。用户体验是一个非常大的概念，其中最直接粗暴的表现有两个：崩溃和ANR。这两个问题是开发人员最不想看到的两个现象。对于崩溃来说，一般原因比较明显，Android会在logcat中以红色的字体打印出具体导致崩溃的代码。对于线上应用， 也有各种性能监控工具可以帮我们分析。但是ANR的原因就比较难以定位。
ANR（Application Not Responding），即应用程序无响应，相信很多安卓用户都碰到过那个然并卵的对话框：

《Android性能调优之ANR》 ANR.png

出现这个对话框，会让用户觉得很沮丧，轻则关闭，重则卸载。用户就是这么一点一点流失的啊。

产生ANR的原因

那么怎么避免出现ANR呢？首先要知道ANR产生的原因。
Android系统中产生ANR的原因大致分为三类：

  • Service ANR，前台进程中的Service生命周期超过20秒，后台进程中的Service生命周期超过200秒时；
  • Broadcast ANR，前台的串行广播消息中onReceive()方法执行超过10秒，后台的串行广播消息中onReceive()方法执行超过60秒时；
  • Input ANR，输入时间在5秒内无法响应时；

Android系统采用不同的监测机制来监测ANR，Service和Broadcast都是由AMS调度，利用Handler和Looper，设计了一个TIMEOUT消息交由AMS线程来处理，整个超时机制的实现都是在Java层； InputEvent由InputDispatcher调度，待处理的输入事件都会进入队列中等待，设计了一个等待超时的判断，超时机制的实现在Native层。在这篇文章中做了很详细的介绍。
具体到代码层面，是什么操作导致了以上情况的产生呢？最重要的原因就是在主线程里执行了太多的阻塞耗时操作。那么要避免ANR也就需要坚持一个原则：不要在主线程里做繁重的耗时操作。悲伤的是，我们的主工程里大量的数据库操作都执行在主线程里，这是接下来（不是本文）需要深入探讨的一个问题。

哪些操作时在主线程执行的？

要做到不在主线程里执行耗时操作，首先要知道哪些地方执行的代码是在主线程执行的。

  • Activity和Fragment里的所有生命周期回调都是执行在主线程；
  • Service默认是执行在主线程的；
  • BroadcastReceiver的onReceive()方法是执行在主线程的；
  • 没有使用子线程looper的handler的handleMessage()方法和post(runnable)是执行在主线程的；
  • View的post(Runnbale)是执行在主线程的；
    因此，在这些地方执行操作时，要格外小心，最保险的方法就是开启一个子线程，把耗时操作都扔到子线程里做，具体创建一个异步操作，方法五花八门，这里不展开讲了。

怎么分析ANR？

即使写代码的时候特别小心，也无法保证你的应用不发生ANR，因为不同的设备配置和性能上的差异，使得在A机器上4秒钟执行完的操作，在B机器上可能会花费超过4秒的时间，甚至是由于手机上的其他进程占用cpu导致cpu无法响应当前应用，种种原因都会导致ANR的出现。所以我们必须分析其产生的原因，才能及时发现问题，解决问题。
当ANR发生时，我们通常采用Logcat和traces.txt文件的相关信息去定位问题。主要包含以下几个方面：

  • 基本信息，进程名、进程号、包名、系统build号、ANR类型等；
  • cpu使用信息，活跃进程的cpu平均占用率、IO情况等；
  • 堆栈信息；
    可以通过adb命令将traces.txt文件拉到本地：
    $adb pull data/anr/traces.txt .
    以下是病历夹某一次ANR的日志：
----- pid 6603 at 2016-10-14 09:57:24 -----
Cmd line: com.apricotforest.dossier

JNI: CheckJNI is off; workarounds are off; pins=0; globals=412 (plus 20 weak)

DALVIK THREADS:
(mutexes: tll=0 tsl=0 tscl=0 ghl=0)

"main" prio=5 tid=1 TIMED_WAIT
  | group="main" sCount=1 dsCount=0 obj=0x41744e58 self=0x41664910
  | sysTid=6603 nice=-6 sched=0/0 cgrp=apps handle=1074172244
  | state=S schedstat=( 28338231507 276030844958 49092 ) utm=2490 stm=343 core=3
  at java.lang.VMThread.sleep(Native Method)
  at java.lang.Thread.sleep(Thread.java:1013)
  at java.lang.Thread.sleep(Thread.java:995)
  at com.apricotforest.dossier.persistentconnection.PersistentConnectionService$3.onClose(PersistentConnectionService.java:162)
  at com.xingshulin.persistentconnection.WebSocketManager$1.onClose(WebSocketManager.java:31)
  at de.tavendo.autobahn.WebSocketConnection.failConnection(WebSocketConnection.java:198)
  at de.tavendo.autobahn.WebSocketConnection.access$7(WebSocketConnection.java:156)
  at de.tavendo.autobahn.WebSocketConnection$1.handleMessage(WebSocketConnection.java:390)
  at android.os.Handler.dispatchMessage(Handler.java:102)
  at android.os.Looper.loop(Looper.java:136)
  at android.app.ActivityThread.main(ActivityThread.java:5047)
  at java.lang.reflect.Method.invokeNative(Native Method)
  at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:515)
  at com.android.internal.os.ZygoteInit$MethodAndArgsCaller.run(ZygoteInit.java:793)
  at com.android.internal.os.ZygoteInit.main(ZygoteInit.java:609)
  at dalvik.system.NativeStart.main(Native Method)
...

从文中可以看到以上描述的一些信息，很明显问题发生在长连接服务的onClose()方法中，该方法中执行的操作耗时导致发生了Service的ANR。
上面这个例子比较简单，日志里已经很明白的告诉你出错的位置了，还有一些ANR问题发生的原因比较隐蔽，需要认真的分析，比如：

Process:com.apricotforest.dossier
...
CPU usage from 3330ms to 814ms ago:
6% 178/system_server: 3.5% user + 1.4% kernel / faults: 86 minor 20 major
4.6% 2976/com.apricotforest.dossier: 0.7% user + 3.7% kernel /faults: 52 minor 19 major
0.9% 252/com.android.systemui: 0.9% user + 0% kernel
...

100%TOTAL: 5.9% user + 4.1% kernel + 89% iowait

最后一句说明CPU占用100%，已经满负荷，其中大部分被iowait即I/O操作占用。这时候需要仔细的分析logcat和trace.txt,同时结合google，才有可能定位到问题原因。
p.p1 {margin: 0.0px 0.0px 0.0px 60.0px; font: 16.0px ‘Heiti SC Light’; color: #586e75}p.p2 {margin: 0.0px 0.0px 0.0px 60.0px; font: 16.0px Courier; color: #586e75; min-height: 19.0px}p.p3 {margin: 0.0px 0.0px 0.0px 60.0px; font: 16.0px Courier; color: #859900}p.p4 {margin: 0.0px 0.0px 0.0px 60.0px; font: 16.0px Courier; color: #859900; min-height: 19.0px}span.s1 {font: 16.0px Courier}

内存原因也可能导致ANR，例如用一张大图片作为activity的背景，trace信息可能是这样的：

Cmdline: android.process.acore

DALVIK THREADS:
"main"prio=5 tid=3 VMWAIT
|group="main" sCount=1 dsCount=0 s=N obj=0x40026240self=0xbda8
| sysTid=1815 nice=0 sched=0/0 cgrp=unknownhandle=-1344001376
atdalvik.system.VMRuntime.trackExternalAllocation(NativeMethod)
atandroid.graphics.Bitmap.nativeCreate(Native Method)
atandroid.graphics.Bitmap.createBitmap(Bitmap.java:468)
atandroid.view.View.buildDrawingCache(View.java:6324)
atandroid.view.View.getDrawingCache(View.java:6178)

...

MEMINFO in pid 1360 [android.process.acore] **
native dalvik other total
size: 17036 23111 N/A 40147
allocated: 16484 20675 N/A 37159
free: 296 2436 N/A 2732

free的内存已经所剩无几。当然，这时候发生OOM的几率也变的很大了。
病历夹的现状：ANR比较频繁，需要重点解决。

    原文作者：fkaking
    原文地址: https://www.jianshu.com/p/2a1c6d957559
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