Android 面试题 异常捕获 四

 为什么要捕获奔溃 

因为在开发或者测试阶段不能做到100%的问题解决，因为 app 上线之后会有你想不到的各种各样的使用的场景，而发生问题时用户只能描述一下怎么怎么怎么就出现了问题。也许反馈到开发这边可以100%复现那就可以得到解决，但是也有可能在本地复现不了，只有在用户的手机上可以出现，这可能和用户使用的场景（温度太高导致CPU限速，温度太低等），手机的内存，CPU，老年机等等都有关系。

在 android 里面，奔溃可以分为二大类，一个为 java 奔溃，一个为 native 奔溃。对于这二种奔溃需要用不同的方式去捕获。

一个合格的异常捕获组件也要能达到以下目的：

A : 支持在crash时进行更多扩展操作, 例如 :

        1、打印logcat和应用日志

        2、上报crash次数

        3、对不同的crash做不同的恢复措施

B : 可以针对业务不断改进和适应

Java异常分类  

可查的异常（checked exceptions）：

编译器要求必须处置的异常（使用 try…catch…finally 或者 throws ）。在方法中要么用try-catch语句捕获它并处理，要么用 throws 子句声明抛出它，否则编译不会通过。除了RuntimeException及其子类以外，其他的Exception类及其子类都属于可查异常。

不可查的异常（unchecked exceptions）：

包括运行时异常（RuntimeException与其子类）和错误（Error）。在编译时，不会提示和发现这样的异常，不要求在程序处理这些异常。

收集Java层Crash 

在 Applicaiton中进行初始化崩溃收集器

 

public class MyApp extends Application {
    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        //初始化崩溃收集器
        CollectCrashUtils.initColleteCrash();
    }
}

收集java层崩溃和native层崩溃 

public class CollectCrashUtils {
    public static void initColleteCrash() {
        //初始化Handler,收集java层崩溃
        MyJavaCrashHandler handler = new MyJavaCrashHandler();
        Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler(handler);

        //收集native层崩溃
        File file = new File("sdcard/Crashlog");
        if (!file.exists()) {
            file.mkdirs();
        }
        NativeBreakpad.init(file.getAbsolutePath());
    }
}

native层的崩溃收集可以使用编译好的breakpad.so 

java层崩溃实现Thread.UncaughtExceptionHandler接口进行收集

 

public class MyJavaCrashHandler implements Thread.UncaughtExceptionHandler {
    @Override
    public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
        Log.e("程序出现异常了", "Thread = " + t.getName() + "\nThrowable = " + e.getMessage());
        String stackTraceInfo = getStackTraceInfo(e);
        Log.e("stackTraceInfo", stackTraceInfo);
        saveThrowableMessage(stackTraceInfo);
    }

    /**
     * 获取错误的信息
     *
     * @param throwable
     * @return
     */
    private String getStackTraceInfo(final Throwable throwable) {
        PrintWriter pw = null;
        Writer writer = new StringWriter();
        try {
            pw = new PrintWriter(writer);
            throwable.printStackTrace(pw);
        } catch (Exception e) {
            return "";
        } finally {
            if (pw != null) {
                pw.close();
            }
        }
        return writer.toString();
    }

    private String logFilePath = "sdcard/Crashlog";

    private void saveThrowableMessage(String errorMessage) {
        if (TextUtils.isEmpty(errorMessage)) {
            return;
        }
        File file = new File(logFilePath);
        if (!file.exists()) {
            boolean mkdirs = file.mkdirs();
            if (mkdirs) {
                writeStringToFile(errorMessage, file);
            }
        } else {
            writeStringToFile(errorMessage, file);
        }
    }

    private void writeStringToFile(final String errorMessage, final File file) {
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                FileOutputStream outputStream = null;
                try {
                    ByteArrayInputStream inputStream = new ByteArrayInputStream(errorMessage.getBytes());
                    outputStream = new FileOutputStream(new File(file, System.currentTimeMillis() + ".txt"));
                    int len = 0;
                    byte[] bytes = new byte[1024];
                    while ((len = inputStream.read(bytes)) != -1) {
                        outputStream.write(bytes, 0, len);
                    }
                    outputStream.flush();
                    Log.e("程序出异常了", "写入本地文件成功：" + file.getAbsolutePath());
                } catch (FileNotFoundException e) {
                    e.printStackTrace();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    if (outputStream != null) {
                        try {
                            outputStream.close();
                        } catch (IOException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }
            }
        }).start();
    }

}

  UncaughtExceptionHandler 异常

Thread中存在两个UncaughtExceptionHandler：

1. 一个是静态的defaultUncaughtExceptionHandler：来自所有线程中的Exception在抛出并且未捕获的情况下，都会从此路过。进程fork的时候设置的就是这个静态的defaultUncaughtExceptionHandler，管辖范围为整个进程。
2. 另一个是非静态uncaughtExceptionHandler：为单个线程设置一个属于线程自己的uncaughtExceptionHandler，辖范围比较小。

Thread类的异常处理变量声明 ：

//成员变量，线程独有的
// null unless explicitly set
private volatile UncaughtExceptionHandler uncaughtExceptionHandler;
//静态变量，用于所有线程
// null unless explicitly set
private static volatile UncaughtExceptionHandler defaultUncaughtExceptionHandler;

当一个线程由于未捕获异常即将终止时，Java虚拟机将使用Thread的getuncaughtexceptionhandler()方法查询线程的uncaughtException处理程序，并调用处理程序的uncaughtException方法，将线程和异常作为参数传递。

一个线程如果没有设置uncaughtExceptionHandler，将使用线程所在的线程组来处理这个未捕获异常。线程组ThreadGroup实现了UncaughtExceptionHandler，所以可以用来处理未捕获异常。

ThreadGroup实现的uncaughtException如下 : 

public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
        if (parent != null) {
            parent.uncaughtException(t, e);
        } else {
            Thread.UncaughtExceptionHandler ueh =
                Thread.getDefaultUncaughtExceptionHandler();
            if (ueh != null) {
                ueh.uncaughtException(t, e);
            } else if (!(e instanceof ThreadDeath)) {
                System.err.print("Exception in thread ""
                                 + t.getName() + "" ");
                e.printStackTrace(System.err);
            }
        }
    }

线程组处理未捕获异常的逻辑是：

1. 首先将异常消息通知给父线程组处理。
2. 否则，尝试利用一个默认的defaultUncaughtExceptionHandler来处理异常。
3. 如果没有默认的异常处理器则将错误信息输出到System.err。

 异常（Crash）处理和捕获

 在Android中，运行时异常（属于不可查的异常），如果没有在try-catch语句捕获并处理，就会产生Crash，导致程序崩溃。

Crash是App稳定性的一个重要指标，大量的Crash是非常差的用户体验，会导致用户的流失。Crash发生之后，我们应该及时处理并解决，然后发版对其进行修复。

那么，问题来了，我们想要解决Crash，但是Crash发生在用户手机上，我们如何能拿到我们想要的错误信息呢？

Android中添加全局的Crash监控实战

在Android中，我们同样可以使用UncaughtExceptionHandler来添加运行时异常的回调，来监控Crash的发生。

1、创建一个自定义UncaughtExceptionHandler类

public class CrashHandler implements Thread.UncaughtExceptionHandler {
    @Override
    public void uncaughtException(Thread thread, Throwable ex) {
        //回调函数，处理异常
        //在这里将崩溃日志读取出来，然后保存到SD卡，或者直接上传到日志服务器
       
        //如果我们也想继续调用系统的默认处理，可以先把系统UncaughtExceptionHandler存下来，然后在这里调用。
    }
}

2. 设置全局监控 

CrashHandler crashHandler = new CrashHandler();
Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler(crashHandler);

完成以上2个步骤，我们就可以实现全局的Crash监控了。这里所说的全局，是指针对整个进程生效。

 Android系统中Crash的处理、分发逻辑

上面我们了解了怎么在Android中捕获Crash，实现Crash的监控、上报。那么，在Android中，系统是如何处理、分发Crash的呢？

异常处理的注册

App启动时，会通过zygote进程fork一个进程，然后创建VM虚拟机，然后会调用到zygoteInit进行初始化工作。

zygoteInit方法

frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java的zygoteInit方法：

public static final Runnable zygoteInit(int targetSdkVersion, String[] argv,
            ClassLoader classLoader) {
        ……
        RuntimeInit.commonInit();
        ……
    }

zygoteInit调用了RuntimeInit.commonInit()方法。

 RuntimeInit.commonInit()方法

protected static final void commonInit() {
        if (DEBUG) Slog.d(TAG, "Entered RuntimeInit!");

        /*
         * set handlers; these apply to all threads in the VM. Apps can replace
         * the default handler, but not the pre handler.
         */
        LoggingHandler loggingHandler = new LoggingHandler();
        RuntimeHooks.setUncaughtExceptionPreHandler(loggingHandler);
        Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler(new KillApplicationHandler(loggingHandler));
    }

 逻辑解析：

1. LoggingHandler用于处理打印日志，我们不做详细分析，感兴趣的可以自己看下。
2. Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler用于注册系统默认异常处理的逻辑。

这里的RuntimeHooks.setUncaughtExceptionPreHandler方法，其实是调用了Thread的setUncaughtExceptionPreHandler方法。

Android 8.0中，Thread类增加了一个接口叫setUncaughtExceptionPreHandler，它会注册在分发异常处理时的回调，用于Android系统（平台）使用。

我们先来看异常的分发逻辑，后面再分析KillApplicationHandler中对异常的处理逻辑。

异常的分发

Thread的dispatchUncaughtException负责处理异常的分发逻辑。

Thread的dispatchUncaughtException

public final void dispatchUncaughtException(Throwable e) {
        // BEGIN Android-added: uncaughtExceptionPreHandler for use by platform.
        Thread.UncaughtExceptionHandler initialUeh =
                Thread.getUncaughtExceptionPreHandler();
        if (initialUeh != null) {
            try {
                initialUeh.uncaughtException(this, e);
            } catch (RuntimeException | Error ignored) {
                // Throwables thrown by the initial handler are ignored
            }
        }
        // END Android-added: uncaughtExceptionPreHandler for use by platform.
        getUncaughtExceptionHandler().uncaughtException(this, e);
    }

这里首先处理setUncaughtExceptionPreHandler注册的异常处理方法，然后在调用通过setDefaultUncaughtExceptionHandler或setUncaughtExceptionHandler方法注册的异常处理方法。

Thread的getUncaughtExceptionHandler()方法

public UncaughtExceptionHandler getUncaughtExceptionHandler() {
        return uncaughtExceptionHandler != null ?
            uncaughtExceptionHandler : group;
    }

逻辑解析：

1. 当uncaughtExceptionHandler不为空时，返回uncaughtExceptionHandler。uncaughtExceptionHandler是通过setUncaughtExceptionHandler方法注册异常处理Handler。
2. 否则，返回group。
3. 这里的group，其实就是当前线程所在的线程组。并且线程组ThreadGroup同样实现了UncaughtExceptionHandler接口。

ThreadGroup的uncaughtException

public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
        if (parent != null) {
            parent.uncaughtException(t, e);
        } else {
            Thread.UncaughtExceptionHandler ueh =
                Thread.getDefaultUncaughtExceptionHandler();
            if (ueh != null) {
                ueh.uncaughtException(t, e);
            } else if (!(e instanceof ThreadDeath)) {
                System.err.print("Exception in thread ""
                                 + t.getName() + "" ");
                e.printStackTrace(System.err);
            }
        }
    }

逻辑解析：

线程组处理未捕获异常的逻辑是：

1. 首先将异常消息通知给父线程组处理。
2. 否则，尝试利用一个默认的defaultUncaughtExceptionHandler来处理异常。
3. 如果没有默认的异常处理器则将错误信息输出到System.err。

 异常的处理  

系统默认异常处理逻辑在KillApplicationHandler类的uncaughtException方法中，我们来看代码

KillApplicationHandler类的uncaughtException方法

        public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
            try {
                //确保LoggingHandler的执行
                ensureLogging(t, e);

                // Don't re-enter -- avoid infinite loops if crash-reporting crashes.
                if (mCrashing) return;
                mCrashing = true;

                // Try to end profiling. If a profiler is running at this point, and we kill the
                // process (below), the in-memory buffer will be lost. So try to stop, which will
                // flush the buffer. (This makes method trace profiling useful to debug crashes.)
                if (ActivityThread.currentActivityThread() != null) {
                    ActivityThread.currentActivityThread().stopProfiling();
                }
                //调用AMS，展示弹出等逻辑
                // Bring up crash dialog, wait for it to be dismissed
                ActivityManager.getService().handleApplicationCrash(
                        mApplicationObject, new ApplicationErrorReport.ParcelableCrashInfo(e));
            } catch (Throwable t2) {
                if (t2 instanceof DeadObjectException) {
                    // System process is dead; ignore
                } else {
                    try {
                        Clog_e(TAG, "Error reporting crash", t2);
                    } catch (Throwable t3) {
                        // Even Clog_e() fails!  Oh well.
                    }
                }
            } finally {
                //杀死进程和退出虚拟机
                // Try everything to make sure this process goes away.
                Process.killProcess(Process.myPid());
                System.exit(10);
            }
        }

逻辑解析：

1. 调用ensureLogging(t, e)确保LoggingHandler的执行（有去重逻辑，不用担心重复执行）。
2. 然后调用了ActivityManager.getService().handleApplicationCrash方法来进行处理。
3. 最后调用Process.killProcess(Process.myPid())来杀死进程，并且退出VM。

 AMS的handleApplicationCrash方法

我们继续来看ActivityManagerService的handleApplicationCrash方法：
位置：/frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java

  public void handleApplicationCrash(IBinder app,
            ApplicationErrorReport.ParcelableCrashInfo crashInfo) {
        ProcessRecord r = findAppProcess(app, "Crash");
        final String processName = app == null ? "system_server"
                : (r == null ? "unknown" : r.processName);

        handleApplicationCrashInner("crash", r, processName, crashInfo);
    }

这里通过Application的binder，取得进程的ProcessRecord对象，然后调用handleApplicationCrashInner方法。

AMS的handleApplicationCrashInner方法 

 final AppErrors mAppErrors;
    void handleApplicationCrashInner(String eventType, ProcessRecord r, String processName,
            ApplicationErrorReport.CrashInfo crashInfo) {
        /*
        处理一些错误日志相关的逻辑
        */
        //调用
        mAppErrors.crashApplication(r, crashInfo);
    }

这里处理一些错误日志相关的逻辑，然后调用AppErrors的crashApplication方法。

 AppErrors的crashApplication方法

/frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/AppErrors.java

 void crashApplication(ProcessRecord r, ApplicationErrorReport.CrashInfo crashInfo) {
        final int callingPid = Binder.getCallingPid();
        final int callingUid = Binder.getCallingUid();

        final long origId = Binder.clearCallingIdentity();
        try {
            crashApplicationInner(r, crashInfo, callingPid, callingUid);
        } finally {
            Binder.restoreCallingIdentity(origId);
        }
    }

crashApplication调用crashApplicationInner方法，处理系统的crash弹框等逻辑 .

 Crash优化建议  

Crash是App性能的一个非常重要的指标，我们要尽可能的减少Crash，增加App的稳定性，以下是几点实践经验：

1. 要有可靠的Crash日志收集方式：可以自己实现，也可以集成第三方SDK来采集分析。
2. 当一个Crash发生了，我们不但需要针性的解决这一个Crash，而且要考虑这一类Crash怎么去解决和预防，只有这样才能使得该类Crash真正的解决，而不是反复出现。
3. 不能随意的使用try-catch，这样只会隐蔽真正的问题，要从根本上了解Crash的原因，根据原因去解决。
4. 增加代码检测，预防常规可检测的代码问题的产生，预防胜于治理。

  总结归纳  

1. Java异常可分为：可查的异常（checked exceptions）和不可查的异常（unchecked exceptions）。
2. Java中，可以通过设置Thread类的uncaughtExceptionHandler属性或静态属性defaultUncaughtExceptionHandler来设置不可查异常的回调处理。
3. 在Android中，运行时异常（属于不可查的异常），如果没有在try-catch语句捕获并处理，就会产生Crash，导致程序崩溃。
4. 在Android中，我们同样可以使用UncaughtExceptionHandler来添加运行时异常的回调，来监控Crash的发生。
5. 通过Thread的静态方法setDefaultUncaughtExceptionHandler方法，可以注册全局的默认Crash监控。通过Thread的setUncaughtExceptionHandler方法来注册某个线程的异常监控。
6. setDefaultUncaughtExceptionHandler方法和setUncaughtExceptionHandler方法有注册顺序的问题，多次注册后，只有最后一次生效。
7. Android系统中，默认的Crash处理Handler，是在进程创建时，通过RuntimeInit.commonInit()方法进行注册的。
8. Android 8.0中，Thread类增加了一个接口叫setUncaughtExceptionPreHandler，它会注册在分发异常处理时的回调，用于Android系统（平台）使用。
9. Thread的dispatchUncaughtException负责处理异常的分发逻辑。
10. Android中，异常分发顺序为：
    • 首先处理setUncaughtExceptionPreHandler注册的异常处理方法；
    • 然后处理线程私有的（uncaughtExceptionHandler）Handler异常处理方法；
    • 如果私有Handler不存在，则处理ThreadGroup的Handler异常处理方法；
    • ThreadGroup中，优先调用父线程组的处理逻辑，否则，调用通过setUncaughtExceptionHandler方法注册异常处理Handler。
11. 系统默认异常处理逻辑在KillApplicationHandler类的uncaughtException方法中，系统默认Crash弹框等逻辑是通过AMS的handleApplicationCrash方法执行的。
12. Crash是App性能的一个非常重要的指标，我们要尽可能的减少Crash，增加App的稳定性。