Android 黑屏问题分析处理总结

介绍

黑屏问题是显示相关的综合性问题，涉及Android应用层、框架层和底层SurfaceFlinger、屏显等多个领域。下面有一些基础的判断来定位黑屏问题的归属：
(1) 屏幕没有亮屏、背光为0则需先从power、屏显角度分析
(2) 屏幕黑屏，但可以进行三指截屏、power键+音量下键截屏，并且截图正常显示(非黑图)，则需先从屏显角度分析
(3) 视频类、相机类显示黑屏，需要先确认编解码、阅览显示问题
(4) 应用界面局部性黑块，某个控件黑，确认应用的view问题

常见分析手段

从显示系统入手，软件架构从上到下分层，黑屏问题主要分为应用领域、窗口领域、SF&屏显&底软领域黑屏；分析黑屏问题，首先确认黑屏的是哪个界面(layer)，然后才确认造成该界面黑的原因；而分析手段主要是通过dump数据、Activity生命周期、systrace、截图的raw数据、窗口绘制状态、视频操作等。

dumpsys SurfaceFlinger > SurfaceFlinger .txt

确认当前的dump SurfaceFlinger 数据对应黑屏现象的时间点
首先，确认HWC layers合成显示的图层是否为对应黑屏时应该显示的应用图层；接着，核查是否存在focused layer，该layer是否对应所需的显示图层；然后，核对位置、大小、旋转角度是否正常。

如果启动某个应用黑屏，而当前SurfaceFlinger .txt的layer不存在该应用的layer，那需要进一步确认显示buffer的数据是否正常。

从上面的SurfaceFlinger .txt dump 数据可以看出，BufferStateLayer表示当前绘图窗口，ContainerLayer是其父容器，不会有绘图buffer，父子是从上到下层次树形成；BufferStateLayer的绘图buffer是activeBuffer，该处可以看出已经完成绘图，而未完成绘图状态：activeBuffer=[ 0x 0: 0,Unknown/None]。

+ BufferStateLayer (com.example.mysystemdialog/com.example.mysystemdialog.MainActivity#117) uid=10117
  Region TransparentRegion (this=0 count=0)
  Region VisibleRegion (this=0 count=1)
    [  0,   0, 1440, 2960]
  Region SurfaceDamageRegion (this=0 count=0)
      layerStack=   0, z=        0, pos=(0,0), size=(1440,2960), crop=[  0,   0,   0,   0], cornerRadius=0.000000, isProtected=0, isTrustedOverlay=0, isOpaque=0, invalidate=0, dataspace=Default, defaultPixelFormat=RGBA_8888, backgroundBlurRadius=0, color=(0.000,0.000,0.000,1.000), flags=0x00000100, tr=[0.00, 0.00][0.00, 0.00]
      parent=9f63fd7 com.example.mysystemdialog/com.example.mysystemdialog.MainActivity#116
      zOrderRelativeOf=none
      activeBuffer=[0x0:0,Unknown/None], tr=[0.00, 0.00][0.00, 0.00] queued-frames=0 metadata={dequeueTime:97987454113, windowType:1, ownerPID:2202, ownerUID:10117}, cornerRadiusCrop=[0.00, 0.00, 0.00, 0.00],  shadowRadius=0.000, 

另外我们还需要重点关注两个参数:color和flags，color的最后一个参数表示alpha，如果该参数为0，该图层也是不会显示的；flag参数在2进制状态的末位bit表示可见性，1表示不可见，0表示可见。也可以总结为flag是偶数表示图层可见，是奇数表示图层不可见。
通过使用irfanview查看对应的图层内容 https://www.irfanview.com/

dumpsys window -a > window .txt

前面dump sf.txt没有对应的layer显示，那么可以查看dump window的数据，确认对应应用的窗口显示状态。搜索Window #，找到对应的Window。

这里对应的Window为我自己的 应用界面，上面信息描述了该窗口的基本信息，重点需要关注mDrawState=HAS_DRAWN，mDrawState为窗口的绘制状态，HAS_DRAWN表示WMS已经完成该窗口的显示流程。其中，NO_SURFACE、DRAW_PENDING这两个状态表示应用端没有完成对应的surface申请和绘制，此类问题需要应用端查看；COMMIT_DRAW_PENDING、READY_TO_SHOW，表示应用端已经完成绘制并上报状态给WMS，则需要WMS查看显示控制流程。
isOnScreen=true、isVisible=true这两个变量也很重要，确认当前窗口已经是可见，并显示到屏幕上；其他的，如请求宽高、frame大小、位置也可以一一确认。
窗口流程见： WMS窗口相关流程

adb shell dumpsys activity activities > activities.txt

dumpsys activity activities可以确认当前启动的activity显示状态。该数据，从top遍历到bottom，从Task到里面的activity，把activity的信息，包含属于哪个应用、由谁启动、通过哪个Intent等。其中，确认该acitivity的窗口是否正常绘制，主要看信息mNumInterestingWindows=1 mNumDrawnWindows=1 allDrawn=true。

mNumInterestingWindows表示需要绘图的窗口数目，mNumDrawnWindows表示已经完成绘图的窗口数目。这里都为1表示已经完成绘图。这里里面可以看到很多信息，例如：
Keyguard的显示状态
InsetsState状态
Display areas z order

adb shell dumpsys activity top > top_activity.txt

当启动应用黑屏，使用raw工具可以确认应用绘制送帧为黑色，也可以找到有问题的acitivity对比dump activity top的View Hierarchy:层级树，对比正常的是否加载。

activity 生命周期，event.log

通过 event.log分析activity生命周期情况，确认应用的activity是否执行了onResume，focus是否切换到焦点窗口，甚至应用存在anr等情况。

分析步骤

分析方法有很多根据个人习惯分析即可

确认问题现象

通过录屏来观察黑屏的过程，确认问题时间点
如果在录像过程中，有对黑屏现象截图，发现截图正常，但是屏幕是黑的，可以直接判断为屏显问题

dump关键log

adb shell dumpsys SurfaceFlinger > ./dump/SurfaceFlinger.txt
adb shell dumpsys window -a > ./dump/window.txt
adb shell dumpsys activity activities > ./dump/activities.txt
adb shell dumpsys activity top > ./dump/top_activity.txt
adb shell dumpsys activity containers > ./dump/containers.txt
adb shell dumpsys activity input > ./dump/input.txt

找到问题窗口

可以通过dump的SurfaceFlinger 、window 找到问题窗口

分析dump信息

不分先后顺序

1、SurfaceFlinger

①看SurfaceFlinger中是否有对应的图层，即是否合成显示，如果没有可以先看dump的window，见第2步
②有图层则通过id找到对应的Layer和BufferStateLayer
我们可以看到Layer 后有一串16进制数，同这个可以在log文件里面找到对应raw文件，使用irfanview工具，看其图层内容，如果本身就是黑屏，大概率是应用问题，见第2步、第3步可以进一步确认

Display表示哪块屏幕active，我们看activie的hwc layers，带SurfaceView的图层表示应用显示的内容，常见的视频、游戏等应用都有这个图层，该图层的是否显示主要是看其BufferStateLayer中的activeBuffer、flag
activeBuffer=[ 0x 0: 0,Unknown/None]表示未完成绘图状态
flag为偶数表示图层可见，是奇数表示图层不可见，例如：flags=0x00000100表示可见

2、window

找到有问题的窗口查看关键的参数
mDrawState确认窗口绘制状态
isOnScreen、isVisible当前窗口已经是可见，并显示到屏幕上
NO_SURFACE、DRAW_PENDING这两个状态表示应用端没有完成对应的surface申请和绘制，此类问题需要应用端查看；COMMIT_DRAW_PENDING、READY_TO_SHOW，表示应用端已经完成绘制并上报状态给WMS，则需要WMS查看显示控制流程。

窗口显示相关方法	工作内容解释
addWindow	App向WMS请求添加窗口记录，会在WMS里新建WindowState(NO_SURFACE)
relayoutWindow	App向WMS申请surface用于绘制，执行后window拥有了surface(NO_SURFACE->DRAW_PENDING)
finishDrawingWindow	App在surface上完成绘制后，通知WMS(DRAW_PENDING->COMMIT_DRAW_PENDING)
commitFinishDrawingLocked	WMS遍历window，对于完成绘制的window(COMMIT_DRAW_PENDING->READY_TO_SHOW)
performShowLocked	判断系统是否允许窗口显示isReadyForDisplay(READY_TO_SHOW->HAS_DRAWN)
showSurfaceRobustlyLocked	对HAS_DRAWN状态的窗口，用SurfaceControl通知SurfaceFlinger显示出来

如果dump上没有显示绘制状态则可以在日志中搜索：*windowmanager.mDrawState

3、activity top

对比正常的dump，查看View Hierarchy:层级树是否存在异常

4、生命周期

在event.log中搜索wm_和input_focus查看应用生命周期是否已经走到了onresume，窗口焦点是否正常（Focus entering到了焦点）

5、其他异常log

例如常见的ANR，OOM等

案例

抖音黑屏

1.视频播放输入输出数据正常
2.dump SurfaceFlinger 中没有抖音图层
3.dump SurfaceFlinger 中mDrawState为NO_SURFACE
4.应用生命周期有走到onresume流程，当前焦点窗口为空，与前面NO_SURFACE对的上
5.在日志中查看是否有异常log，发现有OOM(OutOfMemoryError)