Android ANR：原理分析及解决办法

目录：
一、ANR说明和原因
二、ANR分析办法
三、如何降低ANR的概率
四、造成ANR的原因及解决办法
五、ANR源码分析
六、Android ANR的信息收集

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时间，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 ：Service的各个生命周期函数在特定时间内（前台服务20s,后台服务200s）无法完成响应。
ContentProvider Timeout ：ContentProvider的publish在10s内没进行完。
(进程启动过程中，如果发生会直接杀进程以及清理相应信息,而不会弹出ANR的对话框)

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

从前文可以明确，ANR问题是由于主线程的任务在规定时间内没处理完任务，而造成这种情况的原因大致会有一下几点：

主线程在做一些耗时的工作
主线程被其他线程锁
cpu被其他进程占用，该进程没被分配到足够的cpu资源。

判断一个ANR属于哪种情况便是分析ANR问题的关键。那么拿到一个anr的日志，应该如何分析呢？

在发生ANR的时候，系统会收集ANR相关的信息提供给开发者：首先在Log中有ANR相关的信息，其次会收集ANR时的CPU使用情况，还会收集trace信息，也就是当时各个线程的执行情况。trace文件保存到了/data/anr/traces.txt中，此外，ANR前后该进程打印出的log也有一定价值。一般来说可以按一下思路来分析：

从log中找到ANR反生的信息：可以从log中搜索“ANR in”或“am_anr”，会找到ANR发生的log，该行会包含了ANR的时间、进程、是何种ANR等信息，如果是BroadcastReceiver的ANR可以怀疑BroadCastReceiver.onRecieve()的问题，如果的Service或Provider就怀疑是否其onCreate()的问题。
在该条log之后会有CPU usage的信息，表明了CPU在ANR前后的用量（log会表明截取ANR的时间），从各种CPU Usage信息中大概可以分析如下几点：

(1). 如果某些进程的CPU占用百分比较高，几乎占用了所有CPU资源，而发生ANR的进程CPU占用为0%或非常低，则认为CPU资源被占用，进程没有被分配足够的资源，从而发生了ANR。这种情况多数可以认为是系统状态的问题，并不是由本应用造成的。

(2). 如果发生ANR的进程CPU占用较高，如到了80%或90%以上，则可以怀疑应用内一些代码不合理消耗掉了CPU资源，如出现了死循环或者后台有许多线程执行任务等等原因，这就要结合trace和ANR前后的log进一步分析了。

(3). 如果CPU总用量不高，该进程和其他进程的占用过高，这有一定概率是由于某些主线程的操作就是耗时过长，或者是由于主进程被锁造成的。
除了上述的情况(1)以外，分析CPU usage之后，确定问题需要我们进一步分析trace文件。trace文件记录了发生ANR前后该进程的各个线程的stack。对我们分析ANR问题最有价值的就是其中主线程的stack，一般主线程的trace可能有如下几种情况：

(1). 主线程是running或者native而对应的栈对应了我们应用中的函数，则很有可能就是执行该函数时候发生了超时。

(2). 主线程被block:非常明显的线程被锁，这时候可以看是被哪个线程锁了，可以考虑优化代码。如果是死锁问题，就更需要及时解决了。

(3). 由于抓trace的时刻很有可能耗时操作已经执行完了（ANR -> 耗时操作执行完毕 ->系统抓trace），这时候的trace就没有什么用了，主线程的stack就是这样的：

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三、如何降低ANR的概率

有一些操作是很危险的，非常容易发生ANR，在写代码时候一定要避免：

主线程读取数据：在Android中主线程去读取数据是非常不好的，Android是不允许主线程从网络读数据的，但系统允许主线程从数据库或者其他地方获取数据，但这种操作ANR风险很大，也会造成掉帧等，影响用户体验。

（1）避免在主线程query provider，首先这会比较耗时，另外这个操作provider那一方的进程如果挂掉了或者正在启动，我们应用的query就会很长时间不会返回，我们应该在其他线程中执行数据库query、provider的query等获取数据的操作。

（2）sharePreference的调用：针对sharePreference的优化点有很多，文章http://weishu.me/2016/10/13/sharedpreference-advices/ 详细介绍了几点sharepreference使用时候的注意事项。首先sharePreference的commit()方法是同步的，apply()方法一般是异步执行的。所以在主线程不要用其commit()，用apply()替换。其次sharePreference的写是全量写而非增量写，所以尽量都修改完同一apply，避免改一点apply一次(apply()方法在Activity stop的时候主线程会等待写入完成，提交多次就很容易卡)。并且存储文本也不宜过大，这样会很慢。另外，如果写入的是json或者xml，由于需要加和删转义符号，速度会比较慢。
不要在broadcastReciever的onRecieve()方法中干活，这一点很容易被忽略，尤其应用在后台的时候。为避免这种情况，一种解决方案是直接开的异步线程执行，但此时应用可能在后台，系统优先级较低，进程很容易被系统杀死，所以可以选择开个IntentService去执行相应操作，即使是后台Service也会提高进程优先级，降低被杀可能性。
各个组件的生命周期函数都不应该有太耗时的操作，即使对于后台Service或者ContentProvider来讲，应用在后台运行时候其onCreate()时候不会有用户输入引起事件无响应ANR，但其执行时间过长也会引起Service的ANR和ContentProvider的ANR。
尽量避免主线程的被锁的情况，在一些同步的操作主线程有可能被锁，需要等待其他线程释放相应锁才能继续执行，这样会有一定的ANR风险，对于这种情况有时也可以用异步线程来执行相应的逻辑。另外，我们要避免死锁的发生(主线程被死锁基本就等于要发生ANR了)。

四、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。

五、ANR源码分析

特别声明：文章理解Android ANR的触发原理分别记录了由Service、BroadcastReceiver和ContentProvider造成的ANR。下文引用该文代码，并依据自己的简单理解作总结。

https://www.jianshu.com/p/388166988cef

六、Android ANR的信息收集

无论是四大组件或者进程等只要发生ANR，最终都会调用AMS.appNotResponding()方法。

参考：理解Android ANR的信息收集过程

参考网址：
Android ANR问题总结
Android ANR：原理分析及解决办法