Android ANR分析及解决方案

一：什么是ANR

ANR：Application Not Responding，即应用无响应。

ANR定义：在Android上，如果你的应用程序有一段时间响应不够灵敏，系统会向用户显示一个对话框，这个对话框称作应用程序无响应（ANR：Application Not Responding）对话框。用户可以选择“等待”而让程序继续运行，也可以选择“强制关闭”。所以一个流畅的合理的应用程序中不能出现ANR，而让用户每次都要处理这个对话框。因此，在程序里对响应性能的设计很重要，这样系统不会显示ANR给用户。

二：ANR的类型

ANR一般有三种类型：

  1. KeyDispatchTimeout(5 seconds) –主要类型  按键或触摸事件在特定时间内无响应。
  2. BroadcastTimeout(10 seconds)   BroadcastReceiver在特定时间内无法处理完成。
  3. ServiceTimeout(20 seconds) –小概率类型    Service在特定的时间内无法处理完成。

三：KeyDispatchTimeout

Akey or touch event was not dispatched within the specified time（按键或触摸事件在特定时间内无响应）

在Android里，应用程序的响应性是由Activity Manager和WindowManager系统服务监视的 。当它监测到以下情况中的一个时，Android就会针对特定的应用程序显示ANR：

  1. 在5秒内没有响应输入的事件（例如，按键按下，屏幕触摸）。
  2. BroadcastReceiver在10秒内没有执行完毕。

具体的超时时间的定义在framework下的ActivityManagerService.java

//How long we wait until we timeout on key dispatching.

staticfinal int KEY_DISPATCHING_TIMEOUT = 5*1000

四：为什么会超时呢？

超时时间的计数一般是从按键分发给app开始。超时的原因一般有两种：

  • 当前的事件没有机会得到处理（即UI线程正在处理前一个事件，没有及时的完成或者looper被某种原因阻塞住了）。
  • 当前的事件正在处理，但没有及时完成。

造成以上两点的原因有很多，比如在主线程中做了非常耗时的操作，比如说是下载，io异常等。

由于主线程导致的情况：

1.耗时网络访问

2.当有大量数据读写操作时再请求数据读写

3.数据库操作(比如其他大数据量应用访问数据库导致数据库负载过重时)

4.硬件操作(比如Camera)

5.调用thread_join() / Sleep() / Wait() 或者等待locker的时候

6.Service binder数量达到上限

7.在system_server中发生WatchDog ANR

8.Service忙导致超时无响应

由于非主线程导致的情况：

1.非主线程持有lock，导致主线程等待lock超时

2.非主线程终止或者崩溃导致主线程一直等待

五：如何避免KeyDispatchTimeout

1. UI线程尽量只做跟UI相关的工作，Activity应该在它的关键生命周期方法（如onCreate()和onResume()）里尽可能少的去做创建操作

2. 耗时的工作（比如数据库操作，I/O，连接网络或者别的有可能阻碍UI线程的操作）把它放入单独的线程处理

3. 尽量用Handler来处理UIthread和别的thread之间的交互

4. 应用程序应该避免在BroadcastReceiver里做耗时的操作或计算。但不要在子线程里做这些任务（因为 BroadcastReceiver的生命周期短），替代的是，如果响应Intent广播需要执行一个耗时的动作的话，应用程序应该启动一个 Service。（此处需要注意的是可以在广播接受者中启动Service，但是却不可以在Service中启动broadcasereciver）

5. 避免在Intent Receiver里启动一个Activity，因为它会创建一个新的画面，并从当前用户正在运行的程序上抢夺焦点。如果你的应用程序在响应Intent广 播时需要向用户展示什么，你应该使用Notification Manager来实现。

六：UI线程

说了那么多的UI线程，那么哪些属于UI线程呢？

UI线程主要包括如下：

  1. Activity:onCreate(), onResume(), onDestroy(), onKeyDown(), onClick(),etc
  2. AsyncTask: onPreExecute(), onProgressUpdate(), onPostExecute(), onCancel,etc
  3. Mainthread handler: handleMessage(), post*(runnable r), etc
  4. other

七：如何去分析ANR

04-01 13:12:11.572 I/InputDispatcher( 220): Application is not responding:Window{2b263310com.android.email/com.android.email.activity.SplitScreenActivitypaused=false}.
    5009.8ms since event, 5009.5ms since waitstarted
    04-0113:12:11.572 I/WindowManager( 220): Input event 
    dispatching timedout sending 
    tocom.android.email/com.android.email.activity.SplitScreenActivity
 
    04-01 13:12:14.123 I/Process( 220): Sending signal. PID: 21404 SIG: 3---发生ANR的时间和生成trace.txt的时间
    04-01 13:12:14.123 I/dalvikvm(21404):threadid=4: reacting to 
    signal 3 
    ……
    04-0113:12:15.872 E/ActivityManager( 220): ANR in 
    com.android.email(com.android.email/.activity.SplitScreenActivity)
    04-0113:12:15.872 E/ActivityManager( 220): 
    Reason:keyDispatchingTimedOut 
    04-0113:12:15.872 E/ActivityManager( 220): Load: 8.68 / 8.37 / 8.53
    04-0113:12:15.872 E/ActivityManager( 220): CPUusage from 4361ms to 699ms ago ----CPU在ANR发生前的使用情况
 
    04-0113:12:15.872 E/ActivityManager( 220): 5.5%21404/com.android.email: 1.3% user + 4.1% kernel / faults:
    10 minor
    04-0113:12:15.872 E/ActivityManager( 220): 4.3%220/system_server: 2.7% user + 1.5% kernel / faults: 11
    minor 2 major
    04-0113:12:15.872 E/ActivityManager( 220): 0.9%52/spi_qsd.0: 0% user + 0.9% kernel
    04-0113:12:15.872 E/ActivityManager( 220): 0.5%65/irq/170-cyttsp-: 0% user + 0.5% kernel
    04-0113:12:15.872 E/ActivityManager( 220): 0.5%296/com.android.systemui: 0.5% user + 0% kernel
    04-0113:12:15.872 E/ActivityManager( 220): 100%TOTAL: 4.8% user + 7.6% kernel + 87% iowait
    04-0113:12:15.872 E/ActivityManager( 220): CPUusage from 3697ms to 4223ms later:-- ANR后CPU的使用量
    04-0113:12:15.872 E/ActivityManager( 220): 25%21404/com.android.email: 25% user + 0% kernel / faults: 191 minor
    04-0113:12:15.872 E/ActivityManager( 220): 16% 21603/__eas(par.hakan: 16% user + 0% kernel
    04-0113:12:15.872 E/ActivityManager( 220): 7.2% 21406/GC: 7.2% user + 0% kernel
    04-0113:12:15.872 E/ActivityManager( 220): 1.8% 21409/Compiler: 1.8% user + 0% kernel
    04-0113:12:15.872 E/ActivityManager( 220): 5.5%220/system_server: 0% user + 5.5% kernel / faults: 1 minor
    04-0113:12:15.872 E/ActivityManager( 220): 5.5% 263/InputDispatcher: 0% user + 5.5% kernel
    04-0113:12:15.872 E/ActivityManager( 220): 32%TOTAL: 28% user + 3.7% kernel

从LOG可以看出ANR的类型，CPU的使用情况，如果CPU使用量接近100%，说明当前设备很忙，有可能是CPU饥饿导致了ANR

如果CPU使用量很少，说明主线程被BLOCK了

如果IOwait很高，说明ANR有可能是主线程在进行I/O操作造成的

除了看LOG，解决ANR还得需要trace.txt文件，

如何获取呢？可以用如下命令获取

  1. $chmod 777 /data/anr
  2. $rm /data/anr/traces.txt
  3. $ps
  4. $kill -3 PID
  5. adb pull data/anr/traces.txt ./mytraces.txt

    从trace.txt文件，看到最多的是如下的信息：

-----pid 21404 at 2011-04-01 13:12:14 ----- 
  Cmdline: com.android.email
 
  DALVIK THREADS:
  (mutexes: tll=0tsl=0 tscl=0 ghl=0 hwl=0 hwll=0)
  "main" prio=5 tid=1NATIVE
  | group="main" sCount=1 dsCount=0obj=0x2aad2248 self=0xcf70
  | sysTid=21404 nice=0 sched=0/0cgrp=[fopen-error:2] 
  handle=1876218976
  atandroid.os.MessageQueue.nativePollOnce(Native Method)
  atandroid.os.MessageQueue.next(MessageQueue.java:119)
  atandroid.os.Looper.loop(Looper.java:110)
  at android.app.ActivityThread.main(ActivityThread.java:3688)
  at java.lang.reflect.Method.invokeNative(Native Method)
  atjava.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:507)
 
  atcom.android.internal.os.ZygoteInit$MethodAndArgsCaller.run(ZygoteInit.java:866)
  at 
  com.android.internal.os.ZygoteInit.main(ZygoteInit.java:624)
  at dalvik.system.NativeStart.main(Native Method)

 说明主线程在等待下条消息进入消息队列

八：如何调查并解决ANR

1：首先分析log。

2：从trace.txt文件查看调用stack。

3：看代码。

4：仔细查看ANR的成因（io wait?block?memory leak?）。

小小的总结一下吧：ANR异常也是在程序中自己经常遇到的问题，主要的解决办法自己最常用的就是不要在主线程中做耗时的操作，而应放在子线程中来实现，比如采用Handler+mesage的方式，或者是有时候需要做一些和网络相互交互的耗时操作就采用asyntask异步任务的方式（它的底层其实Handler+mesage有所区别的是它是线程池）等，在主线程中更新UI。

九：案例分析

案例1：关键词:ContentResolver in AsyncTask onPostExecute, high iowait

原因：IOWait很高，说明当前系统在忙于I/O，因此数据库操作被阻塞

原来：

final Message message=Message.restoreMessageWithId(mProviderContext,messageId);
    if(message==null){
    return;
}
Account account=Account.restoreAccountWithId(mProviderContext,message.mAccountKey);
if(account==null){
    return;//isMessagingController returns false for null, but let's make itclear.
}
if(isMessagingController(account)){
    new Thread(){
        @Override
        public void run(){
        mLegacyController.processPendingActions(message.mAccountKey);
    }}.start();
}

解决后：

newThread() {
    finalMessagemessage=Message.restoreMessageWithId(mProviderContext,messageId);
    if(message==null){
        return;
    }
    Accountaccount=Account.restoreAccountWithId(mProviderContext,message.mAccountKey);
    if(account==null){
        return;//isMessagingController returns false for null, but let's make itclear.
    }
    if(isMessagingController(account)) {
        mLegacyController.processPendingActions(message.mAccountKey);
    }
}.start();

关于AsyncTask:http://developer.android.com/reference/android/os/AsyncTask.html

案例2：关键词:在UI线程进行网络数据的读写

ANRin process: com.android.mediascape:PhotoViewer (last incom.android.mediascape:PhotoViewer)
    Annotation:keyDispatchingTimedOut
    CPU usage:
    Load: 6.74 / 6.89 / 6.12
    CPUusage from 8254ms to 3224ms ago:
    ovider.webmedia: 4% = 4% user +0% kernel / faults: 68 minor
    system_server: 2% = 1% user + 0%kernel / faults: 18 minor
    re-initialized>: 0% = 0% user + 0%kernel / faults: 50 minor
    events/0: 0% = 0% user + 0%kernel
    TOTAL:7% = 6% user + 1% kernel
 
    DALVIKTHREADS:
    ""main"" prio=5 tid=3 NATIVE
    |group=""main"" sCount=1 dsCount=0 s=Yobj=0x4001b240 self=0xbda8
    | sysTid=2579 nice=0 sched=0/0cgrp=unknown handle=-1343993184
    atorg.apache.harmony.luni.platform.OSNetworkSystem.receiveStreamImpl(NativeMethod)
    atorg.apache.harmony.luni.platform.OSNetworkSystem.receiveStream(OSNetworkSystem.java:478)
    atorg.apache.harmony.luni.net.PlainSocketImpl.read(PlainSocketImpl.java:565)
    atorg.apache.harmony.luni.net.SocketInputStream.read(SocketInputStream.java:87)
    atorg.apache.harmony.luni.internal.net.www.protocol.http.HttpURLConnection$LimitedInputStream.read(HttpURLConnection.java:303)
    atjava.io.InputStream.read(InputStream.java:133)
    atjava.io.BufferedInputStream.fillbuf(BufferedInputStream.java:157)
    atjava.io.BufferedInputStream.read(BufferedInputStream.java:346)
    atandroid.graphics.BitmapFactory.nativeDecodeStream(Native Method)
    atandroid.graphics.BitmapFactory.decodeStream(BitmapFactory.java:459)
    atcom.android.mediascape.activity.PhotoViewerActivity.getPreviewImage(PhotoViewerActivity.java:4465)
    atcom.android.mediascape.activity.PhotoViewerActivity.dispPreview(PhotoViewerActivity.java:4406)
    atcom.android.mediascape.activity.PhotoViewerActivity.access$6500(PhotoViewerActivity.java:125)
    atcom.android.mediascape.activity.PhotoViewerActivity$33$1.run(PhotoViewerActivity.java:4558)
    atandroid.os.Handler.handleCallback(Handler.java:587)
    atandroid.os.Handler.dispatchMessage(Handler.java:92)
    atandroid.os.Looper.loop(Looper.java:123)
    atandroid.app.ActivityThread.main(ActivityThread.java:4370)
    atjava.lang.reflect.Method.invokeNative(Native Method)
    atjava.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:521)
    atcom.android.internal.os.ZygoteInit$MethodAndArgsCaller.run(ZygoteInit.java:868)
    atcom.android.internal.os.ZygoteInit.main(ZygoteInit.java:626)
    atdalvik.system.NativeStart.main(Native Method)

关于网络连接，在设计的时候可以设置个timeout的时间或者放入独立的线程来处理。

案例3：关键词：Memoryleak/Thread leak

11-1621:41:42.560 I/ActivityManager( 1190): ANR in process:android.process.acore (last in android.process.acore)
    11-1621:41:42.560 I/ActivityManager( 1190): Annotation:keyDispatchingTimedOut
    11-16 21:41:42.560 I/ActivityManager(1190): CPU usage:
    11-16 21:41:42.560 I/ActivityManager( 1190):Load: 11.5 / 11.1 / 11.09
    11-16 21:41:42.560 I/ActivityManager(1190): CPU usage from 9046ms to 4018ms ago:
    11-16 21:41:42.560I/ActivityManager( 1190): d.process.acore:98%= 97% user + 0% kernel / faults: 1134 minor
    11-16 21:41:42.560I/ActivityManager( 1190): system_server: 0% = 0% user + 0% kernel /faults: 1 minor
    11-16 21:41:42.560 I/ActivityManager( 1190): adbd:0% = 0% user + 0% kernel
    11-16 21:41:42.560 I/ActivityManager(1190): logcat: 0% = 0% user + 0% kernel
    11-16 21:41:42.560I/ActivityManager( 1190): TOTAL:100% = 98% user + 1% kernel
 
    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)
    atandroid.view.ViewGroup.drawChild(ViewGroup.java:1541)
    ……
    atcom.android.internal.policy.impl.PhoneWindow$DecorView.draw(PhoneWindow.java:1830)
    atandroid.view.ViewRoot.draw(ViewRoot.java:1349)
    atandroid.view.ViewRoot.performTraversals(ViewRoot.java:1114)
    atandroid.view.ViewRoot.handleMessage(ViewRoot.java:1633)
    atandroid.os.Handler.dispatchMessage(Handler.java:99)
    atandroid.os.Looper.loop(Looper.java:123)
    atandroid.app.ActivityThread.main(ActivityThread.java:4370)
    atjava.lang.reflect.Method.invokeNative(Native Method)
    atjava.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:521)
    atcom.android.internal.os.ZygoteInit$MethodAndArgsCaller.run(ZygoteInit.java:868)
    atcom.android.internal.os.ZygoteInit.main(ZygoteInit.java:626)
    atdalvik.system.NativeStart.main(Native Method)
 
    "Thread-408"prio=5 tid=329 WAIT
    |group="main" sCount=1 dsCount=0 s=N obj=0x46910d40self=0xcd0548
    | sysTid=10602 nice=0 sched=0/0 cgrp=unknownhandle=15470792
    at java.lang.Object.wait(Native Method)
    -waiting on <0x468cd420> (a java.lang.Object)
    atjava.lang.Object.wait(Object.java:288)
    atcom.android.dialer.CallLogContentHelper$UiUpdaterExecutor$1.run(CallLogContentHelper.java:289)
    atjava.lang.Thread.run(Thread.java:1096)

分析：

  atdalvik.system.VMRuntime.trackExternalAllocation(NativeMethod)内存不足导致block在创建bitmap上

    **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

    解决：如果机器的内存族，可以修改虚拟机的内存为36M或更大，不过最好是复查代码，查看哪些内存没有释放

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