Android 稳定性(二)：治理思路篇

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一般来讲Android稳定性包括crash和ANR，本文主要围绕crash（应用的crash率）来讲述如何来做Android的稳定性相关的工作。在讲具体的思路之前，我们先来了解一下Android的异常捕获机制

1 异常捕获机制

Android中的异常捕获机制从语言层面可以划分为java层和native(C++)层。

1.1 java异常捕获机制

1.1.1 基础

Throwable是所有异常的基类，它有两个重要的子类：

Error : 严重的系统错误，如OOM,一般应用程序没有办法对其进行处理
Exception:可被应用程序捕获和处理的异常，如NPE

一般我们在代码里处理的都是Exception相关的异常，而这些异常里，根据是否需要编译阶段处理，划分为两类：

受检异常：编译阶段就需要处理的，否则代码就无法通过编译（一般通过try-catch或者方法签名中使用throws声明会抛出该异常），如文件操作时的IOException;
非受检异常：编译阶段不要求处理，但运行时会出现的异常，包括运行时异常RuntimeException及其子类

1.1.2 使用

除了代码中很常用的,通过try-catch块来进行包裹可能出现异常的问题代码块外，还可以通过 Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler 对应用全局的异常进行捕获。例如在 Application 类中设置此方法，当发生未处理的异常时，能够将异常信息记录下来，方便后续分析。一般是通过自定义类来实现UncaughtExceptionHandler的接口来实现全局的异常处理：

复制代码

class ACrash implements Thread.UncaughtExceptionHandler {
	public UncaughtExceptionHandler exceptionHandler;
	@Override
	public void uncaughtException(@NonNull Thread t, @NonNull Throwable e) {
       // 这里根据异常的类型和线程来做自定义的处理    

       // 在处理完自定义逻辑后，判断是否要把异常继续给原来的异常处理器
       if (exceptionHandler != null) {
       	exceptionHandler.uncaughtException(t, e) 
       } 

    }
}

这里在设置自定义异常处理接口时，有个点需要注意的是，如果有使用第三方的的crash收集系统，像bugly,acrc，此时在设置异常处理器时，需要注意是否已经设置过了：

复制代码

UncaughtExceptionHandler tmpHandler = Thread.getDefaultUncaughtExceptionHandler()
ACrash aHandle = ACrash()
// 要保留原来的异常处理
aHandle.exceptionHandler = tmpHandler
Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler(aHandle)

1.2 native 异常捕获机制

1.2.1 基础

native 层的异常捕获机制，除了类似的try-catch和throw抛出异常外，还有个系统层的信号分发处理机制。系统会通过分发信号来告知异常信息，所以异常的处理就是一个信号的处理,

一般可通过sigaction函数来注册信息处理函数：

复制代码

static void signalHandler(int signal, siginfo_t *info, void *reserved) {
    // 处理信号
}
void initSignalHandler() {
    struct sigaction action;
    action.sa_flags = SA_SIGINFO;
    action.sa_sigaction = signalHandler;
    sigaction(SIGSEGV, &action, NULL); // 捕获段错误
}

常见的信号量：

SIGSEGV 11 无效的内存引用
SIGABRT 6 由abort发出的退出指令
SIGFPE 8 C浮点异常
SIGILL 4 非法指令
SIGBUS 10，7，总线错误（内存错误）
SIGKILL 9 kill 信号

1.2.2 使用

native 异常捕获后，还涉及到minidump文件的获取和整个堆栈的还原，比较复杂，所以一般我们不直接自己注册信号监听来处理，会使用第三方的解决方案，如bugly，或使用breakpad 库来处理（bugly底层也是使用的breakpad）,breakpad的使用可参考:如何在Android平台使用Google Breakpad

2 分类与治理思路

2.1 分类

除了常规的业务代码的优化外（像常规的npe,indexoutofboundsexception等）还可以从操作系统的角度，将稳定性的优化问题可以大概分为以下几类：

内存稳定性优化
线程稳定性优化
系统问题优化

2.2 治理思路

稳定性治理其实最终是为用户服务的，因此整个治理也是围绕提高用户的体验来展开。治理的思路主要是：

能修复的，尽量去修复（像npe,oom）；
从业务上没有办法修复(像系统bug)，则尽可能减少对用户的影响，对一些异常进行降级

提高用户的体验，无非就是要降低应用的crash率，这里有个核心的原则是：主要精力要花在Top 10，Top20的问题分析上，把主要的问题解决，顺带解决一些长尾的问题；

2.2.1 内存治理

内存问题的治理主要围绕：尽可能减少运行的内存占用同时避免出现内存泄露，内存溢出的问题。这里需要借助一些工具来辅助我们判断可能的问题是什么：

leakcanary: Square开源的，检测和诊断 Android 应用中的内存泄漏的工具，用于开发过程；
KOOM : 快手出的线上内存监控方案，可帮助更好优化应用的内存
Profiler：Android 自带的性能监控工具，可辅助分析内存
（业内也还有其他的用于内存分析的工具，可以自行选择合适的，能解决问题就行）

一些优化内存的方式，可参考前面的文章Android稳定性(一)：内存使用指南

2.2.2 线程治理

线程治理主要围绕：

线程复用，尽可能使用线程池的方式来调度（不同的业务会采用不同的线程池策略）；
线程回收，线程使用完毕后，要及时调用关闭（shutdown）,如果有持有线程的变量，也要及时置空

这里笔者在业务中，有尝试过几个优化的方向：

限制OkHttpClient的最大线程数，避免无限增长，并且尽可能复用同一个OKHttpClient
收敛线程，提供几个从线程池获取线程的方法，避免业务直接new
线程池初始化的core线程根据不同的业务做差异化的初始化；
避免线程的实例被某个单例持有，导致线程关闭后也没有办法释放资源；

2.2.3 系统问题治理

由于Android版本的碎片化问题，会遇到各种只收集到系统堆栈的crash问题，无法从业务层面解决，这里就只能具体问题具体分析。针对系统问题，有个大的治理（分析）思路：对发生问题的系统版本进行聚类，判断是特定版本的问题还是通用的问题，有个猜测后，再去分析对应版本的源码验证猜测（假设 -> 确定问题->解决问题）

可在线查看Android源码的地址:Android Code Search

在确定问题后，在思考如何解决问题（系统问题大概率无法根治，只能尽可能减小对用户的影响）时，这里也有个大的框架：

能通过hook系统接口处理的，就通过hook系统接口来处理（一般需要在C++层进行hook），如：
- 扩大系统的限制，如Android 8.1系统的文件描述符限制为1024，可通过hook接口扩充到4096,可减小由于fd溢出引起的问题；
- 降低系统的级别影响，如将RenderThread的问题由abart的 crash降低到丟帧；
没有办法通过hook系统处理的：
- 不影响用户的异常，如DeadSystemException,FinalizerWatchdogDaemonTimeout这一类的，则可以直接在业务层catch住（可参考前面的异常捕获机制）
- 影响用户体验的异常，则还是要走crash的逻辑

3 总结

本文围绕Android应用的crash率阐述了Android稳定性相关工作，先介绍异常捕获机制，再提出分类与治理的思路，旨在降低应用 crash 率，提升用户体验。

通过合理的异常捕获机制的设置和优化策略，重点关注应用Top10和Top20的问题，对问题进行分类治理，可以有效提升应用的稳定性。