ANR 原理及实践

Broadcast ANR 设计原理

1. 只在有序广播中才会有ANR的监控
2. AMS负责分发有序广播，并在分发的时候设置超时监控报警，如果广播接收者在超时时间范围内处理掉消息并和AMS通信取消本次超时监控则不会发生ANR，反之未取消则判定ANR。
3. AMS是用过Binder机制和APP进程通信，当接受到广播数据，会封装数据再sendMessage到主线程消息队列，主线程处理Msg，最终调用receiver.onReceive方法。（当主线程消息队列前面有耗时任务，或者其他进程有耗时任务，影响了当前事件的调度，而不是本身事件耗时过长，也会引发ANR）

Service ANR 设计原理

Input ANR 设计原理

ANR Dump流程

1. 过滤掉特殊场景（正在dump，正在关机，正在crash，正在被系统kill）
2. 查找需要Dump的进程，主要包括ANR进程的父进程，SystemServer进程，高CPU的（最多5个）进程
3. 发送SIGQUIT信号给需要Dump的进程
   
4. 各进程SignalCatcher线程收集当前虚拟机信息，内存信息，class信息，GC信息，再挂起所有线程，获取线程的堆栈信息
5. 最后通过管道发送给SystemServer，追加写入到Trace文件中

应用检测ANR

1. watchdog
2. 监听SIGNALQUIT信号，确定自己进程ANR时候，Java端获取堆栈信息，或者反射调用虚拟机内部Dump线程的堆栈接口，获取数据输出到自己的目录下。
   实现参考Xcrash：https://github.com/iqiyi/xCrash/blob/master/README.zh-CN.md

获取ANR Info

1. 通过ActivityManagerService.getProcessesInErrorState，遍历mLruProcesses，并根据进程目前的异常状态如crash或者anr类型，返回具体的ProcessErrorStateInfo

ANR出现前消息队列中耗时情况

1. 当前 Trace 堆栈所在业务耗时严重；
2. 当前 Trace 堆栈所在业务耗时并不严重，但是历史调度有一个严重耗时；
3. 当前 Trace 堆栈所在业务耗时并不严重，但是历史调度有多个消息耗时；
4. 当前 Trace 堆栈所在业务耗时并不严重，但是历史调度存在巨量重复消息(业务频繁发送消息)；
5. 当前 Trace 堆栈业务逻辑并不耗时，但是其他线程存在严重资源抢占，如 IO，Mem，CPU；
6. 当前 Trace 堆栈业务逻辑并不耗时，但是其他进程存在严重资源抢占，如 IO，Mem，CPU；

ANR日志语义分析

1. Load: 2.62 / 2.55 / 2.25
   表示：1、5、15 分钟内正在使用和等待使用CPU 的活动进程的平均数
2. CPU usage from 0ms to 1987ms later (2020-03-10 08:31:55.169 to 2020-03-10 08:32:17.156)
   表明：负载信息抓取在ANR发生之后的0~1987ms。同时也指明了ANR的时间点：2020-03-10 08:31:55.169
   如果是 CPU usage xxx awake 表示是ANR之前的系统负载信息
3. 41% 2080/system_server: 28% user + 12% kernel / faults: 76445 minor 180 major 26% 9378/com.xiaomi.store: 20% user + 6.8% kernel / faults: 68408 minor 68 major
   表示：各个进程占用的CPU的详细情况
4. 66% TOTAL: 20% user + 15% kernel + 28% iowait + 0.7% irq + 0.7% softirq
   表示：各进程合计占用CPU的信息

ANR 关键字

a. user:用户态,kernel:内核态
b. faults:内存缺页，minor——轻微的，major——重度，需要从磁盘拿数据
​c. iowait:IO使用（等待）占比
​d. irq:硬中断，softirq:软中断
e. utm: user space time,stm:  kernel space time

参考：

1. 今日头条 ANR 优化实践系列 - 设计原理及影响因素
2. 今日头条 ANR 优化实践系列 - 监控工具与分析思路
3. 今日头条 ANR 优化实践系列分享 - 实例剖析集锦
4. Android源码解析四大组件系列（七）—广播的发送过程
5. ANR分析全面解析
6. 如何分析ANR问题