Android Crash for Java-一一网

参考:
《Android异常崩溃捕获》
《Java异常及异常处理》
《Framework 源码解析 (8) – UncaughtExceptionHandler 小结》
《理解Android Crash处理流程》

1、Crash介绍

常见的Android崩溃可以粗略的分为两类：Java Crash和Native Crash。本文主要介绍Java层的异常崩溃。

在Java中，Throwable是所有错误Error和异常Exception的父类。

Checked Exception：编译器要求必须处置的异常。在方法中要么用try-catch语句捕获它并处理，要么用 throws 子句声明抛出它，否则编译不会通过。
Unchecked Exception：在编译时，不会提示和发现这样的异常，不要求程序处理这些异常。包括运行时异常（RuntimeException与其子类）和错误（Error）。

注：本文代码均以Android 9.0 为例

2、Java Crash捕获介绍

从安卓 APP 开发的角度，Java 崩溃捕获相对比较容易，虚拟机给 Java 字节码提供了一个受控的运行环境，同时也提供了完善的 Java 崩溃捕获机制。

2.1 注册

Thread中定义了Thread.UncaughtExceptionHandler 接口。

public interface UncaughtExceptionHandler {

    void uncaughtException(Thread t, Throwable e);
}

复制代码

Thread中存在两个UncaughtExceptionHandler字段，一个是静态的，另一个是非静态。

静态：defaultUncaughtExceptionHandler
静态方法：public static void setDefaultUncaughtExceptionHandler()
当前进程中的任何线程抛出了未捕获Exception，都会被此UncaughtExceptionHandler处理,因此管辖范围为整个进程。

非静态：uncaughtExceptionHandler
实例方法：public void setUncaughtExceptionHandler()，即线程私有的。
为单个线程设置一个属于线程自己的uncaughtExceptionHandler，管辖范围仅限于自己的线程。

扩展：App在发生Crash的时候，是如何打印日志，如何退出的？
App启动时，Android会通过zygote进程fork一个进程，然后执行初始化工作。在初始化的过程中，会执行RuntimeInit.commonInit();中的方法：

// /frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/RuntimeInit.java

protected static final void commonInit() {
    if (DEBUG) Slog.d(TAG, "Entered RuntimeInit!");

    /*
     * set handlers; these apply to all threads in the VM. Apps can replace
     * the default handler, but not the pre handler.
     */
    LoggingHandler loggingHandler = new LoggingHandler();
    Thread.setUncaughtExceptionPreHandler(loggingHandler);
    Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler(new KillApplicationHandler(loggingHandler));
    // ...略
}

复制代码

在上面的代码中我们可以发现，Android已经为App设置了默认的UncaughtExceptionHandler进行异常处理：

LoggingHandler：用于处理打印日志。
KillApplicationHandler：调用AMS，弹出“应用异常”的dialog，然后结束进程并退出等等。

2.2 分发

当发生未捕获的异常（没有被try-catch的异常）时，虚拟机会调用当前线程Thread的dispatchUncaughtException方法，进行异常分发。

// art/runtime/thread.cc

void Thread::HandleUncaughtExceptions(ScopedObjectAccessAlreadyRunnable& soa) {
  if (!IsExceptionPending()) {
    return;
  }
  ScopedLocalRef<jobject> peer(tlsPtr_.jni_env, soa.AddLocalReference<jobject>(tlsPtr_.opeer));
  ScopedThreadStateChange tsc(this, kNative);

  // Get and clear the exception.
  ScopedLocalRef<jthrowable> exception(tlsPtr_.jni_env, tlsPtr_.jni_env->ExceptionOccurred());
  tlsPtr_.jni_env->ExceptionClear();

  // 调用当前线程的dispatchUncaughtException方法进行分发
  // Call the Thread instance's dispatchUncaughtException(Throwable)
  tlsPtr_.jni_env->CallVoidMethod(peer.get(),
      WellKnownClasses::java_lang_Thread_dispatchUncaughtException,
      exception.get());

  // If the dispatchUncaughtException threw, clear that exception too.
  tlsPtr_.jni_env->ExceptionClear();
}
复制代码

所以，Thread的dispatchUncaughtException负责处理异常的分发逻辑。

2.2.1 分发过程

首先处理setUncaughtExceptionPreHandler()方法注册的异常处理Handler —— 这里的是LoggingHandler，负责记录日志（默认，不可修改过）

// java/lang/Thread.java

public final void dispatchUncaughtException(Throwable e) {
    // 上面进行打印日志
    // BEGIN Android-added: uncaughtExceptionPreHandler for use by platform.
    Thread.UncaughtExceptionHandler initialUeh =
            Thread.getUncaughtExceptionPreHandler();
    if (initialUeh != null) {
        try {
            initialUeh.uncaughtException(this, e);
        } catch (RuntimeException | Error ignored) {
            // Throwables thrown by the initial handler are ignored
        }
    }
    // END Android-added: uncaughtExceptionPreHandler for use by platform.
    
    // 然后在这里进行分发和处理
    getUncaughtExceptionHandler().uncaughtException(this, e);
}
复制代码

然后处理线程私有的uncaughtExceptionHandler异常处理方法；如果私有Handler不存在，则使用ThreadGroup的异常处理方法；

// java/lang/Thread.java

public UncaughtExceptionHandler getUncaughtExceptionHandler() {
    return uncaughtExceptionHandler != null ?
        uncaughtExceptionHandler : group;
}
复制代码

ThreadGroup中，优先调用父线程组的处理逻辑，否则，调用setDefaultUncaughtExceptionHandler() 方法注册的Handler处理异常。

// java/lang/ThreadGroup.java

public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
    if (parent != null) {
        parent.uncaughtException(t, e);
    } else {
        Thread.UncaughtExceptionHandler ueh = Thread.getDefaultUncaughtExceptionHandler();
        if (ueh != null) {
            ueh.uncaughtException(t, e);
        } else if (!(e instanceof ThreadDeath)) {
            System.err.print("Exception in thread \"" + t.getName() + "\" ");
            e.printStackTrace(System.err);
        }
    }
}
复制代码

流程图如下：

2.3 处理

Android已经为App设置了默认的UncaughtExceptionHandler进行异常处理：

LoggingHandler：用于打印日志。
KillApplicationHandler：调用AMS，弹出“应用异常”的dialog，结束进程并退出等等。

关键代码如下：

// /frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/RuntimeInit.java

private static class KillApplicationHandler implements Thread.UncaughtExceptionHandler {
    // ...略
    @Override
    public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
        try {
            
            // ...略
            // 调用AMS，弹出crash dialog，详细过程可以去ActivityManagerService.java中去看
            // 但是现在有很多厂商在系统层屏蔽了这个页面，因此表现为闪退。（反正自己写的demo没弹出这个dialog）
            // Bring up crash dialog, wait for it to be dismissed
            ActivityManager.getService().handleApplicationCrash(
                    mApplicationObject, new ApplicationErrorReport.ParcelableCrashInfo(e));
        } catch (Throwable t2) {
            // ...略
        } finally {
            // 杀死进程并退出
            // Try everything to make sure this process goes away.
            Process.killProcess(Process.myPid());
            System.exit(10);
        }
    }
}

复制代码

系统默认异常处理逻辑在KillApplicationHandler类的uncaughtException()方法中，系统默认Crash弹框等逻辑是通过AMS的handleApplicationCrash()方法执行的。

3、FAQ

3.1 设置了`Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler`之后，APP就不会崩溃了吗

设置UncaughtExceptionHandler不等于给App穿上大号的try-catch。
UncaughtExceptionHandler只是一种提醒开发者发生了未捕获的异常的一种手段。开发者可以在此基础上做一些记录和上报的动作等等。但并不能当什么事情也没有发生一样，让程序继续执行。
以Android主线程为例。Android主线程本质上就是一个由Looper开启的死循环，然后不断的处理MessageQueue中的Message。
这个模型可以简化为：

public static void loop() {
    for (;;) {
        // 取Msg，阻塞调用
	    Message msg = queue.next(); 
	    if (msg == null) {
	    	// 结束退出
	    	return;
	    }
        // 分发处理
	    msg.target.dispatchMessage(msg);
    }
}
复制代码

当发生未捕获异常时，也就是Looper处理某一个Message发生了异常，然后跳出了死循环，所以后续 Message 是无法正常派发的。所以此时的现象就是整个App卡住不动，无法响应任何输入或者点击事件。
因此，可以在defaultUncaughtExceptionHandler中做了记录后再推给默认exceptionHandler或者退出App。

推荐阅读：
《能否让APP永不崩溃—小光与我的对决》