能否让APP永不崩溃—小光和我的对决
The following article is from 码上积木 Author 积木zz
前言
关于拦截异常，想必大家都知道可以通过Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler来拦截App中发生的异常，然后再进行处理。
于是，我有了一个不成熟的想法。。。
让我的APP永不崩溃
既然我们可以拦截崩溃，那我们直接把APP中所有的异常拦截了，不杀死程序。这样一个不会崩溃的APP用户体验不是杠杠的？
有人听了摇摇头表示不赞同，这不小光跑来问我了：
“老铁，出现崩溃是要你解决它不是掩盖它！！”
我拿把扇子扇了几下，有点冷但是故作镇定的说：
“这位老哥，你可以把异常上传到自己的服务器处理啊，你能拿到你的崩溃原因，用户也不会因为异常导致APP崩溃，这不挺好?”
小光有点生气的说：
“这样肯定有问题，听着就不靠谱，哼，我去试试看”
小光的实验
于是小光按照网上一个小博主—积木的文章，写出了以下捕获异常的代码：
//定义CrashHandler
class CrashHandler private constructor(): Thread.UncaughtExceptionHandler {
private var context: Context? = null
fun init(context: Context?) {
this.context = context
Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler(this)
}
override fun uncaughtException(t: Thread, e: Throwable) {}
companion object {
val instance: CrashHandler by lazy(mode = LazyThreadSafetyMode.SYNCHRONIZED) {
CrashHandler() }
}
}
//Application中初始化
class MyApplication : Application(){
override fun onCreate() {
super.onCreate()
CrashHandler.instance.init(this)
}
}
//Activity中触发异常
class ExceptionActivity : AppCompatActivity() {
override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
super.onCreate(savedInstanceState)
setContentView(R.layout.activity_exception)
btn.setOnClickListener {
throw RuntimeException("主线程异常")
}
btn2.setOnClickListener {
thread {
throw RuntimeException("子线程异常")
}
}
}
}
小光一顿操作，写下了整套代码，为了验证它的猜想，写了两种触发异常的情况：子线程崩溃和主线程崩溃。
运行，点击按钮2，触发子线程异常崩溃：
“咦，还真没啥影响，程序能继续正常运行”
然后点击按钮1，触发主线程异常崩溃：
“嘿嘿，卡住了，再点几下，直接ANR了”
“果然有问题，但是为啥主线程会出问题呢？我得先搞懂再去找老铁对峙。”
小光的思考（异常源码分析）
首先科普下java中的异常，包括运行时异常和非运行时异常：
运行时异常。是
RuntimeException类及其子类的异常，是非受检异常，比如系统异常或者是程序逻辑异常，我们常遇到的有NullPointerException、IndexOutOfBoundsException等。遇到这种异常，Java Runtime会停止线程，打印异常，并且会停止程序运行，也就是我们常说的程序崩溃。非运行时异常。是属于
Exception类及其子类，是受检异常，RuntimeException以外的异常。这类异常在程序中必须进行处理，如果不处理程序都无法正常编译，比如NoSuchFieldException，IllegalAccessException这种。
ok，也就是说我们抛出一个RuntimeException异常之后，所在的线程会被停止。如果主线程中抛出这个异常，那么主线程就会被停止，所以APP就会卡住无法正常操作，时间久了就会ANR。而子线程崩溃了并不会影响主线程也就是UI线程的操作，所以用户还能正常使用。
这样好像就说的通了。
等等，那为什么遇到setDefaultUncaughtExceptionHandler就不会崩溃了呢？
我们还得从异常的源码开始说起：
一般情况下，一个应用中所使用的线程都是在同一个线程组，而在这个线程组里只要有一个线程出现未被捕获异常的时候，JAVA 虚拟机就会调用当前线程所在线程组中的 uncaughtException()方法。
// ThreadGroup.java
private final ThreadGroup parent;
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);
}
}
}
parent表示当前线程组的父级线程组，所以最后还是会调用到这个方法中。接着看后面的代码，通过getDefaultUncaughtExceptionHandler获取到了系统默认的异常处理器，然后调用了uncaughtException方法。那么我们就去找找本来系统中的这个异常处理器——UncaughtExceptionHandler。
这就要从APP的启动流程说起了，之前也说过，所有的Android进程都是由zygote进程fork而来的，在一个新进程被启动的时候就会调用zygoteInit方法，这个方法里会进行一些应用的初始化工作：
public static final Runnable zygoteInit(int targetSdkVersion, String[] argv, ClassLoader classLoader) {
if (RuntimeInit.DEBUG) {
Slog.d(RuntimeInit.TAG, "RuntimeInit: Starting application from zygote");
}
Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, "ZygoteInit");
//日志重定向
RuntimeInit.redirectLogStreams();
//通用的配置初始化
RuntimeInit.commonInit();
// zygote初始化
ZygoteInit.nativeZygoteInit();
//应用相关初始化
return RuntimeInit.applicationInit(targetSdkVersion, argv, classLoader);
}
而关于异常处理器，就在这个通用的配置初始化方法当中：
protected static final void commonInit() {
if (DEBUG) Slog.d(TAG, "Entered RuntimeInit!");
//设置异常处理器
LoggingHandler loggingHandler = new LoggingHandler();
Thread.setUncaughtExceptionPreHandler(loggingHandler);
Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler(new KillApplicationHandler(loggingHandler));
//设置时区
TimezoneGetter.setInstance(new TimezoneGetter() {
@Override
public String getId() {
return SystemProperties.get("persist.sys.timezone");
}
});
TimeZone.setDefault(null);
//log配置
LogManager.getLogManager().reset();
//***
initialized = true;
}
找到了吧，这里就设置了应用默认的异常处理器——KillApplicationHandler。
private static class KillApplicationHandler implements Thread.UncaughtExceptionHandler {
private final LoggingHandler mLoggingHandler;
public KillApplicationHandler(LoggingHandler loggingHandler) {
this.mLoggingHandler = Objects.requireNonNull(loggingHandler);
}
@Override
public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
try {
ensureLogging(t, e);
//...
// Bring up crash dialog, wait for it to be dismissed
ActivityManager.getService().handleApplicationCrash(
mApplicationObject, new ApplicationErrorReport.ParcelableCrashInfo(e));
} catch (Throwable t2) {
if (t2 instanceof DeadObjectException) {
// System process is dead; ignore
} else {
try {
Clog_e(TAG, "Error reporting crash", t2);
} catch (Throwable t3) {
// Even Clog_e() fails! Oh well.
}
}
} finally {
// Try everything to make sure this process goes away.
Process.killProcess(Process.myPid());
System.exit(10);
}
}
private void ensureLogging(Thread t, Throwable e) {
if (!mLoggingHandler.mTriggered) {
try {
mLoggingHandler.uncaughtException(t, e);
} catch (Throwable loggingThrowable) {
// Ignored.
}
}
}
看到这里，小光欣慰一笑，被我逮到了吧。在uncaughtException回调方法中，会执行一个handleApplicationCrash方法进行异常处理，并且最后都会走到finally中进行进程销毁，Try everything to make sure this process goes away。所以程序就崩溃了。
关于我们平时在手机上看到的崩溃提示弹窗，就是在这个handleApplicationCrash方法中弹出来的。不仅仅是java崩溃，还有我们平时遇到的native_crash、ANR等异常都会最后走到handleApplicationCrash方法中进行崩溃处理。
另外有的朋友可能发现了构造方法中，传入了一个LoggingHandler，并且在uncaughtException回调方法中还调用了这个LoggingHandler的uncaughtException方法，难道这个LoggingHandler就是我们平时遇到崩溃问题，所看到的崩溃日志？进去瞅瞅：
private static class LoggingHandler implements Thread.UncaughtExceptionHandler {
public volatile boolean mTriggered = false;
@Override
public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
mTriggered = true;
if (mCrashing) return;
if (mApplicationObject == null && (Process.SYSTEM_UID == Process.myUid())) {
Clog_e(TAG, "*** FATAL EXCEPTION IN SYSTEM PROCESS: " + t.getName(), e);
} else {
StringBuilder message = new StringBuilder();
message.append("FATAL EXCEPTION: ").append(t.getName()).append("\n");
final String processName = ActivityThread.currentProcessName();
if (processName != null) {
message.append("Process: ").append(processName).append(", ");
}
message.append("PID: ").append(Process.myPid());
Clog_e(TAG, message.toString(), e);
}
}
}
private static int Clog_e(String tag, String msg, Throwable tr) {
return Log.printlns(Log.LOG_ID_CRASH, Log.ERROR, tag, msg, tr);
}
这可不就是吗？将崩溃的一些信息——比如线程，进程，进程id，崩溃原因等等通过Log打印出来了。来张崩溃日志图给大家对对看：
好了，回到正轨，所以我们通过setDefaultUncaughtExceptionHandler方法设置了我们自己的崩溃处理器，就把之前应用设置的这个崩溃处理器给顶掉了，然后我们又没有做任何处理，自然程序就不会崩溃了，来张总结图。
小光又来找我对峙了
搞清楚这一切的小光又来找我了：
“老铁，你瞅瞅，这是我写的Demo和总结的资料，你那套根本行不通，主线程崩溃就GG了，我就说有问题吧”
我继续故作镇定：
“老哥，我上次忘记说了，只加这个UncaughtExceptionHandler可不行，还得加一段代码，发给你，回去试试吧”
Handler(Looper.getMainLooper()).post {
while (true) {
try {
Looper.loop()
} catch (e: Throwable) {
}
}
}
“这，，能行吗”
小光再次的实验
小光把上述代码加到了程序里面（Application—onCreate），再次运行：
我去，真的没问题了，点击主线程崩溃后，还是可以正常操作app，这又是什么原理呢？
小光的再次思考（拦截主线程崩溃的方案思想）
我们都知道，在主线程中维护着Handler的一套机制，在应用启动时就做好了Looper的创建和初始化，并且调用了loop方法开始了消息的循环处理。应用在使用过程中，主线程的所有操作比如事件点击，列表滑动等等都是在这个循环中完成处理的，其本质就是将消息加入MessageQueue队列，然后循环从这个队列中取出消息并处理，如果没有消息处理的时候，就会依靠epoll机制挂起等待唤醒。贴一下我浓缩的loop代码：
public static void loop() {
final Looper me = myLooper();
final MessageQueue queue = me.mQueue;
for (;;) {
Message msg = queue.next();
msg.target.dispatchMessage(msg);
}
}
一个死循环，不断取消息处理消息。再回头看看刚才加的代码：
Handler(Looper.getMainLooper()).post {
while (true) {
//主线程异常拦截
try {
Looper.loop()
} catch (e: Throwable) {
}
}
}
我们通过Handler往主线程发送了一个runnable任务，然后在这个runnable中加了一个死循环，死循环中执行了Looper.loop()进行消息循环读取。这样就会导致后续所有的主线程消息都会走到我们这个loop方法中进行处理，也就是一旦发生了主线程崩溃，那么这里就可以进行异常捕获。同时因为我们写的是while死循环，那么捕获异常后，又会开始新的Looper.loop()方法执行。这样主线程的Looper就可以一直正常读取消息，主线程就可以一直正常运行了。
文字说不清楚的图片来帮我们：
同时之前CrashHandler的逻辑可以保证子线程也是不受崩溃影响，所以两段代码都加上，齐活了。
但是小光还不服气，他又想到了一种崩溃情况。。。
小光又又又一次实验
class Test2Activity : AppCompatActivity() {
override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
super.onCreate(savedInstanceState)
setContentView(R.layout.activity_exception)
throw RuntimeException("主线程异常")
}
}
诶，我直接在onCreate里面给你抛出个异常，运行看看：
黑漆漆的一片～没错，黑屏了。
最后的对话（Cockroach库思想）
看到这一幕，我主动找到了小光：
“这种情况确实比较麻烦了，如果直接在Activity生命周期内抛出异常，会导致界面绘制无法完成，Activity无法被正确启动，就会白屏或者黑屏了
这种严重影响到用户体验的情况还是建议直接杀死APP，因为很有可能会对其他的功能模块造成影响。或者如果某些Activity不是很重要，也可以只finish这个Activity。”
小光思索地问：“那么怎么分辨出这种生命周期内发生崩溃的情况呢?”
“这就要通过反射了，借用Cockroach开源库中的思想，由于Activity的生命周期都是通过主线程的Handler进行消息处理，所以我们可以通过反射替换掉主线程的Handler中的Callback回调，也就是ActivityThread.mH.mCallback，然后针对每个生命周期对应的消息进行trycatch捕获异常，然后就可以进行finishActivity或者杀死进程操作了。”
主要代码：
Field mhField = activityThreadClass.getDeclaredField("mH");
mhField.setAccessible(true);
final Handler mhHandler = (Handler) mhField.get(activityThread);
Field callbackField = Handler.class.getDeclaredField("mCallback");
callbackField.setAccessible(true);
callbackField.set(mhHandler, new Handler.Callback() {
@Override
public boolean handleMessage(Message msg) {
if (Build.VERSION.SDK_INT >= 28) {
//android 28之后的生命周期处理
final int EXECUTE_TRANSACTION = 159;
if (msg.what == EXECUTE_TRANSACTION) {
try {
mhHandler.handleMessage(msg);
} catch (Throwable throwable) {
//杀死进程或者杀死Activity
}
return true;
}
return false;
}
//android 28之前的生命周期处理
switch (msg.what) {
case RESUME_ACTIVITY:
//onRestart onStart onResume回调这里
try {
mhHandler.handleMessage(msg);
} catch (Throwable throwable) {
sActivityKiller.finishResumeActivity(msg);
notifyException(throwable);
}
return true;
代码贴了一部分，但是原理大家应该都懂了吧，就是通过替换主线程Handler的Callback，进行声明周期的异常捕获。
接下来就是进行捕获后的处理工作了，要不杀死进程，要么杀死Activity。
杀死进程，这个应该大家都熟悉
Process.killProcess(Process.myPid())
exitProcess(10)
finish掉Activity
这里又要分析下Activity的finish流程了，简单说下，以android29的源码为例。
private void finish(int finishTask) {
if (mParent == null) {
if (false) Log.v(TAG, "Finishing self: token=" + mToken);
try {
if (resultData != null) {
resultData.prepareToLeaveProcess(this);
}
if (ActivityTaskManager.getService()
.finishActivity(mToken, resultCode, resultData, finishTask)) {
mFinished = true;
}
}
}
}
@Override
public final boolean finishActivity(IBinder token, int resultCode, Intent resultData,
int finishTask) {
return mActivityTaskManager.finishActivity(token, resultCode, resultData, finishTask);
}
从Activity的finish源码可以得知，最终是调用到ActivityTaskManagerService的finishActivity方法，这个方法有四个参数，其中有个用来标识Activity的参数也就是最重要的参数——token。所以去源码里面找找token~
由于我们捕获的地方是在handleMessage回调方法中，所以只有一个参数Message可以用，那我么你就从这方面入手。回到刚才我们处理消息的源码中，看看能不能找到什么线索:
class H extends Handler {
public void handleMessage(Message msg) {
switch (msg.what) {
case EXECUTE_TRANSACTION:
final ClientTransaction transaction = (ClientTransaction) msg.obj;
mTransactionExecutor.execute(transaction);
break;
}
}
}
public void execute(ClientTransaction transaction) {
final IBinder token = transaction.getActivityToken();
executeCallbacks(transaction);
executeLifecycleState(transaction);
mPendingActions.clear();
log("End resolving transaction");
}
可以看到在源码中，Handler是怎么处理EXECUTE_TRANSACTION消息的，获取到msg.obj对象，也就是ClientTransaction类实例，然后调用了execute方法。而在execute方法中。。。咦咦咦，这不就是token吗？
（找到的过于快速了哈，主要是activity启动销毁这部分的源码解说并不是今天的重点，所以就一笔带过了）
找到token，那我们就通过反射进行Activity的销毁就行啦：
private void finishMyCatchActivity(Message message) throws Throwable {
ClientTransaction clientTransaction = (ClientTransaction) message.obj;
IBinder binder = clientTransaction.getActivityToken();
Method getServiceMethod = ActivityManager.class.getDeclaredMethod("getService");
Object activityManager = getServiceMethod.invoke(null);
Method finishActivityMethod = activityManager.getClass().getDeclaredMethod("finishActivity", IBinder.class, int.class, Intent.class, int.class);
finishActivityMethod.setAccessible(true);
finishActivityMethod.invoke(activityManager, binder, Activity.RESULT_CANCELED, null, 0);
}
啊，终于搞定了，但是小光还是一脸疑惑的看着我：
“我还是去看Cockroach库的源码吧~”
“我去，，”
总结
今天主要就说了一件事：如何捕获程序中的异常不让APP崩溃，从而给用户带来最好的体验。主要有以下做法：
通过在主线程里面发送一个消息，捕获主线程的异常，并在异常发生后继续调用 Looper.loop方法，使得主线程继续处理消息。对于子线程的异常，可以通过 Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler来拦截，并且子线程的停止不会给用户带来感知。对于在生命周期内发生的异常，可以通过替换 ActivityThread.mH.mCallback的方法来捕获，并且通过token来结束Activity或者直接杀死进程。
可能有的朋友会问，为什么要让程序不崩溃呢？会有哪些情况需要我们进行这样操作呢？
其实还是有很多时候，有些异常我们无法预料或者给用户带来几乎是无感知的异常，比如：
系统的一些bug 第三方库的一些bug 不同厂商的手机带来的一些bug
等等这些情况，我们就可以通过这样的操作来让APP牺牲掉这部分的功能来维护系统的稳定性。
参考
[Cockroach](https://github.com/android-notes/Cockroach)
[一文读懂 Handler 机制全家桶](https://juejin.cn/post/6901682664617705485)
[zyogte进程(Java篇)](https://www.jianshu.com/p/abaff702f357)
[wanAndroid](https://www.wanandroid.com/wenda/show/13485)
拜拜
好了，到了说再见的时候了。
最后给大家推荐一个剧—棋魂，嘿嘿，小光就是里面的主角。
这些优秀的开源库又何尝不是指引我们前行进步的光呢~
---END---
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