Android NDK开发Crash错误定位

2019-03-26 19:29:05

在Android开发中，程序Crash分三种情况：未捕获的异常、ANR（Application Not Responding）和闪退（NDK引发错误）。其中未捕获的异常根据logcat打印的堆栈信息很容易定位错误。ANR错误也好查，Android规定，应用与用户进行交互时，如果5秒内没有响应用户的操作，则会引发ANR错误，并弹出一个系统提示框，让用户选择继续等待或立即关闭程序。并会在/data/anr目录下生成一个traces.txt文件，记录系统产生anr异常的堆栈和线程信息。如果是闪退，这问题比较难查，通常是项目中用到了NDK引发某类致命的错误导致闪退。因为NDK是使用C/C++来进行开发，熟悉C/C++的程序员都知道，指针和内存管理是最重要也是最容易出问题的地方，稍有不慎就会遇到诸如内存地址访问错误、使用野针对、内存泄露、堆栈溢出、初始化错误、类型转换错误、数字除0等常见的问题，导致最后都是同一个结果：程序崩溃。不会像在Java层产生的异常时弹出“xxx程序无响应，是否立即关闭”之类的提示框。当发生NDK错误后，logcat打印出来的那堆日志根据看不懂，更别想从日志当中定位错误的根源，让我时常有点抓狂，火冒三丈，喝多少加多宝都不管用。当时尝试过在各个jni函数中打印日志来跟踪问题，那效率实在是太低了，而且还定位不到问题。还好老天有眼，让我找到了NDK提供的几款调试工具，能够精确的定位到产生错误的根源。

NDK安装包中提供了三个调试工具：addr2line、objdump和ndk-stack，其中ndk-stack放在$NDK_HOME目录下，与ndk-build同级目录。addr2line和objdump在ndk的交叉编译器工具链目录下，下面是我本机NDK交叉编译器工具链的目录结构：

从上图的目录结构中可以看出来，NDK针对不同的CPU架构实现了多套相同的工具。所以在选择addr2line和objdump工具的时候，要根据你目标机器的CPU架构来选择。如果是arm架构，选择arm-linux-androidabi-4.6/4.8（一般选择高版本）。x86架构，选择x86-4.6/4.8。mipsel架构，选择mipsel-linux-android-4.6/4.8。如果不知道目标机器的CPU架构，把手机连上电脑，用adb shell cat /proc/cpuinfo可以查看手机的CPU信息。下图是我本机的arm架构工具链目录结构：

下面通过NDK自带的例子hello-jni项目来演示一下如何精确的定位错误

#include <string.h>

#include <jni.h>

// hell-jni.c

#ifdef __cplusplus

extern "C" {

#endif

void willCrash()

{

int i = 10;

int y = i / 0;

}

JNIEXPORT jint JNICALL JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)

{

willCrash();

return JNI_VERSION_1_4;

}

jstring

Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI( JNIEnv* env,

jobject thiz )

{

// 此处省略实现逻辑。。。

}

#ifdef __cplusplus

}

#endif

第7行定义了一个willCrash函数，函数中有一个除0的非法操作，会造成程序崩溃。第13行JNI_OnLoad函数中调用了willCrash，这个函数会在Java加载完.so文件之后回调，也就是说程序一启动就会崩溃。下面是运行程序后打印的log：

01-01 17:59:38.246: D/dalvikvm(20794): Late-enabling CheckJNI

01-01 17:59:38.246: I/ActivityManager(1185):

Start proc com.example.hellojni for activity com.example.hellojni/.HelloJni: pid=20794 uid=10351 gids={50351, 1028, 1015}

01-01 17:59:38.296: I/dalvikvm(20794): Enabling JNI app bug workarounds for target SDK version 3...

01-01 17:59:38.366: D/dalvikvm(20794): Trying to load lib /data/app-lib/com.example.hellojni-1/libhello-jni.so 0x422a4f58

01-01 17:59:38.366: D/dalvikvm(20794): Added shared lib /data/app-lib/com.example.hellojni-1/libhello-jni.so 0x422a4f58

01-01 17:59:38.366: A/libc(20794): Fatal signal 8 (SIGFPE) at 0x0000513a (code=-6), thread 20794 (xample.hellojni)

01-01 17:59:38.476: I/DEBUG(253): pid: 20794, tid: 20794, name: xample.hellojni >>> com.example.hellojni <<<

01-01 17:59:38.476: I/DEBUG(253): signal 8 (SIGFPE), code -6 (SI_TKILL), fault addr 0000513a

01-01 17:59:38.586: I/DEBUG(253): r0 00000000 r1 0000513a r2 00000008 r3 00000000

01-01 17:59:38.586: I/DEBUG(253): r4 00000008 r5 0000000d r6 0000513a r7 0000010c

01-01 17:59:38.586: I/DEBUG(253): r8 75226d08 r9 00000000 sl 417c5c38 fp bedbf134

01-01 17:59:38.586: I/DEBUG(253): ip 41705910 sp bedbf0f0 lr 4012e169 pc 4013d10c cpsr 000f0010

// 省略部份日志。。。。。。

01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253): backtrace:

01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253): #00 pc 0002210c /system/lib/libc.so (tgkill+12)

01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253): #01 pc 00013165 /system/lib/libc.so (pthread_kill+48)

01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253): #02 pc 00013379 /system/lib/libc.so (raise+10)

01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253): #03 pc 00000e80 /data/app-lib/com.example.hellojni-1/libhello-jni.so (__aeabi_idiv0+8)

01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253): #04 pc 00000cf4 /data/app-lib/com.example.hellojni-1/libhello-jni.so (willCrash+32)

01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253): #05 pc 00000d1c /data/app-lib/com.example.hellojni-1/libhello-jni.so (JNI_OnLoad+20)

01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253): #06 pc 00052eb1 /system/lib/libdvm.so (dvmLoadNativeCode(char const*, Object*, char**)+468)

01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253): #07 pc 0006a62d /system/lib/libdvm.so

01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253): // 省略部份日志。。。。。。

01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253): stack:

01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253): bedbf0b0 71b17034 /system/lib/libsechook.so

01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253): bedbf0b4 7521ce28

01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253): bedbf0b8 71b17030 /system/lib/libsechook.so

01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253): bedbf0bc 4012c3cf /system/lib/libc.so (dlfree+50)

01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253): bedbf0c0 40165000 /system/lib/libc.so

01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253): // 省略部份日志。。。。。。

01-01 17:59:38.736: W/ActivityManager(1185): Force finishing activity com.example.hellojni/.HelloJni

日志分析：

第3行开始启动应用，第5行尝试加载应用数据目录下的so，第6行在加载so文件的时候产生了一个致命的错误，第7行的Fatal signal 8提示这是一个致命的错误，这个信号是由linux内核发出来的，信号8的意思是浮点数运算异常，应该是在willCrash函数中做除0操作所产生的。下面重点看第15行backtrace的日志，backtrace日志可以看作是JNI调用的堆栈信息，以“#两位数字 pc”开头的都是backtrace日志。注意看第20行和21行，是我们自己编译的so文件和定义的两个函数，在这里引发了异常，导致程序崩溃。

01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253): #04 pc 00000cf4 /data/app-lib/com.example.hellojni-1/libhello-jni.so (willCrash+32)

01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253): #05 pc 00000d1c /data/app-lib/com.example.hellojni-1/libhello-jni.so (JNI_OnLoad+20)

开始有些眉目了，但具体崩在这两个函数的哪个位置，我们是不确定的，如果函数代码比较少还好查，如果比较复杂的话，查起来也费劲。这时候就需要靠NDK为我们提供的工具来精确定位了。在这之前，我们先记录下让程序崩溃的汇编指令地址，willCrash：00000cf4，JNI_OnLoad：00000d1c

方式1：使用arm-linux-androideabi-addr2line 定位出错位置

以arm架构的CPU为例，执行如下命令：

/Users/yangxin/Documents/devToos/java/android-ndk-r9d/toolchains/arm-linux-androideabi-4.8/prebuilt/darwin-x86_64/bin/arm-linux-androideabi-addr2line -e /Users/yangxin/Documents/devToos/java/android-ndk-r9d/samples/hello-jni/obj/local/armeabi-v7a/libhello-jni.so 00000cf4 00000d1c

-e：指定so文件路径

0000cf4 0000d1c：出错的汇编指令地址

结果如下：

是不是惊喜的看到我们想要的结果了，分别在hello-jni.c的10和15行的出的错，再回去看看hello-jni.c的源码，15行的Jni_OnLoad函内调用了willCrash函数，第10行做了除0的操作引发的crash。

方式2：使用arm-linux-androideabi-objdump 定位出错的函数信息

在第一种方式中，通过addr2lin已经获取到了代码出错的位置，但是不知道函数的上下文信息，显得有点不是那么的“完美”，对于追求极致的我来说，这显然是不够的，下面我们来看一下怎么来定位函数的信息。

首先使用如下命令导出so的函数表信息：

/Users/yangxin/Documents/devToos/java/android-ndk-r9d/toolchains/arm-linux-androideabi-4.8/prebuilt/darwin-x86_64/bin/arm-linux-androideabi-objdump -S -D /Users/yangxin/Documents/devToos/java/android-ndk-r9d/samples/hello-jni/obj/local/armeabi-v7a/libhello-jni.so > Users/yangxin/Desktop/dump.log

在生成的asm文件中，找出我们开始定位到的那两个出错的汇编指令地址（在文件中搜索cf4或willCrash可以找到），如下图所示：

通过这种方式，也可以查出这两个出错的指针地址分别位于哪个函数中。

方式3：ndk-stack

如果你觉得上面的方法太麻烦的话，ndk-stack可以帮你减轻操作步聚，直接定位到代码出错的位置。

实时分析日志：

使用adb获取logcat的日志，并通过管道输出给ndk-stack分析，并指定包含符号表的so文件位置。如果程序包含多种CPU架构，需要根据手机的CPU类型，来选择不同的CPU架构目录。以armv7架构为例，执行如下命令：

adb logcat | ndk-stack -sym /Users/yangxin/Documents/devToos/java/android-ndk-r9d/samples/hello-jni/obj/local/armeabi-v7a

当程序发生crash时，会输出如下信息：

pid: 22654, tid: 22654, name: xample.hellojni >>> com.example.hellojni <<<

signal 8 (SIGFPE), code -6 (SI_TKILL), fault addr 0000587e

Stack frame #00 pc 0002210c /system/lib/libc.so (tgkill+12)

Stack frame #01 pc 00013165 /system/lib/libc.so (pthread_kill+48)

Stack frame #02 pc 00013379 /system/lib/libc.so (raise+10)

Stack frame #03 pc 00000e80 /data/app-lib/com.example.hellojni-1/libhello-jni.so (__aeabi_idiv0+8): Routine __aeabi_idiv0 at /s/ndk-toolchain/src/build/../gcc/gcc-4.6/libgcc/../gcc/config/arm/lib1funcs.asm:1270

Stack frame #04 pc 00000cf4 /data/app-lib/com.example.hellojni-1/libhello-jni.so (willCrash+32): Routine willCrash at /Users/yangxin/Documents/devToos/java/android-ndk-r9d/samples/hello-jni/jni/hello-jni.c:10

Stack frame #05 pc 00000d1c /data/app-lib/com.example.hellojni-1/libhello-jni.so (JNI_OnLoad+20): Routine JNI_OnLoad at /Users/yangxin/Documents/devToos/java/android-ndk-r9d/samples/hello-jni/jni/hello-jni.c:15

Stack frame #06 pc 00052eb1 /system/lib/libdvm.so (dvmLoadNativeCode(char const*, Object*, char**)+468)

Stack frame #07 pc 0006a62d /system/lib/libdvm.so

第7行和第8行分别打印出了在源文件中出错的位置，和addr2line得到的结果一样。

先获取日志再分析：

这种方式和上面的方法差不多，只是获取log的来源不一样。适用于应用或游戏给测试部们测试的时候，测试人员发现crash，用adb logcat保存日志文件，然后发给程序员通过ndk-stack命令分析。操作流程如下：

adb logcat > crash.log

ndk-stack -sym /Users/yangxin/Documents/devToos/java/android-ndk-r9d/samples/hello-jni/obj/local/armeabi-v7a -dump crash.log

得到的结果和上面的方式是一样的。

2019-08-07 09:57:48

spring data jpa 实体类中字段不与数据库表映射
当我们使用spring data jpa开发的时候，会将实体类中的成员变量与表中的字段一一对应，当我们在实体类中加上一个不与数据库表一一对应的成员变量的时候，此时我们只要在这个成员变量上加上注解@Transient @

2019-08-07 17:16:53

如何在 Node.js 中使用 import / export 的三种方法
因为一些历史原因，虽然 Node.js 已经实现了 99% 的 ES6 新特性，不过截止 2018.8.10，How To Enable ES6 Imports in Node.JS 仍然是老大难问题,下面我来介绍三种方法可以让我们在 Node.js 中使用 import/export 。

2019-08-12 23:30:08

Java编程生成100个1~6之间的随机数,统计1~6每个数出现的概率;
Math的方法,进行随机数的生成

2019-08-13 08:56:46

nuxtjs组合element
添加elementUI 插件，plugins->ele.js,代码如下

2019-08-13 20:05:31

查看进程当前打开的文件数量
针对ControlTier打开的页面有时会报一些奇怪错误

2019-08-13 20:06:42

修改 Nginx 进程最大可打开文件数（worker_processes和worker_connections）
worker_processes：操作系统启动多少个工作进程运行Nginx。注意是工作进程，不是有多少个nginx工程。在Nginx运行的时候，会启动两种进程，一种是主进程master process；一种是工作进程worker process。例如我在配置文件中将worker_processes设置为4，启动Nginx后，使用进程查看命令观察名字叫做nginx的进程信息，我会看到如下结果：

2019-08-14 09:01:18

linux下高并发服务器实现
在做网络服务的时候tcp并发服务端程序的编写必不可少。tcp并发通常有几种固定的设计模式套路，他们各有优点，也各有应用之处。下面就简单的讨论下这几种模式的差异：

2019-08-14 13:18:59

Linux系统下CPU使用(load average)梳理
在平时的运维工作中，当一台服务器的性能出现问题时，通常会去看当前的CPU使用情况，尤其是看下CPU的负载情况(load average)。对一般的系统来说，根据cpu数量去判断。比如有2颗cup的机器。如果平均负载始终在1.2以下，那么基本不会出现cpu不够用的情况。也就是Load平均要小于Cpu的数量。

2019-08-14 14:27:35

计算密集型和IO密集型
在进行I/O操作的时候，是将任务交给DMA来处理，请求发出后CPU就不管了，在DMA处理完后通过中断通知CPU处理完成了。I/O操作消耗的cpu时间很少.

2019-08-14 14:29:12

浅谈nodejs和php
现在，Web开发公司和开发人员可以选择多种技术栈来构建Web应用程序。早期网络发展，不同的技术被用于前端和后端开发。但是，随着Node.js的发布，布局发生了变化，因为它允许开发人员使用 JavaScript 编写后端代码。这最终催生了MEAN（MongoDB + Express +AngularJS + NodeJS ）堆栈 web 开发框架，从前端到后端甚至是数据库（MongoDB -JSON）都使用 JavaScript。在 Node.js 之前，Web 开发通常是在 PHP 的帮助下完成的，因为它很容易与 HTML 集成，帮助开发人员立即构建动态网站。在这篇文章中，我们将比较 Node.js 和 PHP，看哪一个最适合当前的行业需求。