1.前言
高產(chǎn)似母豬的我，又帶來了干貨記錄，本次是對signal的一個總結與回顧。不知道你們開發(fā)中，是否會遇到小部分的nativecrash 或者 anr，這部分往往是由第三方庫導致的或者當前版本沒辦法修復的bug導致的，往往這些難啃的crash，對現(xiàn)有的crash數(shù)據(jù)指標造成一定影響，同時也對這小部分crash用戶不友好，那么我們有沒有辦法實現(xiàn)一套crash or anr重啟機制呢？其實是有的，相信在各個大廠都有一套“安全氣囊”裝置，比如crash一定次數(shù)就啟用輕量版本或者自動重新啟動等等，下面我們來動手搞一個這樣的裝置！這也是我第三個s開頭的開源庫Signal。
https://github.com/TestPlanB/Signal
注意：前方高能！閱讀本文最好有一點ndk開發(fā)的知識噢！沒有也沒關系，沖吧！
2.Native Crash
native crash不同于java/kotlin層的crash，在java環(huán)境中，如果程序出現(xiàn)了不可預期的crash（即沒有捕獲），就會往上拋出給最終的線程uncaghtexceptionhandler，在這里我們可以再次處理，比如屏蔽某個exception即可保持app的穩(wěn)定，然后native層的crash不一樣，native 層的crash大多數(shù)是“不可恢復”的，比如某個內(nèi)存方面的錯誤，這些往往是不可處理的，需要中斷當前進程，所以如果發(fā)生了native crash，我們轉移到自定義的安全處理，比如自動重啟后提示用戶等等，就會提高用戶很大的體驗感（比起閃退）。
信號量機制
當native 層發(fā)生異常的時候，往往是通過信號的方式發(fā)送，給相對應的信號處理器處理。
我們可以從signal.h看到，大概已經(jīng)定義的信號量有：
/**
* #define SIGHUP 1
#define SIGINT 2
#define SIGQUIT 3
#define SIGILL 4
#define SIGTRAP 5
#define SIGABRT 6
#define SIGIOT 6
#define SIGBUS 7
#define SIGFPE 8
#define SIGKILL 9
#define SIGUSR1 10
#define SIGSEGV 11
#define SIGUSR2 12
## define SIGPIPE 13
#define SIGALRM 14
#define SIGTERM 15
#define SIGSTKFLT 16
#define SIGCHLD 17
#define SIGCONT 18
#define SIGSTOP 19
#define SIGTSTP 20
#define SIGTTIN 21
#define SIGTTOU 22
#define SIGURG 23
#define SIGXCPU 24
#define SIGXFSZ 25
#define SIGVTALRM 26
#define SIGPROF 27
#define SIGWINCH 28
#define SIGIO 29
#define SIGPOLL SIGIO
#define SIGPWR 30
#define SIGSYS 31
*/
具體的含義可自定百度或者google，相信如果開發(fā)者都能在bugly等bug平臺上看到。
信號量處理函數(shù)sigaction
一般的我們有很多種方式定義信號量處理函數(shù)，這里介紹sigaction 頭文件：#include<signal.h>
定義函數(shù)：int sigaction(int signum,const struct sigaction *act ,struct sigaction *oldact)
函數(shù)說明：sigaction會依參數(shù)signum指定的信號編號來設置該信號的處理函數(shù)。參數(shù)signum可以指定SIGKILL和SIGSTOP以外的所有信號。如參數(shù)結構sigaction定義如下：
struct sigaction {
void (*sa_handler)(int);
void (*sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void *);
sigset_t sa_mask;
int sa_flags;
void (*sa_restorer)(void);
};
信號處理函數(shù)可以采用void (sa_handler)(int)或void (sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void )。到底采用哪個要看sa_flags中是否設置了SA_SIGINFO位，如果設置了就采用void (sa_sigaction)(int, siginfo_t *, void )，此時可以向處理函數(shù)發(fā)送附加信息；默認情況下采用void (sa_handler)(int)，此時只能向處理函數(shù)發(fā)送信號的數(shù)值。
sa_handler：此參數(shù)和signal()的參數(shù)handler相同，代表新的信號處理函數(shù)，其他意義請參考signal()；
sa_mask：用來設置在處理該信號時暫時將sa_mask指定的信號集擱置；
sa_restorer：此參數(shù)沒有使用；
**sa_flags **：用來設置信號處理的其他相關操作，下列的數(shù)值可用。
sa_flags還可以設置其他標志：SA_RESETHAND：當調(diào)用信號處理函數(shù)時，將信號的處理函數(shù)重置為缺省值SIG_DFL SA_RESTART：如果信號中斷了進程的某個系統(tǒng)調(diào)用，則系統(tǒng)自動啟動該系統(tǒng)調(diào)用 SA_NODEFER ：一般情況下， 當信號處理函數(shù)運行時，內(nèi)核將阻塞該給定信號。但是如果設置SA_NODEFER標記， 那么在該信號處理函數(shù)運行時，內(nèi)核將不會阻塞該信號。參考
https://blog.csdn.net/qq_32198115/article/details/120720820
即我們可以通過這個函數(shù)，注冊我們想要的信號處理，如果當SIGABRT信號到來時，我們希望將其引到自我們自定義信號處理，即可采用以下方式：
sigaction(SIGABRT, &sigc, nullptr);
其中sigc為sigaction結構體的變量。
struct sigaction sigc;
//sigc.sa_handler = SigFunc;
sigc.sa_sigaction = SigFunc;
sigemptyset(&sigc.sa_mask);
sigc.sa_flags = SA_SIGINFO;
SigFunc為我們定義處理函數(shù)的指針，我們可以設定這樣一個函數(shù)，去處理我們想要攔截的信號。
void SigFunc(int sig_num, siginfo *info, void *ptr) {
自定義處理
}
native crash攔截
有了前面這些基礎知識，我們就開始封裝我們的crash攔截吧，作為庫開發(fā)者，我們希望把攔截的信號量交給上層去處理，所以我們的層次是這樣的。
所以我們可以有以下代碼，具體細節(jié)可以看Signal 我們給出函數(shù)處理器。
https://github.com/TestPlanB/Signal
jobject currentObj;
JNIEnv *currentEnv = nullptr;
void SigFunc(int sig_num, siginfo *info, void *ptr) {
// 這里判空并不代表這個對象就是安全的，因為有可能是臟內(nèi)存
if (currentEnv == nullptr || currentObj == nullptr) {
return;
}
__android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, TAG, "%d catch", sig_num);
__android_log_print(ANDROID_LOG_INFO, TAG, "crash info pid:%d ", info->si_pid);
jclass main = currentEnv->FindClass("com/example/lib_signal/SignalController");
jmethodID id = currentEnv->GetMethodID(main, "callNativeException", "(I)V");
if (!id) {
return;
}
currentEnv->CallVoidMethod(currentObj, id, sig_num);
currentEnv->DeleteGlobalRef(currentObj);
}
被加載的時候由系統(tǒng)自動調(diào)用JNI_OnLoad。
extern "C" jint JNI_OnLoad(JavaVM *vm, void *reserved) {
jint result = -1;
// 直接用vm進行賦值，不然不可靠
if (vm->GetEnv((void **) ¤tEnv, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) {
return result;
}
return JNI_VERSION_1_4;
}
其中currentEnv代表著當前jni環(huán)境，我們在JNI_OnLoad階段進行初始化即可，currentObj即代表我們要調(diào)用的方法對象，因為我們要回調(diào)到java層，所以native肯定需要一個java對象，具體可以看到Signal里面的處理，值得注意的是，我們在native想要在其他函數(shù)使用java對象的話，在初始函數(shù)賦值的時候，就必須采用env->NewGlobalRef方式分配一個全局變量，不然在該函數(shù)結束的時候，對象的內(nèi)存就會變成臟變量（注意不是NULL）。
Spi機制的運用
如果還不明白spi機制的話，可以查看我之前寫的這篇spi機制，因為我們最終會將信號信息傳遞給java層，所以最終會在java最后執(zhí)行我們的重啟處理，但是重啟前我們可能會使用各種自定義的處理方案，比如彈出toast或者各種自定義操作，那么這種自定義的處理就很合適用spi接口暴露給具體的使用者即可，所以我們Signal定義了一個接口。
https://juejin.cn/post/7109666495566708766
interface CallOnCatchSignal {
fun onCatchSignal(signal: Int,context: Context)
}
外部庫的調(diào)用者實現(xiàn)這個接口，將實現(xiàn)類配置在META-INF.services目錄即可，如圖：
如此一來，我們就可以在自定義的MyHandler實現(xiàn)自己的重啟邏輯，比如重啟/自定義上報crash等等，demo可以看Signal的處理。
3.ANR
關于anr也是一個很有趣的話題，我們可以看到anr也會導致閃退，主要是國內(nèi)各個廠商都有自己的自定義化處理，比如常規(guī)的彈出anr框或者主動閃退，無論是哪一種，對于用戶來說都不是一個好的體驗。
ANR傳遞過程
以android 11為例子，最終anr被檢測發(fā)生后，會調(diào)用ProcessErrorStateRecord類的appNotResponding方法，去進行dump 墓碑文件的操作，這個時候就會調(diào)用發(fā)送一個信號為Signal_Quit的信號，對應的常量為3，所以如果我們想檢測到anr后去進行自定義處理的話，按照上面所說直接用sigaction可以嗎？
然而如果直接用sigaction去注冊Signal_Quit信號進行處理的話，會發(fā)現(xiàn)居然什么都沒有回調(diào)！那么這發(fā)生了什么！
原因就是我們進程繼承Zygote進行的時候就把主線程信號的掩碼也繼承了，Zygote進程把這三個信號量加入了掩碼，該方法被調(diào)用在init方法中。
掩碼的作用就是使得當前的線程不響應這三個信號量，交給其他線程處理。
那么其他線程這里指的是什么？其實就是SignalCatcher線程，通常我們發(fā)生anr的時候也能看到log輸出，最終在run方法注冊處理函數(shù)。
最終調(diào)用WaitForSignal：
調(diào)用wait方法：
這個sigwait方法也是一個注冊信號處理函數(shù)的方法，跟sigaction的區(qū)別可參考。
https://blog.csdn.net/finuxz/article/details/54969582
取消block
經(jīng)過上面的分析，相信能了解到為什么Signal_Quit監(jiān)聽不了了，我們也知道，zygote通過掩碼把信號進行了屏蔽，那么我們有辦法把這個屏蔽給打開嗎？答案是有的。
pthread_sigmask(SIG_UNBLOCK, &mask, &old))
sigemptyset(&mask);sigaddset(&mask, SIGQUIT);
我們可以通過pthread_sigmask設置為非block，即參數(shù)1的標志，把要取消屏蔽的信號放入即可，如圖就是把SIGQUIT取消了，這樣一來我們再使用sigaction去注冊SIGQUIT就可以在信號出發(fā)時執(zhí)行我們的anr處理邏輯了。值得注意的是，SIGQUIT觸發(fā)也不一定由anr發(fā)生，這是一個必要但不充分的條件，所以我們還要添加其他的判斷，比如我們可以判斷一個queue里面的當前message的when參數(shù)來判斷這個消息在隊列待了多久，又或者是我們自定義一個異步消息去查看這個消息什么時候回調(diào)了handler等等方法，最終判斷是否是anr，當然這個不是百分百準確，目前我也沒想到百分百準確的方法，因為FileObserve監(jiān)聽traces文件已經(jīng)在android5以上不能用了，所以Signal里面沒有給出具體的判斷，只給了一個參考例子。
4最后
上述所講的都在Signal這個庫里面有源碼與注釋，用起來吧！自定義處理可以用作檢測crash，anr，也可以用作一個安全裝置，發(fā)生crash重啟等等，只要有腦洞，都可以實現(xiàn)！最后記得點個贊啦！
