ANR系列——ANR监听方案之SyncBarrier
Posted 许英俊潇洒
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了ANR系列——ANR监听方案之SyncBarrier相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
前言
在项目中经常遇到了手机假死问题，无规律的偶现问题，大量频繁随机操作后，便会出现假死，整个应用无法操作，不会响应事件，会发生各种奇怪的ANR，且trace不固定。而SyncBarrier是其中的罪魁祸首之一
SyncBarrier的介绍
SyncBarrier大家又称它为同步屏障，这是安卓线程消息队列里面的一个新增加的东西，它是一种Handler中的同步屏障机制。简单可以理解安卓在Hanlder的处理上增加了优先级，优先级最高的就是SyncBarrier。
1、消息分类
Handler中的Message可以分为两类：同步消息体（优先级高）、异步消息体（优先级低）。可以通过Message.java的isAsynchronous()知道是否为异步消息体
public boolean isAsynchronous()
return (flags & FLAG_ASYNCHRONOUS) != 0;
2、SyncBarrier是什么
SyncBarrier可以通过MessageQueue.postSyncBarrier()发送一个同步消息体，该消息唯一的区别点在于Message没有target
private int postSyncBarrier(long when)
// Enqueue a new sync barrier token.
// We don't need to wake the queue because the purpose of a barrier is to stall it.
synchronized (this)
final int token = mNextBarrierToken++;
final Message msg = Message.obtain();
msg.markInUse();
msg.when = when;
msg.arg1 = token;
Message prev = null;
Message p = mMessages;
if (when != 0)
while (p != null && p.when <= when)
prev = p;
p = p.next;
if (prev != null) // invariant: p == prev.next
msg.next = p;
prev.next = msg;
else
msg.next = p;
mMessages = msg;
return token;
跟以往相比，以往的Handler发送消息最终都会调用enqueueMessage函数
private boolean enqueueMessage(MessageQueue queue, Message msg, long uptimeMillis)
msg.target = this;
//...
return queue.enqueueMessage(msg, uptimeMillis);
可以知道enqueueMessage会设置了msg.target = this;，从代码层面上，同步屏障就是一个target字段为空的Message
3、SyncBarrier的作用
- 当队列中出现SyncBarrier（具体实现上就是Message#target为null）时，就会忽略所有异步消息体，寻找同步消息体，然后优先处理它，这些API全部都是hide的，也就是说app中是无法使用的，谷歌设计初衷也是系统开发人员自己用的
- 消息队列这东西是在安卓一诞生就有了的东西，大部分时候它也没有什么问题。但有一个事情，就是安卓操作系统的UI流畅度远不及水果平台（ios），原因就是在于水果平台的UI渲染是整个系统中最高优先执行。于是就有了SyncBarrier机制，这东西就是为了让消息队列有优先级，它发送的消息将会是最高优先级的，会被优先处理，这样来达到UI优先渲染，达到提高渲染速度的目的
Message next()
for (;;)
//......
synchronized (this)
final long now = SystemClock.uptimeMillis();
Message prevMsg = null;
Message msg = mMessages;
// 1、碰到同步屏障
if (msg != null && msg.target == null)
// 2、循环遍历消息链表，在表头插入同步屏障
do
prevMsg = msg;
msg = msg.next;
while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
if (msg != null)
if (now < msg.when)
//...
else
// Got a message.
mBlocked = false;
if (prevMsg != null)
prevMsg.next = msg.next;
else
mMessages = msg.next;
msg.next = null;
if (DEBUG) Log.v(TAG, "Returning message: " + msg);
msg.markInUse();
// 3、返回当前的消息
return msg;
else
nextPollTimeoutMillis = -1;
可以看到，当设置了同步屏障之后，next()将会忽略所有的异步消息体，返回同步屏障消息。
4、SyncBarrier的发送
通常我们使用Handler发消息时，这些消息都是同步消息体，如果我们想发送异步消息体，那么在创建Handler时使用以下构造函数中的其中一种(async传true)，通过该Handler发送的所有消息都会变成异步消息体
public Handler()
this(null, false);
public Handler(boolean async)
this(null, async);
public Handler(@NonNull Looper looper)
this(looper, null, false);
5、SyncBarrier的应用
前面说到SyncBarrier并不是给app开发同学用的，很多相关的接口并没有开放出来，这是为了提高UI渲染而设计的东西。因此这东西主要是用在了UI渲染过程中。仔细查看ViewRootImpl的源码可以发现，每次渲染View之前都会先给主线程插入SyncBarrier，以挡住异步消息体，保证渲染被主线程优先执行
@UnsupportedAppUsage(maxTargetSdk = Build.VERSION_CODES.R, trackingBug = 170729553)
void scheduleTraversals()
if (!mTraversalScheduled)
mTraversalScheduled = true;
// 1、设置同步障碍，确保mTraversalRunnable优先被执行
mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier();
// 2、内部通过Handler发送了一个异步消息mTraversalRunnable
mChoreographer.postCallback(
Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
notifyRendererOfFramePending();
pokeDrawLockIfNeeded();
void unscheduleTraversals()
if (mTraversalScheduled)
mTraversalScheduled = false;
//移除同步障碍
mHandler.getLooper().getQueue().removeSyncBarrier(mTraversalBarrier);
mChoreographer.removeCallbacks(
Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);
// 3、mTraversalRunnable最终执行到这里
void doTraversal()
if (mTraversalScheduled)
mTraversalScheduled = false;
mHandler.getLooper().getQueue().removeSyncBarrier(mTraversalBarrier);
// 4、执行measure、layout、draw
performTraversals();
6、SyncBarrier的泄露
Barrier消息像一道栅栏，将消息队列里的普通消息先拦住，多数情况下是正常，但一旦异常，则很容易发生ANR，且ANR的trace都是莫名其妙的，但是也有些情况，是Barrier引起的trace就停在nativePollOnce()，当然这里指的是小部分情况，而非所有的nativePollOnce()都是SyncBarrier引起的，具体情况具体分析
- 正常情况：渲染刷新类先优先执行，等执行完以后，撤掉栅栏，普通消息（包括会导致ANR的消息）得以继续执行
- 异常情况：Barrier存在泄漏，导致无法释放栅栏，普通消息卡住不动，UI假死，如果期间有Server或者Provider等消息超时，就会引发ANR
一旦发生Barrier的泄露，在取消息的时候优先进入同步屏障的逻辑，主线程会过滤掉所有非异步消息!msg.isAsynchronous()，一直在死循环中出不来，只有移除当前的同步屏障后，才得以解开
if (msg != null && msg.target == null)
do
prevMsg = msg;
msg = msg.next;
while (msg != null && !msg.isAsynchronous());
如下图，正常情况下是执行1，4，5，2，3，6，而异常情况是Barrier在此没有被移除，导致2，3，6都无法执行
7、SyncBarrier的问题
SyncBarrier产生的问题往往是异步刷新导致的，比如：子线程触发invalidate()UI频繁更新，自定义View写法不对，surfaceview异步刷新等等
从上图可以看出，如果子线程同时多次进入mTraversalBarrier = mHandler.getLooper().getQueue().postSyncBarrier();那么就会发送多个Barrier，但是在移除掉的时候，只移除当前成员变量mTraversalBarrier一个Barrier，多余的就会导致泄露
8、SyncBarrier的模拟问题
1.创建子线程频繁刷新UI的自定义View
class ThreadView @JvmOverloads constructor(
context: Context, attrs: AttributeSet? = null, defStyleAttr: Int = 0
) : View(context, attrs, defStyleAttr)
var i = 1F
var paint = Paint()
fun start()
object : Thread("funny1")
override fun run()
super.run()
while (true)
invalidate()
.start()
override fun onMeasure(widthMeasureSpec: Int, heightMeasureSpec: Int)
setMeasuredDimension(
getDefaultSize(suggestedMinimumWidth, widthMeasureSpec),
getDefaultSize(suggestedMinimumHeight, heightMeasureSpec)
)
override fun onDraw(canvas: Canvas?)
super.onDraw(canvas)
i += 100f
if (i >= 2000f)
i = 0f
paint.setAntiAlias(false)
paint.setColor(Color.BLACK)
paint.setStrokeWidth(3f)
canvas?.drawCircle(i, i, 90f, paint)
2.主线程频繁随机更新背景色
var runningThread = object : Runnable
val random = Random()
override fun run()
val r: Int = random.nextInt(256)
val g: Int = random.nextInt(256)
val b: Int = random.nextInt(256)
rootView?.setBackgroundColor(Color.rgb(r, g, b))
mHandler.postDelayed(this, 100)
3.通过设置Looper取消息的接口Looper.getMainLooper().setMessageLogging(CustomPrinter())，输出我们想要的日志
public void println(String reason)
if (reason.charAt(0) == '>')
Message message = getMessage();
if (message.getTarget() == null)
Log.e("Hensen", "[token=" + message.arg1 + "]" + "[target=" + message.getTarget() + "] [when=" + message.getWhen() + "]" + "[next=" + getNext(message) + "]");
4.运行效果，当背景色卡住的时候，此时主线程明显被阻塞，也就是说Barrier泄漏的现场
5.在卡住的时候，通过日志也可以看得出来当前looper消息一直卡在[token=41208][target=null]的消息中，该消息就是Barrier
2023-03-02 17:05:47.005 8502-8502/com.example.syncbarriermonitor E/Hensen: [token=41208][target=null] [when=5672519349][next= when=-6s563ms callback=com.example.syncbarriermonitor.MainActivity$runningThread$1 target=android.os.Handler ]
2023-03-02 17:05:47.011 8502-8502/com.example.syncbarriermonitor E/Hensen: [token=41208][target=null] [when=5672519349][next= when=-6s569ms callback=com.example.syncbarriermonitor.MainActivity$runningThread$1 target=android.os.Handler ]
2023-03-02 17:05:47.022 8502-8502/com.example.syncbarriermonitor E/Hensen: [token=41208][target=null] [when=5672519349][next= when=-6s580ms callback=com.example.syncbarriermonitor.MainActivity$runningThread$1 target=android.os.Handler ]
2023-03-02 17:05:47.031 8502-8502/com.example.syncbarriermonitor E/Hensen: [token=41208][target=null] [when=5672519349][next= when=-6s589ms callback=com.example.syncbarriermonitor.MainActivity$runningThread$1 target=android.os.Handler ]
2023-03-02 17:05:47.038 8502-8502/com.example.syncbarriermonitor E/Hensen: [token=41208][target=null] [when=5672519349][next= when=-6s597ms callback=com.example.syncbarriermonitor.MainActivity$runningThread$1 target=android.os.Handler ]
2023-03-02 17:05:47.045 8502-8502/com.example.syncbarriermonitor E/Hensen: [token=41208][target=null] [when=5672519349][next= when=-6s603ms callback=com.example.syncbarriermonitor.MainActivity$runningThread$1 target=android.os.Handler ]
9、SyncBarrier问题的解决
我们通过反射MainLooper的mMessage，如果当前的Message的target为null，并且这个Message的when时间已经存在很久的话，这个时候我们会怀疑产生了SyncBarrier的泄漏。但此时还不能完全确定，因为如果当时因为其他原因导致主线程卡死，也可能会导致这种现象。然后，我们再起一个handler往MainLooper发送一个同步消息和一个异步消息，并且发两次doublecheck。如果异步消息被处理了，但是同步消息一直无法被处理，这时候就说明产生了SyncBarrier的泄漏。
1.通过Timer启动一个1s的轮询任务
private fun startCheckBarrier()
val checkBarrierTimer = Timer("syncBarrier")
checkBarrierTimer.schedule(
AutoCheckerTask(), 20000L, 1000L
)
2.每次轮询都会检查下当前的消息队列中是否有超过3s且target=null的消息，这里作为演示就直接移除了
class AutoCheckerTask : TimerTask()
@RequiresApi(api = 23)
override fun run()
Log.e("KKK", "detectSyncBarrierMessage")
detectSyncBarrierMessage()
@RequiresApi(Build.VERSION_CODES.M)
fun detectSyncBarrierMessage()
try
val mainQueue = Looper.getMainLooper().queue
val field = mainQueue.javaClass.getDeclaredField("mMessages")
field.isAccessible = true
val mMessage = field[mainQueue] as Message
if (mMessage != null)
val `when` = SystemClock.uptimeMillis() - mMessage.getWhen()
if (`when` > 3000L && mMessage.target == null)
val token = mMessage.arg1
this.removeSyncBarrier(token)
catch (var7: Exception)
Log.e("SyncBarrierMonitor", var7.toString())
@RequiresApi(api = 23)
fun removeSyncBarrier(token: Int)
try
val mainQueue = Looper.getMainLooper().queue
val method =
mainQueue.javaClass.getDeclaredMethod("removeSyncBarrier", Integer.TYPE)
method.isAccessible = true
method.invoke(mainQueue, token)
Log.e("KKK", "detectSyncBarrierMessage [token=" + token + "]")
catch (var4: java.lang.Exception)
Log.ANR系列——ANR监听方案之SyncBarrier