iOS 启动连续闪退保护方案

Posted 2020-07-19 小敏的博客

引言

“如果某个实体表现出以下任何一种特性，它就具备自主性：自我修复、自我保护、自我维护、对目标的自我控制、自我改进。” —— 凯文·凯利

ios App 有时可能遇到启动必 crash 的绝境：每次打开 App 都闪退，无法正常使用App。

为了尝试解决这个问题，微信读书开发了 iOS 连续闪退保护工具：GYBootingProtection，检测连续闪退，在连续闪退出现时，尝试自修复 App：

本文探讨了连续闪退问题的产生原因、检测、修复机制，以及如何在你的项目中引入、测试和使用 GYBootingProtection。

连续闪退检测

首先要检测用户 App 出现了连续闪退的情况，有两种检测方法，捕获异常和计时器。

1. 捕获异常

检测连续闪退，可以通过捕获异常来实现，异常有以下种类：

• Mach 异常：EXC_CRASH

• UNIX 信号：SIGABRT

• NSException 异常：应用层，通过 NSUncaughtExceptionHandler 捕获

在念茜的漫谈 iOS Crash 收集框架一文中详细介绍了 Mach 异常和 Unix 信号捕获 crash 的机制。简单来说，异常一般产生自 iOS 的微内核 Mach，然后在 BSD 层转换成 UNIX SIGABRT 信号，以标准 POSIX 信号的形式提供给用户。NSException 是使用者在处理 App 逻辑时，用编程的方法抛出。

如何捕获异常

通过以下方法捕获异常：

• 利用 Mach API 捕获 Mach 异常

• 通过 POSIX API 注册 signal(SIGSEGV,signalHandler) 来捕获 UNIX 异常信号

• 注册 NSUncaughtExceptionHandler 来捕获应用级异常

Crash 上报工具如 PLCrashReporter 通过注册 Mach 异常 + UNIX信号 的 handler 达到检测的目的，对用户提供了处理异常的接口。

如何检测

可以利用 PLCrashReporter 这类工具来检测连续闪退：

1. 首先维护一个计数变量，表示连续闪退次数

2. 在 PLCrashReporter 的 crash handler 中加入逻辑：如果启动 5s 内 crash 使计数器加一

3. 每次启动时，如果连续闪退计数 > n，则检测到了连续闪退

4. 启动后，执行一个定时任务，在 5s 后重置计数（如果 App 连续闪退则不会重置）

流程图

优缺点

通过 Mach 异常、Unix 信号、NSException 异常来检测闪退，能获得更多的 crash 上下文，但由于 crash 收集框架多使用这些方法，可能会有这样的风险：与第三方 crash 收集框架冲突导致漏检测。另外，可能会与 App 已有的异常处理代码产生耦合。

2. 计时器方法

除了通过捕获异常的方式检测连续闪退，还可以通过计数器方法来检测：

1. 维护一个计数变量，用于表示连续闪退的次数

2. 在启动 application:didFinishLaunchingWithOptions: 后使计数加一

3. 接着使用 dispatch_after 方法在 5s 后清零计数，如果 App 活不过 5 秒计数就不会被清零

4. 如果发现计数变量 > n，表明 App 连续 n 次连续闪退，启动保护流程，重置计数。

5. 当保护流程完成后，进入 App 正常启动流程

流程图

优缺点

而计数器方法逻辑简单，与原有的代码耦合小。虽然有误报可能（在启动后立即被 kill 掉，误认为 crash），但是可以通过设置阈值来减小误报的误报率。

综上权衡，我们使用计时器方法检测连续闪退。

连续闪退修复

检测到连续闪退后，接下来要尝试对闪退进行修复，这里先分析可能的闪退原因，再结合微信读书的例子说明修复流程。

闪退原因

连续闪退，可能是 App 启动关键路径中执行了必 crash 的代码，原因可能有：

1. 数据库损坏：在日常使用如异常退出、断电，或者错误的操作（参考：sqlite corruption causes）。

2. 文件损坏：处理文件时如果没有 @try...catch，损坏文件会抛出 NSException 导致 crash

3. 网络返回数据处理异常：比如预期返回数组，但实际返回了字典，对字典对象执行 -objectAtIndex 方法会产生 crash： unknow selector send to object；，或返回破损的 Tar 包，在解压失败导致 crash。

4. 代码 bug：当必 crash 的代码出现在启动关键路径中，就会导致连续闪退。

针对 1，可以通过工具修复数据库，或者删除 DB。针对2，可以删除文件来进行修复。对于 3 和 4，我们需要具体地分析 crash 案例，通过 JSPatch 来进行修复。

微信读书的修复流程

为了应对上述导致连续闪退的原因，微信读书的修复流程为：

1. 进入 didFinishLaunch 时检查是否有连续闪退，无则执行 5

2. 弹 Toast 提示用户是否修复，轻触『修复』执行2，否则执行 5

3. 尝试下载并执行 JSPatch 补丁

   这里是为了解决上述第4点 - 代码 bug 导致的闪退，使用 JSPatch [github]可以进行热修复。在 didFinishLaunching 时，会卡住界面发请求检查是否有可用的 JSPatch 脚本，如果有则加载执行，解决代码 bug 导致的闪退。

4. 尝试删除 Documents / Library / Caches 目录下的所有文件

   这里直接删除了所有用户数据，适用于微信读书这种所有数据都在云端，删除后可以完全从云端恢复。如果你的 App 不属于这种场景，那么应该在 repairBlock 中自定义修复逻辑，比如：

   a. 不删除文件，只修复数据库
   b. 修复前把用户数据备份到云端
   c. 收集 crash 样本，查明原因，定制 JSPatch 修复补丁并下发

5. 退出微信读书登录状态

6. 进入原 didFinishLaunch

连续闪退检测 + 保护流程如图所示：

实现

检测和连续 crash 并修复需要修改原 -application:didFinishLaunchingWithOptions: 逻辑，有几种方法：

1. 直接修改 -application:didFinishLaunchingWithOptions: 方法。

2. 新建一个 SubAppDelegate 类来继承 AppDelegate，覆盖 -application:didFinishLaunchingWithOptions: 方法，然后把 main() 函数中的 AppDelegate 替换为 SubAppDelegate

3. 新建一个 AppDelegate 扩展，然后用 method swizzle 的方法替换 -application:didFinishLaunchingWithOptions: 方法。

上述三种方案，对现有项目改动代价是 1 > 2 > 3。因此，我们使用对源码修改代价最小的方案 3 来替换 -application:didFinishLaunchingWithOptions:。

检测的逻辑 GYBootingProtection 已经处理好，修复的处理预留了接口，可以由用户自定义，把自定义的修复流程传入 repairBlock 即可。

使用

引入项目

1. 下载 (github) 源码 ，将 src 目录下所有文件拖拽到你的 Xcode 项目

2. 在 AppDelegate+GYBootingProtection.m 的 onBeforeBootingProtection 方法中添加检测前需要执行的代码，比如设置crash上报：

   - (void)onBeforeBootingProtection {
    [GYBootingProtection setLogger:^(NSString *msg) {
        // setup logger
        NSLog(@"%@", msg);
    }];
   
    [GYBootingProtection setReportBlock:^(NSInteger crashCounts) {
        // setup crash report
    }];
   }

3. 在 onBootingProtection 方法中添加修复逻辑，比如删除文件：

    - (void)onBootingProtection {
        // 检查 JSPatch 更新
        ...
        // 删除 Documents Library Caches 目录下所有文件
        [GYBootingProtection deleteAllFilesUnderDocumentsLibraryCaches];
        ...
    }

   如需执行异步的修复逻辑，在 onBootingProtectionWithCompletion: 方法添加修复逻辑，并在完成修复后调用 completion ：

    - (void)onBootingProtectionWithCompletion:(BoolCompletionBlock)completion {
           [self onBootingProtection];
        // 异步修复
           [self asyncRepairWithCompletion:^(void) {
            // 正常启动流程
               if (completion) completion();
           }];
    }

   测试与使用

4. 首先制造连续闪退场景：

   启动后 5 秒内，双击 Home 通过上划手势 kill 掉 App，重复多次。（也可以在代码里人为制造crash）

5. 当连续闪退超过 5 次时，会提示用户修复：

   
   
   

6. 用户轻触修复，App 重置初始状态，连续闪退问题解决：

   
   
   

源码

https://github.com/liuslevis/GYBootingProtection