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调试 Android 平台原生代码

本部分总结了开发平台级功能时,可用于调试、跟踪和性能剖析 Android 平台原生代码的实用工具和相关命令。

注意:本部分和本网站其他部分的页面建议结合 setprop 参数来使用 adb,以调试 Android 的特定方面。在 Android 7.x 及更低版本中,属性名称的长度上限为 32 个字符。也就是说,如需创建一个包含应用名称的 wrap 属性,您需要截断该名称,使其符合长度限制。在 Android 8.0 及更高版本中,这一上限要大得多,应该不需要执行截断操作。

本页面介绍了可以在 logcat 输出中找到的崩溃转储的基本信息;其他页面更详细地介绍了如何诊断原生代码崩溃问题,如何通过 dumpsys 了解系统服务状况,如何查看原生内存网络RAM 的使用情况,如何使用 AddressSanitizer 检测原生代码中的内存错误,如何评估性能问题(包括 systrace),以及如何使用调试程序

崩溃转储和 Tombstone

当动态链接的可执行文件启动时,系统会注册多个信号处理程序,如果出现崩溃,这些处理程序会将一份基本崩溃转储信息写入 logcat,并将一个更详细的 Tombstone 文件写入 /data/tombstones/Tombstone 是一个包含与崩溃进程相关的额外数据的文件。具体而言,该文件包含崩溃进程中所有线程(而不只是捕捉到信号的线程)的堆栈轨迹、完整的内存映射,以及所有打开的文件描述符的列表。

在 Android 8.0 之前的版本中,崩溃由 debuggerddebuggerd64 守护程序处理。Android 8.0 及更高版本会根据需要生成 crash_dump32crash_dump64

崩溃转储程序只有在未挂接其他任何工具时才可能挂接。这意味着,使用 stracelldb 等工具会阻碍崩溃转储。

输出示例(已去除时间戳和无关信息):

*** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** ***
Build fingerprint: 'Android/aosp_angler/angler:7.1.1/NYC/enh12211018:eng/test-keys'
Revision: '0'
ABI: 'arm'
pid: 17946, tid: 17949, name: crasher  >>> crasher <<<
signal 11 (SIGSEGV), code 1 (SEGV_MAPERR), fault addr 0xc
    r0 0000000c  r1 00000000  r2 00000000  r3 00000000
    r4 00000000  r5 0000000c  r6 eccdd920  r7 00000078
    r8 0000461a  r9 ffc78c19  sl ab209441  fp fffff924
    ip ed01b834  sp eccdd800  lr ecfa9a1f  pc ecfd693e  cpsr 600e0030

backtrace:
    #00 pc 0004793e  /system/lib/libc.so (pthread_mutex_lock+1)
    #01 pc 0001aa1b  /system/lib/libc.so (readdir+10)
    #02 pc 00001b91  /system/xbin/crasher (readdir_null+20)
    #03 pc 0000184b  /system/xbin/crasher (do_action+978)
    #04 pc 00001459  /system/xbin/crasher (thread_callback+24)
    #05 pc 00047317  /system/lib/libc.so (_ZL15__pthread_startPv+22)
    #06 pc 0001a7e5  /system/lib/libc.so (__start_thread+34)
Tombstone written to: /data/tombstones/tombstone_06

输出的最后一行提供了完整 Tombstone 在磁盘上的位置。

如果您有可用的未剥离二进制文件,则可以将堆栈粘贴到 development/scripts/stack 中,从而获取更详细的展开信息(包含行号信息):

development/scripts/stack

提示:为方便起见,如果您已运行 lunchstack 将自动包含在您的 $PATH 中,因此您无需提供完整的路径。

输出示例(基于上述 logcat 输出):

Reading native crash info from stdin
03-02 23:53:49.477 17951 17951 F DEBUG   : *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** *** ***
03-02 23:53:49.477 17951 17951 F DEBUG   : Build fingerprint: 'Android/aosp_angler/angler:7.1.1/NYC/enh12211018:eng/test-keys'
03-02 23:53:49.477 17951 17951 F DEBUG   : Revision: '0'
03-02 23:53:49.477 17951 17951 F DEBUG   : ABI: 'arm'
03-02 23:53:49.478 17951 17951 F DEBUG   : pid: 17946, tid: 17949, name: crasher  >>> crasher <<<
03-02 23:53:49.478 17951 17951 F DEBUG   : signal 11 (SIGSEGV), code 1 (SEGV_MAPERR), fault addr 0xc
03-02 23:53:49.478 17951 17951 F DEBUG   :     r0 0000000c  r1 00000000  r2 00000000  r3 00000000
03-02 23:53:49.478 17951 17951 F DEBUG   :     r4 00000000  r5 0000000c  r6 eccdd920  r7 00000078
03-02 23:53:49.478 17951 17951 F DEBUG   :     r8 0000461a  r9 ffc78c19  sl ab209441  fp fffff924
03-02 23:53:49.478 17951 17951 F DEBUG   :     ip ed01b834  sp eccdd800  lr ecfa9a1f  pc ecfd693e  cpsr 600e0030
03-02 23:53:49.491 17951 17951 F DEBUG   :
03-02 23:53:49.491 17951 17951 F DEBUG   : backtrace:
03-02 23:53:49.492 17951 17951 F DEBUG   :     #00 pc 0004793e  /system/lib/libc.so (pthread_mutex_lock+1)
03-02 23:53:49.492 17951 17951 F DEBUG   :     #01 pc 0001aa1b  /system/lib/libc.so (readdir+10)
03-02 23:53:49.492 17951 17951 F DEBUG   :     #02 pc 00001b91  /system/xbin/crasher (readdir_null+20)
03-02 23:53:49.492 17951 17951 F DEBUG   :     #03 pc 0000184b  /system/xbin/crasher (do_action+978)
03-02 23:53:49.492 17951 17951 F DEBUG   :     #04 pc 00001459  /system/xbin/crasher (thread_callback+24)
03-02 23:53:49.492 17951 17951 F DEBUG   :     #05 pc 00047317  /system/lib/libc.so (_ZL15__pthread_startPv+22)
03-02 23:53:49.492 17951 17951 F DEBUG   :     #06 pc 0001a7e5  /system/lib/libc.so (__start_thread+34)
03-02 23:53:49.492 17951 17951 F DEBUG   :     Tombstone written to: /data/tombstones/tombstone_06
Reading symbols from /huge-ssd/aosp-arm64/out/target/product/angler/symbols
Revision: '0'
pid: 17946, tid: 17949, name: crasher  >>> crasher <<<
signal 11 (SIGSEGV), code 1 (SEGV_MAPERR), fault addr 0xc
     r0 0000000c  r1 00000000  r2 00000000  r3 00000000
     r4 00000000  r5 0000000c  r6 eccdd920  r7 00000078
     r8 0000461a  r9 ffc78c19  sl ab209441  fp fffff924
     ip ed01b834  sp eccdd800  lr ecfa9a1f  pc ecfd693e  cpsr 600e0030
Using arm toolchain from: /huge-ssd/aosp-arm64/prebuilts/gcc/linux-x86/arm/arm-linux-androideabi-4.9/bin/

Stack Trace:
  RELADDR   FUNCTION                   FILE:LINE
  0004793e  pthread_mutex_lock+2       bionic/libc/bionic/pthread_mutex.cpp:515
  v------>  ScopedPthreadMutexLocker   bionic/libc/private/ScopedPthreadMutexLocker.h:27
  0001aa1b  readdir+10                 bionic/libc/bionic/dirent.cpp:120
  00001b91  readdir_null+20            system/core/debuggerd/crasher.cpp:131
  0000184b  do_action+978              system/core/debuggerd/crasher.cpp:228
  00001459  thread_callback+24         system/core/debuggerd/crasher.cpp:90
  00047317  __pthread_start(void*)+22  bionic/libc/bionic/pthread_create.cpp:202 (discriminator 1)
  0001a7e5  __start_thread+34          bionic/libc/bionic/clone.cpp:46 (discriminator 1)

您可以对整个 Tombstone 使用 stack。示例:

stack < FS/data/tombstones/tombstone_05

如果您刚刚在当前目录中解压过错误报告,这将非常有用。如需详细了解如何诊断原生代码崩溃和 Tombstone,请参阅诊断原生代码崩溃

获取正在运行的进程的堆栈轨迹/Tombstone

您可以使用 debuggerd 工具获取正在运行的进程的堆栈转储。在命令行中,使用进程 ID (PID) 调用 debuggerd,以将完整的 Tombstone 转储至 stdout。如果仅需获取进程中每个线程的堆栈,请添加 -b--backtrace 标记。

理解复杂的展开信息

当应用崩溃时,堆栈往往会非常复杂。以下详细示例凸显了诸多复杂性:

    #00 pc 00000000007e6918  /system/priv-app/Velvet/Velvet.apk (offset 0x346b000)
    #01 pc 00000000001845cc  /system/priv-app/Velvet/Velvet.apk (offset 0x346b000)
    #02 pc 00000000001847e4  /system/priv-app/Velvet/Velvet.apk (offset 0x346b000)
    #03 pc 00000000001805c0  /system/priv-app/Velvet/Velvet.apk (offset 0x346b000) (Java_com_google_speech_recognizer_AbstractRecognizer_nativeRun+176)

帧 #00-#03 来自原生 JNI 代码,该代码以未压缩的形式存储在 APK 中(以节省磁盘空间),而不是提取到单独的 .so 文件中。Android 9 及更高版本中的堆栈展开程序不需要提取的 .so 文件也能够应对这种常见的 Android 特有的情况。

帧 #00-#02 没有符号名称,因为开发者已将其剥离。

帧 #03 显示如果有可用的符号,则展开程序会使用这些符号。

    #04 pc 0000000000117550  /data/dalvik-cache/arm64/system@priv-app@Velvet@Velvet.apk@classes.dex (offset 0x108000) (com.google.speech.recognizer.AbstractRecognizer.nativeRun+160)

帧 #04 是预先编译的 Java 代码。旧的展开程序会在此终止,无法穿透 Java 运行时执行展开操作。

    #05 pc 0000000000559f88  /system/lib64/libart.so (art_quick_invoke_stub+584)
    #06 pc 00000000000ced40  /system/lib64/libart.so (art::ArtMethod::Invoke(art::Thread*, unsigned int*, unsigned int, art::JValue*, char const*)+200)
    #07 pc 0000000000280cf0  /system/lib64/libart.so (art::interpreter::ArtInterpreterToCompiledCodeBridge(art::Thread*, art::ArtMethod*, art::ShadowFrame*, unsigned short, art::JValue*)+344)
    #08 pc 000000000027acac  /system/lib64/libart.so (bool art::interpreter::DoCall<false, false>(art::ArtMethod*, art::Thread*, art::ShadowFrame&, art::Instruction const*, unsigned short, art::JValue*)+948)
    #09 pc 000000000052abc0  /system/lib64/libart.so (MterpInvokeDirect+296)
    #10 pc 000000000054c614  /system/lib64/libart.so (ExecuteMterpImpl+14484)

帧 #05-#10 来自 ART 解释器实现。在 Android 9 之前的版本中,堆栈展开程序会显示这些帧,但没有帧 #11 提供的上下文(说明解释器正在解释哪些代码)。如果您要对 ART 本身进行调试,这些帧会非常有用。如果您要调试的是某个应用,可以忽略这些帧。某些工具(如 simpleperf)会自动忽略这些帧。

    #11 pc 00000000001992d6  /system/priv-app/Velvet/Velvet.apk (offset 0x26cf000) (com.google.speech.recognizer.AbstractRecognizer.run+18)

帧 #11 是正在解释的 Java 代码。

    #12 pc 00000000002547a8  /system/lib64/libart.so (_ZN3art11interpreterL7ExecuteEPNS_6ThreadERKNS_20CodeItemDataAccessorERNS_11ShadowFrameENS_6JValueEb.llvm.780698333+496)
    #13 pc 000000000025a328  /system/lib64/libart.so (art::interpreter::ArtInterpreterToInterpreterBridge(art::Thread*, art::CodeItemDataAccessor const&, art::ShadowFrame*, art::JValue*)+216)
    #14 pc 000000000027ac90  /system/lib64/libart.so (bool art::interpreter::DoCall<false, false>(art::ArtMethod*, art::Thread*, art::ShadowFrame&, art::Instruction const*, unsigned short, art::JValue*)+920)
    #15 pc 0000000000529880  /system/lib64/libart.so (MterpInvokeVirtual+584)
    #16 pc 000000000054c514  /system/lib64/libart.so (ExecuteMterpImpl+14228)

帧 #12-#16 是解释器实现本身。

    #17 pc 00000000002454a0  /system/priv-app/Velvet/Velvet.apk (offset 0x1322000) (com.google.android.apps.gsa.speech.e.c.c.call+28)

帧 #17 是正在解释的 Java 代码。此 Java 方法与解释器帧 #12-#16 相对应。

    #18 pc 00000000002547a8  /system/lib64/libart.so (_ZN3art11interpreterL7ExecuteEPNS_6ThreadERKNS_20CodeItemDataAccessorERNS_11ShadowFrameENS_6JValueEb.llvm.780698333+496)
    #19 pc 0000000000519fd8  /system/lib64/libart.so (artQuickToInterpreterBridge+1032)
    #20 pc 00000000005630fc  /system/lib64/libart.so (art_quick_to_interpreter_bridge+92)

帧 #18-#20 是虚拟机本身,即从编译后的 Java 代码切换到解释后的 Java 代码的代码。

    #21 pc 00000000002ce44c  /system/framework/arm64/boot.oat (offset 0xdc000) (java.util.concurrent.FutureTask.run+204)

帧 #21 是编译后的 Java 方法,该方法调用了帧 #17 中的 Java 方法。

    #22 pc 0000000000559f88  /system/lib64/libart.so (art_quick_invoke_stub+584)
    #23 pc 00000000000ced40  /system/lib64/libart.so (art::ArtMethod::Invoke(art::Thread*, unsigned int*, unsigned int, art::JValue*, char const*)+200)
    #24 pc 0000000000280cf0  /system/lib64/libart.so (art::interpreter::ArtInterpreterToCompiledCodeBridge(art::Thread*, art::ArtMethod*, art::ShadowFrame*, unsigned short, art::JValue*)+344)
    #25 pc 000000000027acac  /system/lib64/libart.so (bool art::interpreter::DoCall<false, false>(art::ArtMethod*, art::Thread*, art::ShadowFrame&, art::Instruction const*, unsigned short, art::JValue*)+948)
    #26 pc 0000000000529880  /system/lib64/libart.so (MterpInvokeVirtual+584)
    #27 pc 000000000054c514  /system/lib64/libart.so (ExecuteMterpImpl+14228)

帧 #22-#27 是解释器实现,从解释后的代码对编译后的方法进行方法调用。

    #28 pc 00000000003ed69e  /system/priv-app/Velvet/Velvet.apk (com.google.android.apps.gsa.shared.util.concurrent.b.e.run+22)

帧 #28 是正在解释的 Java 代码。

    #29 pc 00000000002547a8  /system/lib64/libart.so (_ZN3art11interpreterL7ExecuteEPNS_6ThreadERKNS_20CodeItemDataAccessorERNS_11ShadowFrameENS_6JValueEb.llvm.780698333+496)
    #30 pc 0000000000519fd8  /system/lib64/libart.so (artQuickToInterpreterBridge+1032)
    #31 pc 00000000005630fc  /system/lib64/libart.so (art_quick_to_interpreter_bridge+92)

帧 #29-#31 是编译后的代码和解释后的代码之间的另一种切换。

    #32 pc 0000000000329284  /system/framework/arm64/boot.oat (offset 0xdc000) (java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker+996)
    #33 pc 00000000003262a0  /system/framework/arm64/boot.oat (offset 0xdc000) (java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run+64)
    #34 pc 00000000002037e8  /system/framework/arm64/boot.oat (offset 0xdc000) (java.lang.Thread.run+72)

帧 #32-#34 是直接相互调用的编译后的 Java 帧。在此例中,原生调用堆栈与 Java 调用堆栈相同。

    #35 pc 0000000000559f88  /system/lib64/libart.so (art_quick_invoke_stub+584)
    #36 pc 00000000000ced40  /system/lib64/libart.so (art::ArtMethod::Invoke(art::Thread*, unsigned int*, unsigned int, art::JValue*, char const*)+200)
    #37 pc 0000000000280cf0  /system/lib64/libart.so (art::interpreter::ArtInterpreterToCompiledCodeBridge(art::Thread*, art::ArtMethod*, art::ShadowFrame*, unsigned short, art::JValue*)+344)
    #38 pc 000000000027acac  /system/lib64/libart.so (bool art::interpreter::DoCall<false, false>(art::ArtMethod*, art::Thread*, art::ShadowFrame&, art::Instruction const*, unsigned short, art::JValue*)+948)
    #39 pc 0000000000529f10  /system/lib64/libart.so (MterpInvokeSuper+1408)
    #40 pc 000000000054c594  /system/lib64/libart.so (ExecuteMterpImpl+14356)

帧 #35-#40 是解释器本身。

    #41 pc 00000000003ed8e0  /system/priv-app/Velvet/Velvet.apk (com.google.android.apps.gsa.shared.util.concurrent.b.i.run+20)

帧 #41 是正在解释的 Java 代码。

    #42 pc 00000000002547a8  /system/lib64/libart.so (_ZN3art11interpreterL7ExecuteEPNS_6ThreadERKNS_20CodeItemDataAccessorERNS_11ShadowFrameENS_6JValueEb.llvm.780698333+496)
    #43 pc 0000000000519fd8  /system/lib64/libart.so (artQuickToInterpreterBridge+1032)
    #44 pc 00000000005630fc  /system/lib64/libart.so (art_quick_to_interpreter_bridge+92)
    #45 pc 0000000000559f88  /system/lib64/libart.so (art_quick_invoke_stub+584)
    #46 pc 00000000000ced40  /system/lib64/libart.so (art::ArtMethod::Invoke(art::Thread*, unsigned int*, unsigned int, art::JValue*, char const*)+200)
    #47 pc 0000000000460d18  /system/lib64/libart.so (art::(anonymous namespace)::InvokeWithArgArray(art::ScopedObjectAccessAlreadyRunnable const&, art::ArtMethod*, art::(anonymous namespace)::ArgArray*, art::JValue*, char const*)+104)
    #48 pc 0000000000461de0  /system/lib64/libart.so (art::InvokeVirtualOrInterfaceWithJValues(art::ScopedObjectAccessAlreadyRunnable const&, _jobject*, _jmethodID*, jvalue*)+424)
    #49 pc 000000000048ccb0  /system/lib64/libart.so (art::Thread::CreateCallback(void*)+1120)

帧 #42-#49 是虚拟机本身。此情况下,它是在新线程上开始运行 Java 的代码。

    #50 pc 0000000000082e24  /system/lib64/libc.so (__pthread_start(void*)+36)
    #51 pc 00000000000233bc  /system/lib64/libc.so (__start_thread+68)

帧 #50-#51 是所有线程的正常启动方式。这是 libc 新线程启动代码。