ANR原理篇 - Input超时机制

news2024/11/26 20:25:38

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文章目录

  • 系列文章目录
  • 前言
  • 一、事件分发流程
    • 1.1 事件分发流程概览
    • 1.2 InputDispatcher
  • 三、ANR触发流程
    • 超时重置
    • 2.1 onANRLocked
    • 2.2 doNotifyANRLockedInterruptible
    • 2.3 NativeInputManager.notifyANR
    • 2.4 IMS.notifyANR
    • 2.5 InputMonitor.notifyANR
    • 2.6 DispatchingTimedOut
      • 2.6.1 Token.keyDispatchingTimedOut
      • 2.6.2 AMS.inputDispatchingTimedOut
    • 2.7 AMS.inputDispatchingTimedOut
    • 2.8 resumeAfterTargetsNotReadyTimeoutLocked
  • 总结


前言

当input事件处理得慢就会触发ANR,那ANR内部原理是什么?
为了理解input ANR原理,需要先了解整个input框架的处理流程,详细可参考ANR基础-Input系统,先来回顾一下input流程。


一、事件分发流程

1.1 事件分发流程概览

了解ANR之前,一定了解事件分发的整个流程才行,主要流程如下图所示:
在这里插入图片描述
对于ANR的触发主要是在InputDispatcher过程。

1.2 InputDispatcher

在这里插入图片描述
流程4,7为ANR处理过程,下面再详细来看ANR触发过程。

三、ANR触发流程

超时重置

简单来说, 主要是以下4个场景,会有机会执行resetANRTimeoutsLocked:

  • 解冻屏幕, 系统开/关机的时刻点 (thawInputDispatchingLw, setEventDispatchingLw)
  • wms聚焦app的改变 (WMS.setFocusedApp, WMS.removeAppToken)
  • 设置input filter的过程 (IMS.setInputFilter)
  • 再次分发事件的过程(dispatchOnceInnerLocked)
    其中2,4场景比较常见,对应Google play后台Input Dispatching timed out和no focused window类型ANR,如图:
    在这里插入图片描述
    结合代码来看,ANR时间区间便是指当前这次的事件dispatch过程中执行findFocusedWindowTargetsLocked()方法到下一次执行resetANRTimeoutsLocked()的时间区间. 以下5个时机会reset. 都位于InputDispatcher.cpp文件:
  • resetAndDropEverythingLocked
  • releasePendingEventLocked
  • setFocusedApplication
  • dispatchOnceInnerLocked
  • setInputDispatchMode

当InputDispatcher线程 findFocusedWindowTargetsLocked()过程调用到handleTargetsNotReadyLocked,且满足超时5s的情况则会调用onANRLocked().

2.1 onANRLocked

InputDispatcher.cpp

void InputDispatcher::onANRLocked(
        nsecs_t currentTime, const sp<InputApplicationHandle>& applicationHandle,
        const sp<InputWindowHandle>& windowHandle,
        nsecs_t eventTime, nsecs_t waitStartTime, const char* reason) {
    float dispatchLatency = (currentTime - eventTime) * 0.000001f;
    float waitDuration = (currentTime - waitStartTime) * 0.000001f;

    ALOGI("Application is not responding: %s. "
            "It has been %0.1fms since event, %0.1fms since wait started. Reason: %s",
            getApplicationWindowLabelLocked(applicationHandle, windowHandle).string(),
            dispatchLatency, waitDuration, reason);

    //捕获ANR的现场信息
    time_t t = time(NULL);
    struct tm tm;
    localtime_r(&t, &tm);
    char timestr[64];
    strftime(timestr, sizeof(timestr), "%F %T", &tm);
    mLastANRState.clear();
    mLastANRState.append(INDENT "ANR:\n");
    mLastANRState.appendFormat(INDENT2 "Time: %s\n", timestr);
    mLastANRState.appendFormat(INDENT2 "Window: %s\n",
            getApplicationWindowLabelLocked(applicationHandle, windowHandle).string());
    mLastANRState.appendFormat(INDENT2 "DispatchLatency: %0.1fms\n", dispatchLatency);
    mLastANRState.appendFormat(INDENT2 "WaitDuration: %0.1fms\n", waitDuration);
    mLastANRState.appendFormat(INDENT2 "Reason: %s\n", reason);
    dumpDispatchStateLocked(mLastANRState);

    //将ANR命令加入mCommandQueue
    CommandEntry* commandEntry = postCommandLocked(
            & InputDispatcher::doNotifyANRLockedInterruptible);
    commandEntry->inputApplicationHandle = applicationHandle;
    commandEntry->inputWindowHandle = windowHandle;
    commandEntry->reason = reason;
}

发生ANR调用onANRLocked()的过程会将doNotifyANRLockedInterruptible加入mCommandQueue。 在下一轮InputDispatcher.dispatchOnce的过程中会先执行runCommandsLockedInterruptible()方法,取出 mCommandQueue队列的所有命令逐一执行。那么ANR所对应的命令doNotifyANRLockedInterruptible,接下来看该方法。

2.2 doNotifyANRLockedInterruptible

InputDispatcher.cpp

void InputDispatcher::doNotifyANRLockedInterruptible(
        CommandEntry* commandEntry) {
    mLock.unlock();

    //[见小节2.3]
    nsecs_t newTimeout = mPolicy->notifyANR(
            commandEntry->inputApplicationHandle, commandEntry->inputWindowHandle,
            commandEntry->reason);

    mLock.lock();
    //newTimeout =5s [见小节2.8]
    resumeAfterTargetsNotReadyTimeoutLocked(newTimeout,
            commandEntry->inputWindowHandle != NULL
                    ? commandEntry->inputWindowHandle->getInputChannel() : NULL);
}

mPolicy是指NativeInputManager

2.3 NativeInputManager.notifyANR

com_android_server_input_InputManagerService.cpp

nsecs_t NativeInputManager::notifyANR(const sp<InputApplicationHandle>& inputApplicationHandle,
        const sp<InputWindowHandle>& inputWindowHandle, const String8& reason) {
    JNIEnv* env = jniEnv();

    jobject inputApplicationHandleObj =
            getInputApplicationHandleObjLocalRef(env, inputApplicationHandle);
    jobject inputWindowHandleObj =
            getInputWindowHandleObjLocalRef(env, inputWindowHandle);
    jstring reasonObj = env->NewStringUTF(reason.string());

    //调用Java方法[见小节2.4]
    jlong newTimeout = env->CallLongMethod(mServiceObj,
                gServiceClassInfo.notifyANR, inputApplicationHandleObj, inputWindowHandleObj,
                reasonObj);
    if (checkAndClearExceptionFromCallback(env, "notifyANR")) {
        newTimeout = 0; //抛出异常,则清理并重置timeout
    }
    ...
    return newTimeout;
}

由register_android_server_InputManager过程,可知gServiceClassInfo.notifyANR是指IMS.notifyANR

int register_android_server_InputManager(JNIEnv* env) {
    int res = jniRegisterNativeMethods(env, "com/android/server/input/InputManagerService",
            gInputManagerMethods, NELEM(gInputManagerMethods));

    jclass clazz;
    FIND_CLASS(clazz, "com/android/server/input/InputManagerService");
    ...
    GET_METHOD_ID(gServiceClassInfo.notifyANR, clazz,
            "notifyANR",
            "(Lcom/android/server/input/InputApplicationHandle;Lcom/android/server/input/InputWindowHandle;Ljava/lang/String;)J");
    ...
}

2.4 IMS.notifyANR

InputManagerService.java

private long notifyANR(InputApplicationHandle inputApplicationHandle, InputWindowHandle inputWindowHandle, String reason) {
    //[见小节2.5]
    return mWindowManagerCallbacks.notifyANR(
            inputApplicationHandle, inputWindowHandle, reason);
}

mWindowManagerCallbacks是指InputMonitor对象。

2.5 InputMonitor.notifyANR

InputMonitor.java

public long notifyANR(InputApplicationHandle inputApplicationHandle, InputWindowHandle inputWindowHandle, String reason) {
    AppWindowToken appWindowToken = null;
    WindowState windowState = null;
    boolean aboveSystem = false;
    synchronized (mService.mWindowMap) {
        if (inputWindowHandle != null) {
            windowState = (WindowState) inputWindowHandle.windowState;
            if (windowState != null) {
                appWindowToken = windowState.mAppToken;
            }
        }
        if (appWindowToken == null && inputApplicationHandle != null) {
            appWindowToken = (AppWindowToken)inputApplicationHandle.appWindowToken;
        }
        //输出input事件分发超时log
        if (windowState != null) {
            Slog.i(WindowManagerService.TAG, "Input event dispatching timed out "
                    + "sending to " + windowState.mAttrs.getTitle()
                    + ". Reason: " + reason);
            int systemAlertLayer = mService.mPolicy.windowTypeToLayerLw(
                    WindowManager.LayoutParams.TYPE_SYSTEM_ALERT);
            aboveSystem = windowState.mBaseLayer > systemAlertLayer;
        } else if (appWindowToken != null) {
            Slog.i(WindowManagerService.TAG, "Input event dispatching timed out "
                    + "sending to application " + appWindowToken.stringName
                    + ". Reason: " + reason);
        } else {
            Slog.i(WindowManagerService.TAG, "Input event dispatching timed out "
                    + ". Reason: " + reason);
        }
        mService.saveANRStateLocked(appWindowToken, windowState, reason);
    }

    if (appWindowToken != null && appWindowToken.appToken != null) {
        //【见小节2.6.1】
        boolean abort = appWindowToken.appToken.keyDispatchingTimedOut(reason);
        if (! abort) {
            return appWindowToken.inputDispatchingTimeoutNanos; //5s
        }
    } else if (windowState != null) {
        //【见小节2.6.2】
        long timeout = ActivityManagerNative.getDefault().inputDispatchingTimedOut(
                windowState.mSession.mPid, aboveSystem, reason);
        if (timeout >= 0) {
            return timeout * 1000000L; //5s
        }
    }
    return 0;
}

发生input相关的ANR时在system log输出ANR信息,并且tag为WindowManager. 主要有3类log:

  • Input event dispatching timed out sending to [windowState.mAttrs.getTitle()]
  • Input event dispatching timed out sending to application [appWindowToken.stringName)]
  • Input event dispatching timed out sending.

2.6 DispatchingTimedOut

2.6.1 Token.keyDispatchingTimedOut

ActivityRecord.java

final class ActivityRecord {

    static class Token extends IApplicationToken.Stub {

        public boolean keyDispatchingTimedOut(String reason) {
            ActivityRecord r;
            ActivityRecord anrActivity;
            ProcessRecord anrApp;
            synchronized (mService) {
                r = tokenToActivityRecordLocked(this);
                if (r == null) {
                    return false;
                }
                anrActivity = r.getWaitingHistoryRecordLocked();
                anrApp = r != null ? r.app : null;
            }
            //[见小节2.6.2]
            return mService.inputDispatchingTimedOut(anrApp, anrActivity, r, false, reason);
        }
        ...
    }
}

2.6.2 AMS.inputDispatchingTimedOut

public long inputDispatchingTimedOut(int pid, final boolean aboveSystem, String reason) {
    ...
    ProcessRecord proc;
    long timeout;
    synchronized (this) {
        synchronized (mPidsSelfLocked) {
            proc = mPidsSelfLocked.get(pid); //根据pid查看进程record
        }
        timeout = getInputDispatchingTimeoutLocked(proc);
    }
    //【见小节2.7】
    if (!inputDispatchingTimedOut(proc, null, null, aboveSystem, reason)) {
        return -1;
    }

    return timeout;
}

inputDispatching的超时为KEY_DISPATCHING_TIMEOUT,即timeout = 5s。

2.7 AMS.inputDispatchingTimedOut

public boolean inputDispatchingTimedOut(final ProcessRecord proc, final ActivityRecord activity, final ActivityRecord parent, final boolean aboveSystem, String reason) {
    ...
    final String annotation;
    if (reason == null) {
        annotation = "Input dispatching timed out";
    } else {
        annotation = "Input dispatching timed out (" + reason + ")";
    }

    if (proc != null) {
        ...
        //通过handler机制,交由“ActivityManager”线程执行ANR处理过程。
        mHandler.post(new Runnable() {
            public void run() {
                appNotResponding(proc, activity, parent, aboveSystem, annotation);
            }
        });
    }
    return true;
}

appNotResponding会输出现场的重要进程的trace等信息。 再回到【小节2.2】处理完ANR后再调用resumeAfterTargetsNotReadyTimeoutLocked。

2.8 resumeAfterTargetsNotReadyTimeoutLocked

InputDispatcher.cpp

void InputDispatcher::resumeAfterTargetsNotReadyTimeoutLocked(nsecs_t newTimeout,
        const sp<InputChannel>& inputChannel) {
    if (newTimeout > 0) {
        //超时时间增加5s
        mInputTargetWaitTimeoutTime = now() + newTimeout;
    } else {
        // Give up.
        mInputTargetWaitTimeoutExpired = true;

        // Input state will not be realistic. Mark it out of sync.
        if (inputChannel.get()) {
            ssize_t connectionIndex = getConnectionIndexLocked(inputChannel);
            if (connectionIndex >= 0) {
                sp<Connection> connection = mConnectionsByFd.valueAt(connectionIndex);
                sp<InputWindowHandle> windowHandle = connection->inputWindowHandle;

                if (windowHandle != NULL) {
                    const InputWindowInfo* info = windowHandle->getInfo();
                    if (info) {
                        ssize_t stateIndex = mTouchStatesByDisplay.indexOfKey(info->displayId);
                        if (stateIndex >= 0) {
                            mTouchStatesByDisplay.editValueAt(stateIndex).removeWindow(
                                    windowHandle);
                        }
                    }
                }

                if (connection->status == Connection::STATUS_NORMAL) {
                    CancelationOptions options(CancelationOptions::CANCEL_ALL_EVENTS,
                            "application not responding");
                    synthesizeCancelationEventsForConnectionLocked(connection, options);
                }
            }
        }
    }
}

至此,已完成一次input事件过程中,完整的ANR处理流程。


总结

Input超时机制总结如下:

事件分发dispatch过程中会通过一个变量记录当前执行时间,下一次事件分发过程会检测该时间,如果ANR时间区间超过timeout时长(即5s)则会执行ANR流程,弹出ANR弹框
wms聚焦app的改变 (WMS.setFocusedApp, WMS.removeAppToken),以及再次分发事件的过程(dispatchOnceInnerLocked)等场景,都会重置ANR时间区间。

相关类:

  • IMS,即InputManagerService;
  • InputReader
  • InputDispather

ps:超时区间是指:执行findFocusedWindowTargetsLocked()方法到下一次执行resetANRTimeoutsLocked()的时间区间.

参考:
Input类型ANR产生原理讲解
Input系统—ANR原理分析

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