android 函数堆栈 安卓堆栈软件

打印堆栈是调试的常用方法，一般在系统异常时，我们可以将异常情况下的堆栈打印出来，这样十分方便错误查找。实际上还有另外一个非常有用的功能：分析代码的行为。android代码太过庞大复杂了，完全的静态分析经常是无从下手，因此通过打印堆栈的动态分析也十分必要。

Android打印堆栈的方法，简单归类一下 

1. zygote的堆栈dump

实际上这个可以同时dump java线程及native线程的堆栈，对于java线程，java堆栈和native堆栈都可以得到。

使用方法很简单，直接在adb shell或串口中输入：

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1. kill -3 <pid>

输出的trace会保存在 /data/anr/traces.txt文件中。这个需要注意，如果没有 /data/anr/这个目录或/data/anr/traces.txt这个文件，需要手工创建一下，并设置好读写权限。

如果需要在代码中，更容易控制堆栈的输出时机，可以用以下命令获取zygote的core dump:

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1. Process.sendSignal(pid, Process.SIGNAL_QUIT);

原理和命令行是一样的。

不过需要注意两点：

1. adb shell可能会没有权限，需要root。
2. android 4.2中关闭了native thread的堆栈打印，详见 dalvik/vm/Thread.cpp的dumpNativeThread方法：

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1. dvmPrintDebugMessage(target,  
2. "\"%s\" sysTid=%d nice=%d sched=%d/%d cgrp=%s\n",  
3.     name, tid, getpriority(PRIO_PROCESS, tid),  
4.     schedStats.policy, schedStats.priority, schedStats.group);  
5. dumpSchedStat(target, tid);  
6. // Temporarily disabled collecting native stacks from non-Dalvik  
7. // threads because sometimes they misbehave.  
8. //dvmDumpNativeStack(target, tid);

Native堆栈的打印被关掉了！不过对于大多数情况，可以直接将这个注释打开。

2. debuggerd的堆栈dump

debuggerd是android的一个daemon进程，负责在进程异常出错时，将进程的运行时信息dump出来供分析。debuggerd生成的coredump数据是以文本形式呈现，被保存在 /data/tombstone/ 目录下(名字取的也很形象，tombstone是墓碑的意思)，共可保存10个文件，当超过10个时，会覆盖重写最早生成的文件。从4.2版本开始，debuggerd同时也是一个实用工具：可以在不中断进程执行的情况下打印当前进程的native堆栈。使用方法是:

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1. debuggerd -b <pid>

这可以协助我们分析进程执行行为，但最最有用的地方是：它可以非常简单的定位到native进程中锁死或错误逻辑引起的死循环的代码位置。

3. java代码中打印堆栈

Java代码打印堆栈比较简单， 堆栈信息获取和输出，都可以通过Throwable类的方法实现。目前通用的做法是在java进程出现需要注意的异常时，打印堆栈，然后再决定退出或挽救。通常的方法是使用exception的printStackTrace()方法：

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1. try {  
2.  ...  
3. } catch (RemoteException e) {  
4.   e.printStackTrace();  
5.   ...  
6. }

当然也可以只打印堆栈不退出，这样就比较方便分析代码的动态运行情况。Java代码中插入堆栈打印的方法如下：

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1. Log.d(TAG,Log.getStackTraceString(new Throwable()));

 

4. C++代码中打印堆栈

C++也是支持异常处理的，异常处理库中，已经包含了获取backtrace的接口，Android也是利用这个接口来打印堆栈信息的。在Android的C++中，已经集成了一个工具类CallStack，在libutils.so中。使用方法：

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1. #include <utils/CallStack.h>  
2. ...  
3. CallStack stack;  
4. stack.update();  
5. stack.dump();

使用方式比较简单。目前Andoid4.2版本已经将相关信息解析的很到位，符号表查找，demangle，偏移位置校正都做好了。

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5. C代码中打印堆栈

C代码，尤其是底层C库，想要看到调用的堆栈信息，还是比较麻烦的。 CallStack肯定是不能用，一是因为其实C++写的，需要重新封装才能在C中使用，二是底层库反调上层库的函数，会造成链接器循环依赖而无法链接。不过也不是没有办法，可以通过android工具类CallStack实现中使用的unwind调用及符号解析函数来处理。

这里需要注意的是，为解决链接问题，最好使用dlopen方式，查找需要用到的接口再直接调用，这样会比较简单。如下为相关的实现代码，只需要在要打印的文件中插入此部分代码，然后调用getCallStack()即可，无需包含太多的头文件和修改Android.mk文件：

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1. #define MAX_DEPTH                       31  
2. #define MAX_BACKTRACE_LINE_LENGTH   800  
3. #define PATH "/system/lib/libcorkscrew.so"  
4.   
5. typedef ssize_t (*unwindFn)(backtrace_frame_t*, size_t, size_t);  
6. typedef void (*unwindSymbFn)(const backtrace_frame_t*, size_t, backtrace_symbol_t*);  
7. typedef void (*unwindSymbFreeFn)(backtrace_symbol_t*, size_t);  
8.   
9. static void *gHandle = NULL;  
10.   
11. static int getCallStack(void){  
12.     ssize_t i = 0;  
13.     ssize_t result = 0;  
14.     ssize_t count;  
15.     backtrace_frame_t mStack[MAX_DEPTH];  
16.     backtrace_symbol_t symbols[MAX_DEPTH];  
17.   
18.     unwindFn unwind_backtrace = NULL;  
19.     unwindSymbFn get_backtrace_symbols = NULL;  
20.     unwindSymbFreeFn free_backtrace_symbols = NULL;  
21.   
22. // open the so.  
23. if(gHandle == NULL) gHandle = dlopen(PATH, RTLD_NOW);  
24.   
25. // get the interface for unwind and symbol analyse  
26. if(gHandle != NULL) unwind_backtrace = (unwindFn)dlsym(gHandle, "unwind_backtrace");  
27. if(gHandle != NULL) get_backtrace_symbols = (unwindSymbFn)dlsym(gHandle, "get_backtrace_symbols");  
28. if(gHandle != NULL) free_backtrace_symbols = (unwindSymbFreeFn)dlsym(gHandle, "free_backtrace_symbols");  
29.   
30. if(!gHandle ||!unwind_backtrace ||!get_backtrace_symbols || !free_backtrace_symbols  ){  
31. "Error! cannot get unwind info: handle:%p %p %p %p",  
32.             gHandle, unwind_backtrace, get_backtrace_symbols, free_backtrace_symbols );  
33. return result;  
34.     }  
35.   
36.     count= unwind_backtrace(mStack, 1, MAX_DEPTH);  
37.     get_backtrace_symbols(mStack, count, symbols);  
38.   
39. for (i = 0; i < count; i++) {  
40. char line[MAX_BACKTRACE_LINE_LENGTH];  
41.   
42. const char* mapName = symbols[i].map_name ? symbols[i].map_name : "<unknown>";  
43. const char* symbolName =symbols[i].demangled_name ? symbols[i].demangled_name : symbols[i].symbol_name;  
44. size_t fieldWidth = (MAX_BACKTRACE_LINE_LENGTH - 80) / 2;  
45.           
46. if (symbolName) {  
47.             uint32_t pc_offset = symbols[i].relative_pc - symbols[i].relative_symbol_addr;  
48. if (pc_offset) {  
49. "#%02d  pc %08x  %.*s (%.*s+%u)",  
50.                         i, symbols[i].relative_pc, fieldWidth, mapName,  
51.                         fieldWidth, symbolName, pc_offset);  
52. else {  
53. "#%02d  pc %08x  %.*s (%.*s)",  
54.                         i, symbols[i].relative_pc, fieldWidth, mapName,  
55.                         fieldWidth, symbolName);  
56.             }  
57. else {  
58. "#%02d  pc %08x  %.*s",  
59.                     i, symbols[i].relative_pc, fieldWidth, mapName);  
60.         }  
61.   
62. "%s", line);  
63.     }  
64.   
65.     free_backtrace_symbols(symbols, count);  
66.   
67. return result;  
68. }

对sched_policy.c的堆栈调用分析如下,注意具体是否要打印，在哪里打印，还可以通过pid、uid、property等来控制一下，这样就不会被淹死在trace的汪洋大海中。

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1. D/SchedPolicy( 1350): #00  pc 0000676c  /system/lib/libcutils.so  
2. D/SchedPolicy( 1350): #01  pc 00006b3a  /system/lib/libcutils.so (set_sched_policy+49)  
3. D/SchedPolicy( 1350): #02  pc 00010e82  /system/lib/libutils.so (androidSetThreadPriority+61)  
4. D/SchedPolicy( 1350): #03  pc 00068104  /system/lib/libandroid_runtime.so (android_os_Process_setThreadPriority(_JNIEnv*, _jobject*, int, int)+7)  
5. D/SchedPolicy( 1350): #04  pc 0001e510  /system/lib/libdvm.so (dvmPlatformInvoke+112)  
6. D/SchedPolicy( 1350): #05  pc 0004d6aa  /system/lib/libdvm.so (dvmCallJNIMethod(unsigned int const*, JValue*, Method const*, Thread*)+417)  
7. D/SchedPolicy( 1350): #06  pc 00027920  /system/lib/libdvm.so  
8. D/SchedPolicy( 1350): #07  pc 0002b7fc  /system/lib/libdvm.so (dvmInterpret(Thread*, Method const*, JValue*)+184)  
9. D/SchedPolicy( 1350): #08  pc 00060c30  /system/lib/libdvm.so (dvmCallMethodV(Thread*, Method const*, Object*, bool, JValue*, std::__va_list)+271)  
10. D/SchedPolicy( 1350): #09  pc 0004cd34  /system/lib/libdvm.so  
11. D/SchedPolicy( 1350): #10  pc 00049382  /system/lib/libandroid_runtime.so  
12. D/SchedPolicy( 1350): #11  pc 00065e52  /system/lib/libandroid_runtime.so  
13. D/SchedPolicy( 1350): #12  pc 0001435e  /system/lib/libbinder.so (android::BBinder::transact(unsigned int, android::Parcel const&, android::Parcel*, unsigned int)+57)  
14. D/SchedPolicy( 1350): #13  pc 00016f5a  /system/lib/libbinder.so (android::IPCThreadState::executeCommand(int)+513)  
15. D/SchedPolicy( 1350): #14  pc 00017380  /system/lib/libbinder.so (android::IPCThreadState::joinThreadPool(bool)+183)  
16. D/SchedPolicy( 1350): #15  pc 0001b160  /system/lib/libbinder.so  
17. D/SchedPolicy( 1350): #16  pc 00011264  /system/lib/libutils.so (android::Thread::_threadLoop(void*)+111)  
18. D/SchedPolicy( 1350): #17  pc 000469bc  /system/lib/libandroid_runtime.so (android::AndroidRuntime::javaThreadShell(void*)+63)  
19. D/SchedPolicy( 1350): #18  pc 00010dca  /system/lib/libutils.so  
20. D/SchedPolicy( 1350): #19  pc 0000e3d8  /system/lib/libc.so (__thread_entry+72)  
21. D/SchedPolicy( 1350): #20  pc 0000dac4  /system/lib/libc.so (pthread_create+160)  
22. D/SchedPolicy( 1350): #00  pc 0000676c  /system/lib/libcutils.so  
23. D/SchedPolicy( 1350): #01  pc 00006b3a  /system/lib/libcutils.so (set_sched_policy+49)  
24. D/SchedPolicy( 1350): #02  pc 00016f26  /system/lib/libbinder.so (android::IPCThreadState::executeCommand(int)+461)  
25. D/SchedPolicy( 1350): #03  pc 00017380  /system/lib/libbinder.so (android::IPCThreadState::joinThreadPool(bool)+183)  
26. D/SchedPolicy( 1350): #04  pc 0001b160  /system/lib/libbinder.so  
27. D/SchedPolicy( 1350): #05  pc 00011264  /system/lib/libutils.so (android::Thread::_threadLoop(void*)+111)  
28. D/SchedPolicy( 1350): #06  pc 000469bc  /system/lib/libandroid_runtime.so (android::AndroidRuntime::javaThreadShell(void*)+63)  
29. D/SchedPolicy( 1350): #07  pc 00010dca  /system/lib/libutils.so  
30. D/SchedPolicy( 1350): #08  pc 0000e3d8  /system/lib/libc.so (__thread_entry+72)  
31. D/SchedPolicy( 1350): #09  pc 0000dac4  /system/lib/libc.so (pthread_create+160)  
32.

6. 其它堆栈信息查询

第二部分：strace工具使用

android 调试利器之 strace

strace 是linux下的调试利器；debug居家必备

strace可以跟踪所有的系统调用，打印系统调用的参数和返回值； strace还可以指定跟踪子线程/子进程，这是调试多线程程序必须的；

andriod 使用了linux操作系统，strace当然是好用的；

strace本身不依赖于系统，从一个机器拷贝到另一个机器直接能用；可以看到，strace 只依赖三个最基本的库：

> readelf -a strace | grep NEEDED
  0x00000001 (NEEDED)                     Shared library: [libc.so]
  0x00000001 (NEEDED)                     Shared library: [libstdc++.so]
  0x00000001 (NEEDED)                     Shared library: [libm.so]

strace一般在/system/xbin/或者/system/bin/下；如果没有呢，可以自己编译一个，或者从其它android手机拷贝一份

linux上，strace一般有两种用法：

a. strace <elf_file>    启动程序的同时，用strace跟踪；

b. strace -p pid    对于已经启动的程序，通过-p参数可以attach上去跟踪之后的执行流程；

android上使用strace有一点特殊，android上所有android application都是通过zygote fork出来的；(这是android的一大特点，即既节约内存，又能加快程序启动时间，这里不展开）

所有android application进程的父亲都是zygote；

strace <elf_file> 显然对不能用来跟踪android application.（因为它们都是fork来的）

我们可以使用strace的特性：a) attach到现有进程，b) 允许跟踪子进程；

做法就是跟踪zygote和它的儿子；

　　先得到zygote的pid，再执行 strace -f -p <pid_of_zygote>，然后启动要跟踪调试的程序；　

　　其中-f 代表跟踪子进程；而且是之后生成的子进程，之前已经运行起来的android application不会被跟踪到；

可以用一条命令包括前两部：

strace -f -p `ps | grep zygote | awk '{print $2}'`

就是这么简单，debug的android程序员慢慢享用吧