“本文基于Android13源码，分析Input系统的Anr实现原理“
前言
在文章之前，先提几个问题：
- 如果在activity任意周期（onCreate,onResume等），同步执行耗时超过5s（ANR时间）的任务，期间不进行点击，那会触发ANR吗？
- 如果在button点击的时候，在onClick回调同步执行耗时超过5s的任务。点击一次会触发ANR吗？点击2次呢，3次呢？
1、anr 分类
首先看一下anr的分类：
- Input ANR：按键或触摸事件在5s内没有相应，主要在activity、fragment中。
- Service anr：前台service 响应时间是20s，后台service是200s。
- Broadcast anr：前台广播是10s，后台广播是60s。
- ContentProvider anr：publish执行未在10s内完成。
- startForgoundService：应用调用startForegroundService，然后5s内未调用startForeground出现ANR或者Crash
有些小伙伴可能好奇，为啥没有Activity ANR的分类？Activity ANR准确的来说是——Input系统检测，触发activity 的anr。所以本文将通过input系统来讲述Android是如何触发activity的anr。
2、InputDispatcher
在了解Input Anr 原理之前，我们简单了解一下InputDispatcher是如何分发按键事件的。
Inputdispatcher中，在线程里面调用到dispatchOnce方法，该方法中主要做：
- 通过dispatchOnceInnerLocked()，取出mInboundQueue 里面的 EventEntry事件
- 通过enqueueDispatchEntryLocked()，生成事件DispatchEntry并加入connection的
outbound队列。 - 通过startDispatchCycleLocked()，从outboundQueue中取出事件DispatchEntry, 重新放入connection的
waitQueue队列。同时通过inputPublisher.publishKeyEvent() 方法将按键事件分发给java层。 - 通过processAnrsLocked()，判断是否需要触发ANR。
按键事件存储在3个queue中：
- InputDispatcher的mInboundQueue：存储的是从InputReader 送来的输入事件。
- Connection的outboundQueue：该队列是存储即将要发送给应用的输入事件。
- Connection的waitQueue：队列存储的是已经发给应用的事件，但是应用还未处理完成的。
2.1 dispatchOnce
dispatchOnce() 中主要就是调用如下的两个方法：
- 分发事件：dispatchOnceInnerLocked()
- 检查ANR：processAnrsLocked()
> frameworks/native/services/inputflinger/dispatcher/InputDispatcher.cpp
void InputDispatcher::dispatchOnce() {
nsecs_t nextWakeupTime = LONG_LONG_MAX;
{
...
// 如果没有挂起的命令，则运行调度循环。调度循环可能会将命令排入队列，以便稍后运行。
if (!haveCommandsLocked()) {
dispatchOnceInnerLocked(&nextWakeupTime);
}
// 运行所有挂起的命令（如果有）。如果运行了任何命令，则强制下一次轮询立即唤醒。
if (runCommandsLockedInterruptable()) {
nextWakeupTime = LONG_LONG_MIN;
}
...
// 我们可能必须早点醒来以检查应用程序是否正处于anr
const nsecs_t nextAnrCheck = processAnrsLocked();
}
// 等待回调、超时或唤醒。
nsecs_t currentTime = now();
int timeoutMillis = toMillisecondTimeoutDelay(currentTime, nextWakeupTime);
mLooper->pollOnce(timeoutMillis);
}
我们先简单回顾下事件分发过程
3、事件分发
3.1 dispatchOnceInnerLocked
该方法主要是：
-
从mInboundQueue 中取出mPendingEvent
-
通过mPendingEvent的type决定事件类型和分发方式。比如当前是key类型。
主要代码如下：
> frameworks/native/services/inputflinger/dispatcher/InputDispatcher.cpp
void InputDispatcher::dispatchOnceInnerLocked(nsecs_t* nextWakeupTime) {
nsecs_t currentTime = now();
...
// 优化应用切换的延迟。本质上，当按下应用程序切换键（HOME）时，我们会开始一个短暂的超时。
// 当它过期时，我们会抢占调度并删除所有其他挂起的事件。
bool isAppSwitchDue = mAppSwitchDueTime <= currentTime;
// 当前没有PendingEvent（即EventEntry），则取一个
if (!mPendingEvent) {
...
// mInboundQueue不为空 ，就从队列前面取一个PendingEvent
mPendingEvent = mInboundQueue.front();
mInboundQueue.pop_front();
traceInboundQueueLengthLocked();
}
...
}
3.2 enqueueDispatchEntryLocked
enqueueDispatchEntryLocked() 会创建一个新的DispatchEntry，然后将DispatchEntry 加入到connection#outboundQueue 中
> frameworks/native/services/inputflinger/dispatcher/InputDispatcher.cpp
void InputDispatcher::enqueueDispatchEntryLocked(const sp<Connection>& connection,
std::shared_ptr<EventEntry> eventEntry,
const InputTarget& inputTarget,
int32_t dispatchMode) {
// 这是一个新事件。将新的调度条目排队到此连接的出站队列中。
std::unique_ptr<DispatchEntry> dispatchEntry =
createDispatchEntry(inputTarget, eventEntry, inputTargetFlags);
...
// 将生成的dispatchEntry 加入到 connection的outboundQueue 中
connection->outboundQueue.push_back(dispatchEntry.release());
traceOutboundQueueLength(*connection);
}
3.3 startDispatchCycleLocked
该方法主要通过connection 发布最终的事件，至此，InputDispatcher完成事件的发布，并且将发布的事件保存在connection的waitQueue中。
> frameworks/native/services/inputflinger/dispatcher/InputDispatcher.cpp
void InputDispatcher::startDispatchCycleLocked(nsecs_t currentTime,
const sp<Connection>& connection) {
while (connection->status == Connection::Status::NORMAL && !connection->outboundQueue.empty()) {
// 从outboundQueue 队列中取出 DispatchEntry
DispatchEntry* dispatchEntry = connection->outboundQueue.front();
const std::chrono::nanoseconds timeout = getDispatchingTimeoutLocked(connection);
// 设置超时时间
dispatchEntry->timeoutTime = currentTime + timeout.count();
// 发布事件
status_t status;
const EventEntry& eventEntry = *(dispatchEntry->eventEntry);
...
// 将事件从outboundQueue中移除
connection->outboundQueue.erase(std::remove(connection->outboundQueue.begin(),
connection->outboundQueue.end(),
dispatchEntry));
// 在waitQueue 尾部重新插入
connection->waitQueue.push_back(dispatchEntry);
if (connection->responsive) {
// 插入事件对应的anr检查时间
mAnrTracker.insert(dispatchEntry->timeoutTime,
connection->inputChannel->getConnectionToken());
}
}
}
3.4 ANR超时时间
由 startDispatchCycleLocked() 方法，知道是通过getDispatchingTimeoutLocked() 获取到超时时间
> frameworks/native/services/inputflinger/dispatcher/InputDispatcher.cpp
// 如果没有用于确定适当调度超时的焦点应用程序或暂停窗口，则默认输入调度超时。
const std::chrono::duration DEFAULT_INPUT_DISPATCHING_TIMEOUT = std::chrono::milliseconds(
android::os::IInputConstants::UNMULTIPLIED_DEFAULT_DISPATCHING_TIMEOUT_MILLIS *
HwTimeoutMultiplier());
std::chrono::nanoseconds InputDispatcher::getDispatchingTimeoutLocked(
const sp<Connection>& connection) {
if (connection->monitor) {
// 返回监控的超时时间
return mMonitorDispatchingTimeout;
}
const sp<WindowInfoHandle> window =
getWindowHandleLocked(connection->inputChannel->getConnectionToken());
if (window != nullptr) {
// 可以找到focused Window
return window->getDispatchingTimeout(DEFAULT_INPUT_DISPATCHING_TIMEOUT);
}
// 获取默认的值
return DEFAULT_INPUT_DISPATCHING_TIMEOUT;
}
WindowInfoHandle#getDispatchingTimeout 返回的值如下
> libs/gui/include/gui/WindowInfo.h
class WindowInfoHandle : public RefBase {
inline std::chrono::nanoseconds getDispatchingTimeout(
std::chrono::nanoseconds defaultValue) const {
return mInfo.token ? std::chrono::nanoseconds(mInfo.dispatchingTimeout) : defaultValue;
}
}
struct WindowInfo : public Parcelable {
std::chrono::nanoseconds dispatchingTimeout = std::chrono::seconds(5); // 5 秒
}
DEFAULT_INPUT_DISPATCHING_TIMEOUT 主要由UNMULTIPLIED_DEFAULT_DISPATCHING_TIMEOUT_MILLIS * HwTimeoutMultiplier() 计算得到
UNMULTIPLIED_DEFAULT_DISPATCHING_TIMEOUT_MILLIS的值如下
> android/os/IInputConstants.h
class IInputConstants : public ::android::IInterface {
public:
enum : int32_t { UNMULTIPLIED_DEFAULT_DISPATCHING_TIMEOUT_MILLIS = 5000 };
....
}; // class IInputConstants
}
HwTimeoutMultiplier() 方法定义如下，即读ro.hw_timeout_multiplier 属性值，默认是1。
> system/libbase/include/android-base/properties.h
static inline int HwTimeoutMultiplier() {
return android::base::GetIntProperty("ro.hw_timeout_multiplier", 1);
}
3.5 调用栈
native层的事件分发调用栈如下
libs/input/InputTransport.cpp : InputPublisher::publishMotionEvent()
services/inputflinger/dispatcher/InputDispatcher.cpp : InputDispatcher::startDispatchCycleLocked()
services/inputflinger/dispatcher/InputDispatcher.cpp : InputDispatcher::enqueueDispatchEntriesLocked()
services/inputflinger/dispatcher/InputDispatcher.cpp : InputDispatcher::prepareDispatchCycleLocked()
services/inputflinger/dispatcher/InputDispatcher.cpp : InputDispatcher::dispatchKeyLocked()
services/inputflinger/dispatcher/InputDispatcher.cpp : InputDispatcher::dispatchOnceInnerLocked()
services/inputflinger/dispatcher/InputDispatcher.cpp : InputDispatcher::dispatchOnce()
services/inputflinger/dispatcher/InputDispatcher.cpp : InputDispatcher::start()
4、ANR触发
在dispatchOnce()，会调用processAnrsLocked 方法来决定是否需要触发anr
> frameworks/native/services/inputflinger/dispatcher/InputDispatcher.cpp
void InputDispatcher::dispatchOnce() {
...
// 我们可能必须早点醒来以检查应用程序是否正处于anr
const nsecs_t nextAnrCheck = processAnrsLocked();
....
}
4.1 processAnrsLocked
该方法是用于检查队列中是否有太旧的事件，如果存在就触发ANR
> frameworks/native/services/inputflinger/dispatcher/InputDispatcher.cpp
// 检查是否有任何连接的等待队列具有太旧的事件。如果我们等待事件被确认的时间超过窗口超时，
// 请引发 ANR。返回我们下次应该醒来的时间。
nsecs_t InputDispatcher::processAnrsLocked() {
const nsecs_t currentTime = now();
nsecs_t nextAnrCheck = LONG_LONG_MAX; // 下一次检查anr的时间
// 检查我们是否正在等待一个聚焦窗口出现。如果等待时间过长就报 ANR
if (mNoFocusedWindowTimeoutTime.has_value() && mAwaitedFocusedApplication != nullptr) {
if (currentTime >= *mNoFocusedWindowTimeoutTime) {
// 场景1: 当前时间 >= 等待focusedWindow的时间。触发noFocusedWindow的anr
processNoFocusedWindowAnrLocked();
mAwaitedFocusedApplication.reset();
mNoFocusedWindowTimeoutTime = std::nullopt;
return LONG_LONG_MIN;
} else {
// 请继续等待。我们将在mNoFocusedWindowTimeoutTime到来时放弃该事件。
nextAnrCheck = *mNoFocusedWindowTimeoutTime;
}
}
// 检查是否有任何连接 ANR 到期，mAnrTracker 中保存所有已分发事件（未被确认消费的事件）的超时时间
nextAnrCheck = std::min(nextAnrCheck, mAnrTracker.firstTimeout());
if (currentTime < nextAnrCheck) { // 最有可能的情况
// 一切正常，在 nextAnrCheck 再检查一次
return nextAnrCheck;
}
// 如果我们到达这里，则连接无响应。
sp<Connection> connection = getConnectionLocked(mAnrTracker.firstToken());
// 停止为此无响应的连接唤醒
mAnrTracker.eraseToken(connection->inputChannel->getConnectionToken());
// 场景2: 能找到window，并且事件已经超时，触发ANR
onAnrLocked(connection);
return LONG_LONG_MIN;
}
其中，mAnrTracker 存储已经成功分发给应用的事件。详情见startDispatchCycleLocked() 方法。
mNoFocusedWindowTimeoutTime 是在findFocusedWindowTargetsLocked() 方法中赋值的，在分发事件的时候会调用到findFocusedWindowTargetsLocked() :
> frameworks/native/services/inputflinger/dispatcher/InputDispatcher.cpp
InputEventInjectionResult InputDispatcher::findFocusedWindowTargetsLocked(
nsecs_t currentTime, const EventEntry& entry, std::vector<InputTarget>& inputTargets,
nsecs_t* nextWakeupTime) {
...
// 兼容性行为：如果存在焦点应用程序但没有焦点窗口，则引发 ANR。只有当我们有重点事件要调度时，才开始计数。
// 如果我们开始通过触摸（应用程序开关）与另一个应用程序交互，则 ANR 将被取消。
// 如果将“无聚焦窗口 ANR”移动到策略中，则可以删除此代码。输入不知道应用是否应具有焦点窗口。
if (focusedWindowHandle == nullptr && focusedApplicationHandle != nullptr) {
if (!mNoFocusedWindowTimeoutTime.has_value()) {
// 发现没有focusedWindow，就添加ANR定时器。
std::chrono::nanoseconds timeout = focusedApplicationHandle->getDispatchingTimeout(
DEFAULT_INPUT_DISPATCHING_TIMEOUT);
mNoFocusedWindowTimeoutTime = currentTime + timeout.count();
....
return InputEventInjectionResult::PENDING;
}
}
// 找到一个focusedwindow，就取消ANR定时器
resetNoFocusedWindowTimeoutLocked();
...
}
void InputDispatcher::resetNoFocusedWindowTimeoutLocked() {
// 取消ANR定时器
mNoFocusedWindowTimeoutTime = std::nullopt;
mAwaitedFocusedApplication.reset();
}
从上面的代码我们能小结出两个场景ANR的条件：
- 当前有等待获取焦点的应用，并且当前时间超过Timeout，调用processNoFocusedWindowAnrLocked() 进一步确认是否触发ANR。
- 当前时间超过事件响应的超时时间。调用onAnrLocked() 进一步确认是否触发ANR。
4.2 processNoFocusedWindowAnrLocked
该方法触发anr的条件是：
- 当前关注的应用程序必须与我们等待的应用程序相同。
- 确保我们仍然没有聚焦窗口。
processNoFocusedWindowAnrLocked() 最后也是调用到onAnrLocked()。
> frameworks/native/services/inputflinger/dispatcher/InputDispatcher.cpp
// 如果没有聚焦窗口，请触发ANR。在触发 ANR 之前，请执行最终状态检查：
void InputDispatcher::processNoFocusedWindowAnrLocked() {
std::shared_ptr<InputApplicationHandle> focusedApplication =
getValueByKey(mFocusedApplicationHandlesByDisplay, mAwaitedApplicationDisplayId);
if (focusedApplication == nullptr ||
focusedApplication->getApplicationToken() !=
mAwaitedFocusedApplication->getApplicationToken()) {
// 出乎意料，因为当前焦点应用程序已被更改，我们应该重置 ANR 计时器
return;
}
const sp<WindowInfoHandle>& focusedWindowHandle =
getFocusedWindowHandleLocked(mAwaitedApplicationDisplayId);
if (focusedWindowHandle != nullptr) {
//我们现在有一个焦点window，不需要再触发ANR
return;
}
onAnrLocked(mAwaitedFocusedApplication);
}
onAnrLocked() 有两种实现：
- 能找到当前focus的window
- 找不到当前focus的window，但是可以找到当前fousedApplication。
我们先看情况1
4.3 onAnrLocked（connection）
> frameworks/native/services/inputflinger/dispatcher/InputDispatcher.cpp
//情况1: 能找到window的情况
void InputDispatcher::onAnrLocked(const sp<Connection>& connection) {
// 由于我们允许策略延长超时，因此 waitQueue 可能已经再次正常运行。在这种情况下不要触发 ANR
if (connection->waitQueue.empty()) {
return;
}
// “最旧的条目”是首次发送到应用程序的条目。但是，该条目可能不是导致超时发生的条目。
// 一种可能性是窗口超时已更改。这可能会导致较新的条目在已分派的条目之前超时。
// 在这种情况下，最新条目会导致 ANR。但很有可能，该应用程序会线性处理事件。
// 因此，提供有关最早条目的信息似乎是最有用的。
DispatchEntry* oldestEntry = *connection->waitQueue.begin();
// 获取到超时时长
const nsecs_t currentWait = now() - oldestEntry->deliveryTime;
std::string reason =
android::base::StringPrintf("%s is not responding. Waited %" PRId64 "ms for %s",
connection->inputChannel->getName().c_str(),
ns2ms(currentWait),
oldestEntry->eventEntry->getDescription().c_str());
sp<IBinder> connectionToken = connection->inputChannel->getConnectionToken();
// 生成 reason 报告
updateLastAnrStateLocked(getWindowHandleLocked(connectionToken), reason);
processConnectionUnresponsiveLocked(*connection, std::move(reason));
// 停止唤醒此连接上的事件，它已经没有响应
cancelEventsForAnrLocked(connection);
}
// 捕获 ANR 时 InputDispatcher 状态的记录。
void InputDispatcher::updateLastAnrStateLocked(const std::string& windowLabel,
const std::string& reason) {
....
dumpDispatchStateLocked(mLastAnrState);
}
4.3.1 dumpDispatchStateLocked
dumpDispatchStateLocked() 函数主要打印当前window和事件队列信息。执行dumpsys input 命令，dumpDispatchStateLocked函数输出的内容如下：
Input Dispatcher State:
....
PendingEvent: <none> // 当前正在调度转储事件。
InboundQueue: <empty> // Inbound 队列
ReplacedKeys: <empty>
Connections:
317: channelName='cf1eda9 com.example.anrdemo/com.example.anrdemo.MainActivity (server)', windowName='cf1eda9 com.example.anrdemo/com.example.anrdemo.MainActivity (server)', status=NORMAL, monitor=false, responsive=true
OutboundQueue: <empty>
WaitQueue: length=4
MotionEvent(deviceId=9, source=0x00001002, displayId=0, action=DOWN, actionButton=0x00000000, flags=0x00000000, metaState=0x00000000, buttonState=0x00000000, classification=NONE, edgeFlags=0x00000000, xPrecision=22.8, yPrecision=10.8, xCursorPosition=nan, yCursorPosition=nan, pointers=[0: (700.0, 1633.9)]), policyFlags=0x62000000, targetFlags=0x00000105, resolvedAction=0, age=4129ms, wait=4128ms
MotionEvent(deviceId=9, source=0x00001002, displayId=0, action=UP, actionButton=0x00000000, flags=0x00000000, metaState=0x00000000, buttonState=0x00000000, classification=NONE, edgeFlags=0x00000000, xPrecision=22.8, yPrecision=10.8, xCursorPosition=nan, yCursorPosition=nan, pointers=[0: (700.0, 1633.9)]), policyFlags=0x62000000, targetFlags=0x00000105, resolvedAction=1, age=4011ms, wait=4010ms
....
从上面可以看到InboundQueue，OutboundQueue，WaitQueue 3个Queue的状态。其中WaitQueue的size为4，即两对点击事件在等待com.example.anrdemo消费。
4.3.2 processConnectionUnresponsiveLocked
在调用完updateLastAnrStateLocked() 后，接着调用到processConnectionUnresponsiveLocked()
> frameworks/native/services/inputflinger/dispatcher/InputDispatcher.cpp
// 该方法告诉策略连接已变得无响应，以便它可以启动 ANR。检查感兴趣的连接是监视器还是窗口，并将相应的命令条目添加到命令队列中。
void InputDispatcher::processConnectionUnresponsiveLocked(const Connection& connection,
std::string reason) {
const sp<IBinder>& connectionToken = connection.inputChannel->getConnectionToken();
....
sendWindowUnresponsiveCommandLocked(connectionToken, pid, std::move(reason));
}
void InputDispatcher::sendWindowUnresponsiveCommandLocked(const sp<IBinder>& token,
std::optional<int32_t> pid,
std::string reason) {
auto command = [this, token, pid, reason = std::move(reason)]() REQUIRES(mLock) {
scoped_unlock unlock(mLock);
mPolicy->notifyWindowUnresponsive(token, pid, reason);
};
postCommandLocked(std::move(command));
}
sendWindowUnresponsiveCommandLocked() 中将command添加到mCommandQueue队列后，最终调用到mPolicy的notifyWindowUnresponsive() 。
通过InputDispatcher头文件可以知道mPolicy是InputDispatcherPolicyInterface 接口的实例。
> frameworks/native/services/inputflinger/dispatcher/InputDispatcher.h
class InputDispatcher : public android::InputDispatcherInterface {
....
private:
sp<InputDispatcherPolicyInterface> mPolicy;
}
NativeInputManager 类实现了InputDispatcherPolicyInterface接口
> frameworks/base/services/core/jni/com_android_server_input_InputManagerService.cpp
class NativeInputManager : public virtual RefBase,
public virtual InputReaderPolicyInterface,
public virtual InputDispatcherPolicyInterface,
public virtual PointerControllerPolicyInterface {
....
}
4.4 onAnrLocked（application）
我们看情况2：
//情况2: 找不到focus的window，但是找到当前获取input事件的应用。
void InputDispatcher::onAnrLocked(std::shared_ptr<InputApplicationHandle> application) {
std::string reason =
StringPrintf("%s does not have a focused window", application->getName().c_str());
// 收集anr的window、reason信息
updateLastAnrStateLocked(*application, reason);
auto command = [this, application = std::move(application)]() REQUIRES(mLock) {
scoped_unlock unlock(mLock);
mPolicy->notifyNoFocusedWindowAnr(application);
};
// 将anr的命令添加到 mCommandQueue 中
postCommandLocked(std::move(command));
}
同理，这里也调用到mPolicy（即NativeInputManager）的notifyNoFocusedWindowAnr() 方法。
onAnrLocked 方法最后会分别调用到NativeInputManager的notifyWindowUnresponsive() 和 notifyNoFocusedWindowAnr()
4.5 notifyWindowUnresponsive
该方法用于通知窗口无响应
> frameworks/base/services/core/jni/com_android_server_input_InputManagerService.cpp
void NativeInputManager::notifyWindowUnresponsive(const sp<IBinder>& token,
std::optional<int32_t> pid,
const std::string& reason) {
....
jobject tokenObj = javaObjectForIBinder(env, token);
ScopedLocalRef<jstring> reasonObj(env, env->NewStringUTF(reason.c_str()));
// 重点：这里调用到Java层 InputManagerService的notifyWindowUnresponsive方法
env->CallVoidMethod(mServiceObj, gServiceClassInfo.notifyWindowUnresponsive, tokenObj,
pid.value_or(0), pid.has_value(), reasonObj.get());
}
gServiceClassInfo 是一个结构体
> frameworks/base/services/core/jni/com_android_server_input_InputManagerService.cpp
static struct {
jclass clazz;
jmethodID notifyWindowUnresponsive; // 对应java层的方法
....
} gServiceClassInfo;
对应的clazz初始化如下
> frameworks/base/services/core/jni/com_android_server_input_InputManagerService.cpp
int register_android_server_InputManager(JNIEnv* env) {
// Callbacks
jclass clazz;
FIND_CLASS(clazz, "com/android/server/input/InputManagerService");
gServiceClassInfo.clazz = reinterpret_cast<jclass>(env->NewGlobalRef(clazz));
....
}
这样，anr的消息就抛到了java层的InputManagerService#notifyWindowUnresponsive()
4.6 notifyNoFocusedWindowAnr
该方法用于通知无焦点ANR
> frameworks/base/services/core/jni/com_android_server_input_InputManagerService.cpp
void NativeInputManager::notifyNoFocusedWindowAnr(
const std::shared_ptr<InputApplicationHandle>& inputApplicationHandle) {
JNIEnv* env = jniEnv();
ScopedLocalFrame localFrame(env);
jobject inputApplicationHandleObj =
getInputApplicationHandleObjLocalRef(env, inputApplicationHandle);
env->CallVoidMethod(mServiceObj, gServiceClassInfo.notifyNoFocusedWindowAnr,
inputApplicationHandleObj);
checkAndClearExceptionFromCallback(env, "notifyNoFocusedWindowAnr");
}
同理，该方法最后通过JNI调用到Java层 InputManagerService#notifyNoFocusedWindowAnr()
4.7 调用栈
能找到window的connection 对应的调用栈
services/core/jni/com_android_server_input_InputManagerService.cpp : NativeInputManager::notifyWindowUnresponsive()
services/inputflinger/dispatcher/InputDispatcher.cpp : InputDispatcher::sendWindowUnresponsiveCommandLocked()
services/inputflinger/dispatcher/InputDispatcher.cpp : InputDispatcher::processConnectionUnresponsiveLocked()
services/inputflinger/dispatcher/InputDispatcher.cpp : InputDispatcher::onAnrLocked()
services/inputflinger/dispatcher/InputDispatcher.cpp : InputDispatcher::processAnrsLocked()
services/inputflinger/dispatcher/InputDispatcher.cpp : InputDispatcher::dispatchOnce()
services/inputflinger/dispatcher/InputDispatcher.cpp : InputDispatcher::start()
没有找到window，但是能找到当前应用 对应的调用栈
services/core/jni/com_android_server_input_InputManagerService.cpp : NativeInputManager::notifyNoFocusedWindowAnr()
services/inputflinger/dispatcher/InputDispatcher.cpp : InputDispatcher::onAnrLocked()
services/inputflinger/dispatcher/InputDispatcher.cpp : InputDispatcher::processAnrsLocked()
services/inputflinger/dispatcher/InputDispatcher.cpp : InputDispatcher::dispatchOnce()
services/inputflinger/dispatcher/InputDispatcher.cpp : InputDispatcher::start()
5、ANR对话框显示流程
5.1 InputManagerService
上面提到ANR分两种场景：
- 能找到window的connection，常见提示：
"%s is not responding. Waited %d ms for %s" - 没有找到window，但是能找到当前应用，常见异常信息：
"Application does not have a focused window"
这里就分开讨论一下
5.1.1 notifyWindowUnresponsive
InputManagerService#notifyWindowUnresponsive( ) 方法实现如下，很简单，只调用mWindowManagerCallbacks 做转发
> frameworks/base/services/core/java/com/android/server/input/InputManagerService.java
public class InputManagerService {
// Native callback
private void notifyWindowUnresponsive(IBinder token, int pid, boolean isPidValid, String reason) {
mWindowManagerCallbacks.notifyWindowUnresponsive(token,
isPidValid ? OptionalInt.of(pid) : OptionalInt.empty(), reason);
}
}
在InputManagerCallback 中，将事件传给了WindowManagerService#mAnrController。
> frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/InputManagerCallback.java
final class InputManagerCallback implements InputManagerService.WindowManagerCallbacks {
private final WindowManagerService mService;
@Override
public void notifyWindowUnresponsive(@NonNull IBinder token, @NonNull OptionalInt pid,
@NonNull String reason) {
mService.mAnrController.notifyWindowUnresponsive(token, pid, reason);
}
}
mAnrController即AnrController的实例，AnrController#notifyWindowUnresponsive() 实现如下
> frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/AnrController.java
// 通知由其输入令牌标识的窗口无响应。 @return 如果窗口由给定的输入令牌标识并且请求已处理，则返回 true，否则返回 false。
private boolean notifyWindowUnresponsive(@NonNull IBinder inputToken, String reason) {
final int pid;
final boolean aboveSystem;
final ActivityRecord activity;
synchronized (mService.mGlobalLock) {
InputTarget target = mService.getInputTargetFromToken(inputToken);
WindowState windowState = target.getWindowState();
pid = target.getPid();
// 如果输入令牌属于窗口，则归咎于Activity。如果目标是嵌入式的，那么我们就会归咎 pid。
activity = (windowState.mInputChannelToken == inputToken)
? windowState.mActivityRecord : null;
aboveSystem = isWindowAboveSystem(windowState);
// 调用WindowManagerService#saveANRStateLocked 保存ANR相关信息
dumpAnrStateLocked(activity, windowState, reason);
}
// 这里的activity是ActivityRecord类的实例
if (activity != null) {
// 情况1: 能找到当前window对应的activityRecord
activity.inputDispatchingTimedOut(reason, pid);
} else {
// 情况2: 找不到，直接调用mAmInternal的inputDispatchingTimedOut
mService.mAmInternal.inputDispatchingTimedOut(pid, aboveSystem, reason);
}
return true;
}
无论上面的activity是否为null，最终都会调用到mAmInternal.inputDispatchingTimedOut() 方法，只是传的参数不一样。
5.1.2 notifyNoFocusedWindowAnr
实现如下，只是作为转发给mWindowManagerCallbacks
> frameworks/base/services/core/java/com/android/server/input/InputManagerService.java
// Native callback.
private void notifyNoFocusedWindowAnr(InputApplicationHandle inputApplicationHandle) {
mWindowManagerCallbacks.notifyNoFocusedWindowAnr(inputApplicationHandle);
}
mWindowManagerCallbacks 是一个WindowManagerCallbacks接口，对应实现类是InputManagerCallback
> frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/InputManagerCallback.java
final class InputManagerCallback implements InputManagerService.WindowManagerCallbacks {
private final WindowManagerService mService;
// 通知窗口管理器有关由于没有焦点窗口而没有响应的应用程序。
@Override
public void notifyNoFocusedWindowAnr(@NonNull InputApplicationHandle applicationHandle) {
mService.mAnrController.notifyAppUnresponsive(
applicationHandle, "Application does not have a focused window");
}
}
mAnrController 是AnrController 的实例，notifyAppUnresponsive() 实现如下：
> frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/AnrController.java
void notifyAppUnresponsive(InputApplicationHandle applicationHandle, String reason) {
preDumpIfLockTooSlow();
final ActivityRecord activity;
synchronized (mService.mGlobalLock) {
// 获取activity
activity = ActivityRecord.forTokenLocked(applicationHandle.token);
// 保存ANR 信息
dumpAnrStateLocked(activity, null /* windowState */, reason);
mUnresponsiveAppByDisplay.put(activity.getDisplayId(), activity);
}
activity.inputDispatchingTimedOut(reason, INVALID_PID);
}
最后也会调用到ActivityRecord#inputDispatchingTimedOut() 方法。
5.2 ActivityRecord
inputDispatchingTimedOut 实现如下
> frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/ActivityRecord.java
// 当输入分派到与应用程序窗口容器关联的窗口超时时调用。
public boolean inputDispatchingTimedOut(String reason, int windowPid) {
ActivityRecord anrActivity;
boolean blameActivityProcess;
synchronized (mAtmService.mGlobalLock) {
// 找到anr的activity
anrActivity = getWaitingHistoryRecordLocked();
...
}
if (blameActivityProcess) {
return mAtmService.mAmInternal.inputDispatchingTimedOut(anrApp.mOwner,
anrActivity.shortComponentName, anrActivity.info.applicationInfo,
shortComponentName, app, false, reason);
}
....
}
5.3 ActivityManagerService
inputDispatchingTimedOut 方法最后调用到ActivityManagerInternal的inputDispatchingTimedOut，ActivityManagerInternal 是一个抽象类，对应实现是LocalService
> frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java
public final class LocalService extends ActivityManagerInternal {
@Override
public boolean inputDispatchingTimedOut(....) {
return ActivityManagerService.this.inputDispatchingTimedOut(....);
}
}
接着来到了ActivityManagerService的inputDispatchingTimedOut
> frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java
// 处理输入调度超时。
boolean inputDispatchingTimedOut(ProcessRecord proc, ... String reason) {
if (reason == null) {
annotation = "Input dispatching timed out";
} else {
annotation = "Input dispatching timed out (" + reason + ")";
}
....
mAnrHelper.appNotResponding(proc, activityShortComponentName, aInfo,
parentShortComponentName, parentProcess, aboveSystem, annotation);
}
5.4 AnrHelper
AnrHelper.appNotResponding方法实现如下
> frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/AnrHelper.java
void appNotResponding(com.android.server.am.ProcessRecord anrProcess, String activityShortComponentName,
ApplicationInfo aInfo, String parentShortComponentName,
WindowProcessController parentProcess, boolean aboveSystem, String annotation) {
final int incomingPid = anrProcess.mPid;
synchronized (mAnrRecords) {
....
// 将anr信息添加到list中
mAnrRecords.add(new AnrRecord(anrProcess, activityShortComponentName ....));
}
// 启动anr检查线程
startAnrConsumerIfNeeded();
}
private void startAnrConsumerIfNeeded() {
if (mRunning.compareAndSet(false, true)) {
new AnrConsumerThread().start();
}
}
AnrConsumerThread 定义如下，该线程主要是遍历mAnrRecords，然后调用AnrRecord的appNotResponding方法。
> frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/AnrHelper.java
private class AnrConsumerThread extends Thread {
....
@Override
public void run() {
AnrRecord r;
while ((r = next()) != null) {
....
// 是否要求仅转储自身
final boolean onlyDumpSelf = reportLatency > EXPIRED_REPORT_TIME_MS;
r.appNotResponding(onlyDumpSelf);
.....
}
}
}
AnrRecord.appNotResponding() 实现如下
> frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/AnrHelper.java
private static class AnrRecord {
final com.android.server.am.ProcessRecord mApp;
void appNotResponding(boolean onlyDumpSelf) {
mApp.mErrorState.appNotResponding(mActivityShortComponentName, mAppInfo,
mParentShortComponentName, mParentProcess, mAboveSystem, mAnnotation,
onlyDumpSelf);
}
}
mErrorState 是 ProcessErrorStateRecord 类的实例。
5.5 ProcessErrorStateRecord
ProcessErrorStateRecord.appNotResponding() 方法很长，主要做
- 将 ANR 记录到主日志中。
- 转储堆栈信息到跟踪文件中
- 发出显示anr对话框的消息
> frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ProcessErrorStateRecord.java
void appNotResponding(String activityShortComponentName, ApplicationInfo aInfo ...) {
....
synchronized (mService) {
// 如果是后台anr，就直接kill掉app，并打印原因
if (isSilentAnr() && !mApp.isDebugging()) {
mApp.killLocked("bg anr", ApplicationExitInfo.REASON_ANR, true);
return;
}
synchronized (mProcLock) {
// 设置app的notResponding状态，并查找errorReportReceiver
makeAppNotRespondingLSP(activityShortComponentName,
annotation != null ? "ANR " + annotation : "ANR", info.toString());
mDialogController.setAnrController(anrController);
}
if (mService.mUiHandler != null) {
// 调出臭名昭著的 App Not Responding 对话框
Message msg = Message.obtain();
msg.what = ActivityManagerService.SHOW_NOT_RESPONDING_UI_MSG;
msg.obj = new AppNotRespondingDialog.Data(mApp, aInfo, aboveSystem);
mService.mUiHandler.sendMessageDelayed(msg, anrDialogDelayMs);
}
}
}
mUiHandler 是Activity Manager Service中的handler，其实现如下
> frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java
final class UiHandler extends Handler {
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
switch (msg.what) {
.....
case SHOW_NOT_RESPONDING_UI_MSG: {
// 处理显示ANR对话框的消息
mAppErrors.handleShowAnrUi(msg);
} break;
}
}
}
5.6 AppErrors
handleShowAnrUi对应实现如下，主要用于判断是否需要显示ANR对话框
> frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/AppErrors.java
void handleShowAnrUi(Message msg) {
final ProcessErrorStateRecord errState = proc.mErrorState;
synchronized (mProcLock) {
if (errState.getDialogController().hasAnrDialogs()) {
// 已经显示ANR对话框，就直接return
MetricsLogger.action(mContext, MetricsProto.MetricsEvent.ACTION_APP_ANR,
AppNotRespondingDialog.ALREADY_SHOWING);
return;
}
// 满足弹出ANR对话框的条件
if (mService.mAtmInternal.canShowErrorDialogs() || showBackground) {
....
// 调用controler 显示对话框
errState.getDialogController().showAnrDialogs(data);
}
...
}
}
ProcessErrorStateRecord.getDialogController() 方法返回ErrorDialogController 对象
5.7 ErrorDialogController
ErrorDialogController 主要就是控制对话框的显示跟隐藏。
> frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ErrorDialogController.java
void showAnrDialogs(AppNotRespondingDialog.Data data) {
List<Context> contexts = getDisplayContexts(
mApp.mErrorState.isSilentAnr() /* lastUsedOnly */);
mAnrDialogs = new ArrayList<>();
for (int i = contexts.size() - 1; i >= 0; i--) {
final Context c = contexts.get(i);
// 创建新的ANR 对话框，AppNotRespondingDialog 即为我们见到的anr对话框
mAnrDialogs.add(new AppNotRespondingDialog(mService, c, data));
}
// 显示dialog
scheduleForAllDialogs(mAnrDialogs, Dialog::show);
}
void scheduleForAllDialogs(List<? extends BaseErrorDialog> dialogs,
Consumer<BaseErrorDialog> c) {
mService.mUiHandler.post(() -> {
if (dialogs != null) {
forAllDialogs(dialogs, c);
}
});
}
// 遍历 dialog列表，调用show方法
void forAllDialogs(List<? extends BaseErrorDialog> dialogs, Consumer<BaseErrorDialog> c) {
for (int i = dialogs.size() - 1; i >= 0; i--) {
c.accept(dialogs.get(i));
}
}
5.8 AppNotRespondingDialog
ANR对话框的实现如下
> services/core/java/com/android/server/am/AppNotRespondingDialog.java
final class AppNotRespondingDialog extends BaseErrorDialog implements View.OnClickListener {
....
@Override
public void onClick(View v) {
switch (v.getId()) {
case com.android.internal.R.id.aerr_report:
// 点击了等待并且上报，该按钮只有在有ErrorReportReceiver的时候才显示
mHandler.obtainMessage(WAIT_AND_REPORT).sendToTarget();
break;
case com.android.internal.R.id.aerr_close:
// 将app杀死
mHandler.obtainMessage(FORCE_CLOSE).sendToTarget();
break;
case com.android.internal.R.id.aerr_wait:
// 继续等待
mHandler.obtainMessage(WAIT).sendToTarget();
break;
default:
break;
}
}
private final Handler mHandler = new Handler() {
public void handleMessage(Message msg) {
switch (msg.what) {
case FORCE_CLOSE:
// 调用ActivityManagerService的killAppAtUsersRequest方法，将app kill掉
mService.killAppAtUsersRequest(mProc);
break;
case WAIT_AND_REPORT:
case WAIT:
// 继续等待应用
synchronized (mService) {
ProcessRecord app = mProc;
final ProcessErrorStateRecord errState = app.mErrorState;
if (msg.what == WAIT_AND_REPORT) {
appErrorIntent = mService.mAppErrors.createAppErrorIntentLOSP(app,
System.currentTimeMillis(), null);
}
synchronized (mService.mProcLock) {
// 清除anr的标识位
errState.setNotResponding(false);
// 退出对话框
errState.getDialogController().clearAnrDialogs();
}
// 重新计算service anr的时间
mService.mServices.scheduleServiceTimeoutLocked(app);
// If the app remains unresponsive, show the dialog again after a delay.
mService.mInternal.rescheduleAnrDialog(mData);
}
break;
}
if (appErrorIntent != null) {
try {
getContext().startActivity(appErrorIntent);
} catch (ActivityNotFoundException e) {
Slog.w(TAG, "bug report receiver dissappeared", e);
}
}
dismiss();
}
};
}
5.9 cancelEventsForAnrLocked
cancelEventsForAnrLocked方法用于停止唤醒此连接上的事件，这些事件已经没有响应。
void InputDispatcher::cancelEventsForAnrLocked(const sp<Connection>& connection) {
// 我们不会在这里中断任何连接，即使策略希望我们中止调度。如果策略决定关闭应用，
// 我们将通过 unregisterInputChannel 获取通道删除事件，并以这种方式清理连接。
// 当连接阻塞时，我们已经没有向连接发送新的指针，但重点事件将继续堆积。
ALOGW("Canceling events for %s because it is unresponsive",
connection->inputChannel->getName().c_str());
if (connection->status == Connection::Status::NORMAL) {
CancelationOptions options(CancelationOptions::CANCEL_ALL_EVENTS,
"application not responding");
synthesizeCancelationEventsForConnectionLocked(connection, options);
}
}
5.10 调用栈
找到window场景，Java层的调用堆栈如下所示
services/core/java/com/android/server/am/AppNotRespondingDialog.java : show()
services/core/java/com/android/server/am/ErrorDialogController.java : showAnrDialogs()
services/core/java/com/android/server/am/AppErrors.java : handleShowAnrUi()
services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java : UiHandler.SHOW_NOT_RESPONDING_UI_MSG
services/core/java/com/android/server/am/ProcessErrorStateRecord.java : appNotResponding()
services/core/java/com/android/server/am/AnrHelper.java : AnrRecord.appNotResponding()
services/core/java/com/android/server/am/AnrHelper.java : AnrConsumerThread.run()
services/core/java/com/android/server/am/AnrHelper.java : startAnrConsumerIfNeeded()
services/core/java/com/android/server/am/AnrHelper.java : appNotResponding()
services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java : inputDispatchingTimedOut()
services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java : LocalService.inputDispatchingTimedOut()
services/core/java/com/android/server/wm/ActivityRecord.java : inputDispatchingTimedOut()
services/core/java/com/android/server/wm/AnrController.java : notifyWindowUnresponsive()
services/core/java/com/android/server/wm/InputManagerCallback.java : notifyWindowUnresponsive()
services/core/java/com/android/server/input/InputManagerService.java : notifyWindowUnresponsive()
没有找到connection，但是找到对应应用，Java层的调用堆栈如下所示。
可以看到两者的调用栈区别并不大，主要是在InputManagerService中调用栈不一样。
services/core/java/com/android/server/am/AppNotRespondingDialog.java : show()
services/core/java/com/android/server/am/ErrorDialogController.java : showAnrDialogs()
services/core/java/com/android/server/am/AppErrors.java : handleShowAnrUi()
services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java : UiHandler.SHOW_NOT_RESPONDING_UI_MSG
services/core/java/com/android/server/am/ProcessErrorStateRecord.java : appNotResponding()
services/core/java/com/android/server/am/AnrHelper.java : AnrRecord.appNotResponding()
services/core/java/com/android/server/am/AnrHelper.java : AnrConsumerThread.run()
services/core/java/com/android/server/am/AnrHelper.java : startAnrConsumerIfNeeded()
services/core/java/com/android/server/am/AnrHelper.java : appNotResponding()
services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java : inputDispatchingTimedOut()
services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java : LocalService.inputDispatchingTimedOut()
services/core/java/com/android/server/wm/ActivityRecord.java : inputDispatchingTimedOut()
services/core/java/com/android/server/wm/AnrController.java : notifyAppUnresponsive()
services/core/java/com/android/server/wm/InputManagerCallback.java : notifyNoFocusedWindowAnr()
services/core/java/com/android/server/input/InputManagerService.java : notifyNoFocusedWindowAnr()
6、总结
6.1 问题解答
先回答之前的两个问题
问题1：如果在activity任意周期（onCreate,onResume等），同步执行耗时超过5s（ANR时间）的任务，期间不进行点击，那会触发ANR吗？
答：不会。
原因：ANR的条件是waitQueue 不为空，在activity启动过程，没有触发按键事件的分发，也就 自然不会调用ANR检查流程，即processAnrsLocked()
问题2：如果在button点击的时候，在onClick回调同步执行耗时超过5s的任务。点击一次会触发ANR吗？点击2次呢，3次呢？
答：点击一次不会触发ANR，在上个耗时结束之前，再次点击会导致ANR。原因：onClilck事件是在action up的时候，通过主线程的handler重新post一下触发的。
public boolean onTouchEvent(MotionEvent event) {
....
switch (action) {
case MotionEvent.ACTION_UP:
if (mPerformClick == null) {
mPerformClick = new PerformClick();
}
// 通过post延迟 触发点击事件
if (!post(mPerformClick)) {
performClickInternal();
}
.....
}
故在第一次点击的时候，waitQueue为空；
在第二次点击的时候，由于主线程正被卡住，waitQueue 这个时候会存放两个事件action down和action up，如下图所示：
等到第二次input事件超时后，通过looper再次调用到dispatchOnce()方法，在processAnrsLocked中检测是否发生anr：通过mAnrTracker获取到最近超时时间，发现当前时间大于超时时间，就会触发ANR。
nsecs_t InputDispatcher::processAnrsLocked() {
....
nextAnrCheck = std::min(nextAnrCheck, mAnrTracker.firstTimeout());
if (currentTime < nextAnrCheck) { // 这个时候当前时间是大于nextAnrCheck
return nextAnrCheck;
}
// 触发anr
onAnrLocked(connection);
return LONG_LONG_MIN;
}
6.2 Input ANR分类
当发生ANR的时候，System log 会出现如下信息，tag是 ActivityManager
"Input dispatching timed out (" + reason + ")"
其中reason取值如下：
- 能找到focusedWindow：
"%s is not responding. Waited %d ms for %s" - 不能找到focusedWindow，但是找到focused应用：
Application does not have a focused window
在Android13 之前，这种分类的异常log是
Waiting because no window has focus but %s may eventually add a window when it finishes starting up. Will wait for %d ms
- 其他类型：reason为null。
6.3 Input ANR 条件
- 能找到window：waitQueue 不为空，并且当前时间 > 最早分发事件的超时时间。
- 找不到window，但是找到focused应用：当前时间 > 等待FocusedWindow的时间。
6.4 修改Input超时时间
这个必须是厂家或者有root权限才能修改。
- 通过修改 UNMULTIPLIED_DEFAULT_DISPATCHING_TIMEOUT_MILLIS 的值来改变timeOut值。
- 通过修改ro.hw_timeout_multiplier 属性值（倍数，int值）来修改，需要root权限，默认是1倍。
