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【转】NFC问题分析之死锁引起的ANR

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焚琴煮鹤|  楼主 | 2017-1-10 12:26 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
NFC, AN, ce, ic, vi

【摘要】 对于Android平台的工程师来说,ANR应该是每个人都会遇到的问题,因为导致它的原因有很多,例如在主线程进行耗时操作,调用大量cpu资源进行复杂的预算等,并且可能在大多数情况下,这类问题不会发生,只会在极端特殊的情况下暴露(例如很长时间的自动化脚本测试,monkey测试),所以我们必须得学会如何去分析这类问题,才能让模块的性能经得住考验。

一. 什么是ANR?为什么会有ANR发生?

如果当你进行一些操作之后,发现手机屏幕上出现类似上面的dialog,那么很不幸,你中招了。。。
ANR,Application Not Responding,即应用无响应。
一般来说,当应用对用户的交互没有反应时,系统就会弹出上述的ANR dialog。这种情况一般发生在如主线程被IO操作block住了,主线程进行了大量的例如读取数据库的操作等。
从google官方文档上介绍来看,主要由以下两种情况引起:
1. 应用在5秒内对于用户的输入事件无响应
2. BroadcastReceiver在10秒内不能完成onReceive()方法的执行
Note: 上述的时间是基于Google原生的Code,国内不少厂商因为某些原因会把这些时间延长,请以具体的vendor代码为准

二. NFC为什么会有ANR问题发生

首先和没接触过NFC的朋友介绍下NFC。

NFC,Near field communication,即近场通讯,是由非接触式射频识别(RFID)演变而来的短距离无线电技术,由Nokia, Sony, NXP共同研发。在国外,如日本,这种技术运用的已经十分广泛,无论从出行到购物,哪里都有Felica(日本使用的NFC标准)的身影。然而国内因为某宝过于强大和人性化,NFC技术推动任重而道远。但是随着如小米钱包等应用开始使用NFC来模拟公交卡以及银**方便用户的生活,个人认为,未来是美好的!!!

作为一个Local Connectivity的重要模块,NFC不仅可以进行Read/Write Tag,而且可以通过Android Beam(Android 4.0开始支持的点对点传输的feature)传输文件。handover的功能更是让NFC成为一个wifi和bt快速建立链接的桥梁,极大的方便了用户的近距离传输的需求。也正是因为这些原因,在特殊情况下的并发操作,就会导致NFC出现ANR的问题,下面以一个简单的NFC相互调用死锁导致的ANR案例进行分析。


三. 案例分析首先推荐给各位一个查看源代码的网站,http://androidxref.com/, 如果没有***的话,这个网站看源码还是比较给力的,可能大多数哥们都知道,呵呵~


下面先简单介绍下导致ANR发生的操作:
在NFC关闭的情况下,(Android Beam必须是随着NFC的关闭自动关闭的,否则因为相应的component被disable,分享列表中找不到Android Beam选项),通过Android Beam去分享一个文件,这种情况下会弹出一个提示需要开启NFC功能的Dialog,点击确定,正常情况下,会出现Android Beam的图片缩放界面如下图,但是ANR发生时整个界面没有任何反应,几秒钟后,系统就会弹出Settings ANR的dialog。




对于ANR问题的分析,我们应该首先去找问题发生时,手机自动保存在data/anr目录下的trace.txt文件,这是最能直观反应问题发生时堆栈的信息以及各种资源的使用情况。

因为NfcService是NFC上层最核心的一个文件,底层的所有处理都会一层层往上抛给NfcService,上层的API接口也只会通过NfcService去调用具体的底层实现。所有我们现在trace.txt中以NfcService作为关键字进行搜索,看到如下trace.log

[plain] view plain copy


  • "Binder_1" prio=5 tid=8 Blocked(prio 进程号, tid 线程号)  
  •   | group="main" sCount=1 dsCount=0 obj=0x12c8b0a0 self=0x7f8ef53400  
  •   | sysTid=2903 nice=0 cgrp=default sched=0/0 handle=0x7f93af5440  
  •   | state=S schedstat=( 81420425 126587653 792 ) utm=3 stm=5 core=0 HZ=100  
  •   | stack=0x7f939f9000-0x7f939fb000 stackSize=1013KB  
  •   | held mutexes=  
  •   at com.android.nfc.NfcService$NfcAdapterService.getState(NfcService.java:1813)  
  •   - waiting to lock <0x0196c7d2> (a com.android.nfc.NfcService) held by thread 18  --->被线程18阻塞  
  •   at android.nfc.INfcAdapter$Stub.onTransact(INfcAdapter.java:95)  
  •   at android.os.Binder.execTransact(Binder.java:477)</span>  



从上面的trace log可以看到,NfcService$NfcAdapterService.getState()想获得0x0196c7d2,即NfcService对象锁,代码如下

[java] view plain copy


  • @Override  
  • public int getState() throws RemoteException {  
  •     synchronized (NfcService.this) {  
  •         return mState;  
  •     }  
  • }  

但是这个对象锁并不能马上获得,因为thread 18正在占用,看下线程18的堆栈信息

[plain] view plain copy


  • "Binder_3" prio=5 tid=18 Blocked  
  •   | group="main" sCount=1 dsCount=0 obj=0x12e120a0 self=0x7f94114200  
  •   | sysTid=3414 nice=0 cgrp=default sched=0/0 handle=0x7f7c9a0440  
  •   | state=S schedstat=( 67563697 66692461 439 ) utm=0 stm=6 core=0 HZ=100  
  •   | stack=0x7f7c8a4000-0x7f7c8a6000 stackSize=1013KB  
  •   | held mutexes=  
  •   at com.android.nfc.P2pLinkManager.isLlcpActive(P2pLinkManager.java:410)  
  •   - waiting to lock <0x0c8140a3> (a com.android.nfc.P2pLinkManager) held by thread 1 --->被线程1阻塞  
  •   at com.android.nfc.NfcService$NxpExtrasService._open(NfcService.java:3173)  
  •   - locked <0x0196c7d2> (a com.android.nfc.NfcService)  
  •   at com.android.nfc.NfcService$NxpExtrasService.open(NfcService.java:3149)  
  •   at com.nxp.intf.INxpExtrasService$Stub.onTransact(INxpExtrasService.java:55)  
  •   at android.os.Binder.execTransact(Binder.java:477)  

上面的log可以看出,NfcService的对象锁正在被NfcService$NxpExtrasService._open()方法所持有,代码如下:

[java] view plain copy


  • private int _open(IBinder b) {  
  •             synchronized(NfcService.this) {  
  •                 if (!isNfcEnabled()) {  
  •                     return EE_ERROR_NFC_DISABLED;  
  •                 }  
  •                 if (mInProvisionMode) {  
  •                     // Deny access to the NFCEE as long as the device is being setup  
  •                     return EE_ERROR_IO;  
  •                 }  
  •                 if (mP2pLinkManager.isLlcpActive()) {  
  •                     // Don't allow PN544-based devices to open the SE while the LLCP  
  •                     // link is still up or in a debounce state. This avoids race  
  •                     // conditions in the NXP stack around P2P/SMX switching.  
  •                     return EE_ERROR_EXT_FIELD;  
  •                 }  


mNfcService.playSound() 希望持有NfcService的对象,这个对象被最上面的NxpExtrasService._open()持有


所以总体来说,就是正在占用NfcService锁的NxpExtrasService._open()需要P2pLinkManager的锁释放,而正在占用P2pLinkManager这个锁的onManualBeamInvoke()方法需要NfcService的锁释放,双方互不让步,造成死锁。


暂时想到的解决的策略就是将

[java] view plain copy


  • public void playSound(int sound) {  
  •         synchronized (this) { <---> NfcService对象锁  
  •             if (mSoundPool == null) {  
  •                 Log.w(TAG, "Not playing sound when NFC is disabled");  
  •                 return;  
  •             }  

这个锁的范围缩小,换成一个私有锁。

即 Object mPlaySoundLock = new Obejct(),然后将this替换成mPlaySoundLock即可。



注:本人水平有限,欢迎各位大牛批评指正,谢谢~


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沙发
焚琴煮鹤|  楼主 | 2017-1-10 12:27 | 只看该作者
上面的这个方法迟迟不能执行完毕,是因为调用了mP2pLinkManager.isLlcpActive(),这个方法希望获得0x0c8140a3,即P2pLinkManager的对象锁,但是这个对象锁也不能马上获得,正在被thread1挂起。

[java] view plain copy


  • public boolean isLlcpActive() {  
  •         synchronized (this) { ---> P2pLinkManager对象锁  
  •             return mLinkState != LINK_STATE_DOWN;  
  •         }  
  •     }  

那么我们继续看下thread1的trace信息:

[plain] view plain copy


  • "main" prio=5 tid=1 Blocked  
  •   | group="main" sCount=1 dsCount=0 obj=0x762a8fb8 self=0x7f955fba00  
  •   | sysTid=2880 nice=0 cgrp=default sched=0/0 handle=0x7f98da8fe8  
  •   | state=S schedstat=( 344423025 553179190 922 ) utm=24 stm=10 core=3 HZ=100  
  •   | stack=0x7fca15d000-0x7fca15f000 stackSize=8MB  
  •   | held mutexes=  
  •   at com.android.nfc.NfcService.playSound(NfcService.java:1509)  
  •   - waiting to lock <0x0196c7d2> (a com.android.nfc.NfcService) held by thread 18  
  •   at com.android.nfc.P2pEventManager.onP2pNfcTapRequested(P2pEventManager.java:81)  
  •   at com.android.nfc.P2pLinkManager.onManualBeamInvoke(P2pLinkManager.java:455)  
  •   - locked <0x0c8140a3> (a com.android.nfc.P2pLinkManager)  
  •   at com.android.nfc.NfcService$NfcServiceHandler.handleMessage(NfcService.java:4366)  
  •   at android.os.Handler.dispatchMessage(Handler.java:102)  
  •   at android.os.Looper.loop(Looper.java:148)  
  •   at android.app.ActivityThread.main(ActivityThread.java:5541)  
  •   at java.lang.reflect.Method.invoke!(Native method)  
  •   at com.android.internal.os.ZygoteInit$MethodAndArgsCaller.run(ZygoteInit.java:935)  
  •   at com.android.internal.os.ZygoteInit.main(ZygoteInit.java:726)  

0x0c8140a3这个锁正在被P2pLinkManager.onManualBeamInvoke()方法占用,代码如下:

[java] view plain copy


  • public void onManualBeamInvoke(BeamShareData shareData) {  
  •        synchronized (P2pLinkManager.this)    {  
  •            if (mLinkState != LINK_STATE_DOWN) {  
  •                return;  
  •            }  
  •            if (mForegroundUtils.getForegroundUids().contains(mNdefCallbackUid)) {  
  •                // Try to get data from the registered NDEF callback  
  •                prepareMessageToSend(false);  
  •            } else {  
  •                mMessageToSend = null;  
  •                mUrisToSend = null;  
  •            }  
  •            if (mMessageToSend == null && mUrisToSend == null && shareData != null) {  
  •                // No data from the NDEF callback, get data from ShareData  
  •                if (shareData.uris != null) {  
  •                    mUrisToSend = shareData.uris;  
  •                } else if (shareData.ndefMessage != null) {  
  •                    mMessageToSend = shareData.ndefMessage;  
  •                }  
  •                mUserHandle = shareData.userHandle;  
  •            }  
  •            if (mMessageToSend != null ||  
  •                    (mUrisToSend != null && mHandoverDataParser.isHandoverSupported())) {  
  •                mSendState = SEND_STATE_PENDING;  
  •                mEventListener.onP2pNfcTapRequested();  
  •                scheduleTimeoutLocked(MSG_WAIT_FOR_LINK_TIMEOUT, WAIT_FOR_LINK_TIMEOUT_MS);  
  •            }  
  •        }  
  •    }  


上面的方法里会去调用mEventListener.onP2pNfcTapRequested(),代码如下:

[java] view plain copy


  • @Override  
  •     public void onP2pNfcTapRequested() {  
  •         mNfcService.playSound(NfcService.SOUND_START);  
  •         mNdefSent = false;  
  •         mNdefReceived = false;  
  •         mInDebounce = false;  
  •   
  •         mVibrator.vibrate(VIBRATION_PATTERN, -1);  

这个方**调用NfcService里面的mNfcService.playSound()。trace log显示playSound()会去想持有0x0196c7d2即NfcService对象。看下代码是不是这样:

[java] view plain copy


  • public void playSound(int sound) {  
  •         synchronized (this) { ---> NfcService对象锁  
  •             if (mSoundPool == null) {  
  •                 Log.w(TAG, "Not playing sound when NFC is disabled");  
  •                 return;  
  •             }  


这里请注意,上面NfcService$NxpExtrasService._open()正在持有的对象也是这个。

现在基本知道什么情况下,我们回过头来再捋一捋。

NfcAdapterService.getState希望持有NfcService对象,无法获得block

NfcService对象正在被NxpExtrasService._open()持有, 这个方法无法执行完毕,被mP2pLinkManager.isLlcpActive() block

mP2pLinkManager.isLlcpActive()希望持有P2pLinkManager的对象,无法获得 block

P2pLinkManager对象正在被onManualBeamInvoke()方法持有,这个方法无法执行完毕,被mEventListener.onP2pNfcTapRequested() block

mEventListener.onP2pNfcTapRequested() 无法执行完毕,被mNfcService.playSound() block


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