Android NDK开发Crash错误定位

时间  2019-12-04
标签 android ndk 开发 crash 错误 定位 栏目 Android 繁體版
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在Android开发中，程序Crash分三种状况：未捕获的异常、ANR（Application Not Responding）和闪退（NDK引起错误）。其中未捕获的异常根据logcat打印的堆栈信息很容易定位错误。ANR错误也好查，Android规定，应用与用户进行交互时，若是5秒内没有响应用户的操做，则会引起ANR错误，并弹出一个系统提示框，让用户选择继续等待或当即关闭程序。并会在/data/anr目录下生成一个traces.txt文件，记录系统产生anr异常的堆栈和线程信息。若是是闪退，这问题比较难查，一般是项目中用到了NDK引起某类致命的错误致使闪退。由于NDK是使用C/C++来进行开发，熟悉C/C++的程序员都知道，指针和内存管理是最重要也是最容易出问题的地方，稍有不慎就会遇到诸如内存地址访问错误、使用野针对、内存泄露、堆栈溢出、初始化错误、类型转换错误、数字除0等常见的问题，致使最后都是同一个结果：程序崩溃。不会像在Java层产生的异常时弹出“xxx程序无响应，是否当即关闭”之类的提示框。当发生NDK错误后，logcat打印出来的那堆日志根据看不懂，更别想从日志当中定位错误的根源，让我时常有点抓狂，火冒三丈，喝多少加多宝都无论用。当时尝试过在各个jni函数中打印日志来跟踪问题，那效率实在是过低了，并且还定位不到问题。还好老天有眼，让我找到了NDK提供的几款调试工具，可以精确的定位到产生错误的根源。html

       NDK安装包中提供了三个调试工具：addr2line、objdump和ndk-stack，其中ndk-stack放在$NDK_HOME目录下，与ndk-build同级目录。addr2line和objdump在ndk的交叉编译器工具链目录下，下面是我本机NDK交叉编译器工具链的目录结构：java

从上图的目录结构中能够看出来，NDK针对不一样的CPU架构实现了多套相同的工具。因此在选择addr2line和objdump工具的时候，要根据你目标机器的CPU架构来选择。若是是arm架构，选择arm-linux-androidabi-4.6/4.8（通常选择高版本）。x86架构，选择x86-4.6/4.8。mipsel架构，选择mipsel-linux-android-4.6/4.8。若是不知道目标机器的CPU架构，把手机连上电脑，用adb shell cat /proc/cpuinfo能够查看手机的CPU信息。下图是我本机的arm架构工具链目录结构：linux

 

下面经过NDK自带的例子hello-jni项目来演示一下如何精确的定位错误android

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  1. #include <string.h>  
  2. #include <jni.h>  
  3. // hell-jni.c  
  4. #ifdef __cplusplus  
  5. extern "C" {  
  6. #endif  
  7.     void willCrash()  
  8.     {  
  9.         int i = 10;  
  10.         int y = i / 0;  
  11.     }  
  12.   
  13.     JNIEXPORT jint JNICALL JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)  
  14.     {  
  15.         willCrash();  
  16.         return JNI_VERSION_1_4;  
  17.     }  
  18.   
  19.     jstring  
  20.     Java_com_example_hellojni_HelloJni_stringFromJNI( JNIEnv* env,  
  21.                                                       jobject thiz )  
  22.     {  
  23.     // 此处省略实现逻辑。。。  
  24.     }  
  25.   
  26. #ifdef __cplusplus  
  27. }  
  28. #endif  

第7行定义了一个willCrash函数，函数中有一个除0的非法操做，会形成程序崩溃。第13行JNI_OnLoad函数中调用了willCrash，这个函数会在Java加载完.so文件以后回调，也就是说程序一启动就会崩溃。下面是运行程序后打印的log：程序员

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  1. 01-01 17:59:38.246: D/dalvikvm(20794): Late-enabling CheckJNI  
  2. 01-01 17:59:38.246: I/ActivityManager(1185):   
  3. Start proc com.example.hellojni for activity com.example.hellojni/.HelloJni: pid=20794 uid=10351 gids={50351, 1028, 1015}  
  4. 01-01 17:59:38.296: I/dalvikvm(20794): Enabling JNI app bug workarounds for target SDK version 3...  
  5. 01-01 17:59:38.366: D/dalvikvm(20794): Trying to load lib /data/app-lib/com.example.hellojni-1/libhello-jni.so 0x422a4f58  
  6. 01-01 17:59:38.366: D/dalvikvm(20794): Added shared lib /data/app-lib/com.example.hellojni-1/libhello-jni.so 0x422a4f58  
  7. 01-01 17:59:38.366: A/libc(20794): Fatal signal 8 (SIGFPE) at 0x0000513a (code=-6), thread 20794 (xample.hellojni)  
  8. 01-01 17:59:38.476: I/DEBUG(253): pid: 20794, tid: 20794, name: xample.hellojni  >>> com.example.hellojni <<<  
  9. 01-01 17:59:38.476: I/DEBUG(253): signal 8 (SIGFPE), code -6 (SI_TKILL), fault addr 0000513a  
  10. 01-01 17:59:38.586: I/DEBUG(253):     r0 00000000  r1 0000513a  r2 00000008  r3 00000000  
  11. 01-01 17:59:38.586: I/DEBUG(253):     r4 00000008  r5 0000000d  r6 0000513a  r7 0000010c  
  12. 01-01 17:59:38.586: I/DEBUG(253):     r8 75226d08  r9 00000000  sl 417c5c38  fp bedbf134  
  13. 01-01 17:59:38.586: I/DEBUG(253):     ip 41705910  sp bedbf0f0  lr 4012e169  pc 4013d10c  cpsr 000f0010  
  14.                                             // 省略部份日志 。。。。。。  
  15. 01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253): backtrace:  
  16. 01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253):     #00  pc 0002210c  /system/lib/libc.so (tgkill+12)  
  17. 01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253):     #01  pc 00013165  /system/lib/libc.so (pthread_kill+48)  
  18. 01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253):     #02  pc 00013379  /system/lib/libc.so (raise+10)  
  19. 01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253):     #03  pc 00000e80  /data/app-lib/com.example.hellojni-1/libhello-jni.so (__aeabi_idiv0+8)  
  20. 01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253):     #04  pc 00000cf4  /data/app-lib/com.example.hellojni-1/libhello-jni.so (willCrash+32)  
  21. 01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253):     #05  pc 00000d1c  /data/app-lib/com.example.hellojni-1/libhello-jni.so (JNI_OnLoad+20)  
  22. 01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253):     #06  pc 00052eb1  /system/lib/libdvm.so (dvmLoadNativeCode(char const*, Object*, char**)+468)  
  23. 01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253):     #07  pc 0006a62d  /system/lib/libdvm.so  
  24. 01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253):          // 省略部份日志 。。。。。。  
  25. 01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253): stack:  
  26. 01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253):          bedbf0b0  71b17034  /system/lib/libsechook.so  
  27. 01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253):          bedbf0b4  7521ce28    
  28. 01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253):          bedbf0b8  71b17030  /system/lib/libsechook.so  
  29. 01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253):          bedbf0bc  4012c3cf  /system/lib/libc.so (dlfree+50)  
  30. 01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253):          bedbf0c0  40165000  /system/lib/libc.so  
  31. 01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253):          // 省略部份日志 。。。。。。  
  32. 01-01 17:59:38.736: W/ActivityManager(1185):   Force finishing activity com.example.hellojni/.HelloJni  

日志分析：shell

第3行开始启动应用，第5行尝试加载应用数据目录下的so，第6行在加载so文件的时候产生了一个致命的错误，第7行的Fatal signal 8提示这是一个致命的错误，这个信号是由linux内核发出来的，信号8的意思是浮点数运算异常，应该是在willCrash函数中作除0操做所产生的。下面重点看第15行backtrace的日志，backtrace日志能够看做是JNI调用的堆栈信息，以“#两位数字 pc”开头的都是backtrace日志。注意看第20行和21行，是咱们本身编译的so文件和定义的两个函数，在这里引起了异常，致使程序崩溃。数组

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  1. 01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253):     #04  pc 00000cf4  /data/app-lib/com.example.hellojni-1/libhello-jni.so (willCrash+32)  
  2. 01-01 17:59:38.596: I/DEBUG(253):     #05  pc 00000d1c  /data/app-lib/com.example.hellojni-1/libhello-jni.so (JNI_OnLoad+20)  

开始有些眉目了，但具体崩在这两个函数的哪一个位置，咱们是不肯定的，若是函数代码比较少还好查，若是比较复杂的话，查起来也费劲。这时候就须要靠NDK为咱们提供的工具来精肯定位了。在这以前，咱们先记录下让程序崩溃的汇编指令地址，willCrash：00000cf4，JNI_OnLoad：00000d1c

方式1：使用arm-linux-androideabi-addr2line  定位出错位置
以arm架构的CPU为例，执行以下命令：

[cpp] view plain copy

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  1. /Users/yangxin/Documents/devToos/java/android-ndk-r9d/toolchains/arm-linux-androideabi-4.8/prebuilt/darwin-x86_64/bin/arm-linux-androideabi-addr2line -e /Users/yangxin/Documents/devToos/java/android-ndk-r9d/samples/hello-jni/obj/local/armeabi-v7a/libhello-jni.so 00000cf4 00000d1c  

-e：指定so文件路径

0000cf4 0000d1c：出错的汇编指令地址

结果以下：

是否是惊喜的看到咱们想要的结果了，分别在hello-jni.c的10和15行的出的错，再回去看看hello-jni.c的源码，15行的Jni_OnLoad函内调用了willCrash函数，第10行作了除0的操做引起的crash。

方式2：使用arm-linux-androideabi-objdump  定位出错的函数信息

在第一种方式中，经过addr2lin已经获取到了代码出错的位置，可是不知道函数的上下文信息，显得有点不是那么的“完美”，对于追求极致的我来讲，这显然是不够的，下面咱们来看一下怎么来定位函数的信息。
首先使用以下命令导出so的函数表信息：

[cpp] view plain copy

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  1. /Users/yangxin/Documents/devToos/java/android-ndk-r9d/toolchains/arm-linux-androideabi-4.8/prebuilt/darwin-x86_64/bin/arm-linux-androideabi-objdump -S -D /Users/yangxin/Documents/devToos/java/android-ndk-r9d/samples/hello-jni/obj/local/armeabi-v7a/libhello-jni.so > Users/yangxin/Desktop/dump.log  

在生成的asm文件中，找出咱们开始定位到的那两个出错的汇编指令地址（在文件中搜索cf4或willCrash能够找到），以下图所示：

经过这种方式，也能够查出这两个出错的指针地址分别位于哪一个函数中。

方式3：ndk-stack

若是你以为上面的方法太麻烦的话，ndk-stack能够帮你减轻操做步聚，直接定位到代码出错的位置。

实时分析日志：

使用adb获取logcat的日志，并经过管道输出给ndk-stack分析，并指定包含符号表的so文件位置。若是程序包含多种CPU架构，须要根据手机的CPU类型，来选择不一样的CPU架构目录。以armv7架构为例，执行以下命令：

[cpp] view plain copy

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  1. adb logcat | ndk-stack -sym /Users/yangxin/Documents/devToos/java/android-ndk-r9d/samples/hello-jni/obj/local/armeabi-v7a  

当程序发生crash时，会输出以下信息：

[cpp] view plain copy

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  1. pid: 22654, tid: 22654, name: xample.hellojni  >>> com.example.hellojni <<<  
  2. signal 8 (SIGFPE), code -6 (SI_TKILL), fault addr 0000587e  
  3. Stack frame #00  pc 0002210c  /system/lib/libc.so (tgkill+12)  
  4. Stack frame #01  pc 00013165  /system/lib/libc.so (pthread_kill+48)  
  5. Stack frame #02  pc 00013379  /system/lib/libc.so (raise+10)  
  6. Stack frame #03  pc 00000e80  /data/app-lib/com.example.hellojni-1/libhello-jni.so (__aeabi_idiv0+8): Routine __aeabi_idiv0 at /s/ndk-toolchain/src/build/../gcc/gcc-4.6/libgcc/../gcc/config/arm/lib1funcs.asm:1270  
  7. Stack frame #04  pc 00000cf4  /data/app-lib/com.example.hellojni-1/libhello-jni.so (willCrash+32): Routine willCrash at /Users/yangxin/Documents/devToos/java/android-ndk-r9d/samples/hello-jni/jni/hello-jni.c:10  
  8. Stack frame #05  pc 00000d1c  /data/app-lib/com.example.hellojni-1/libhello-jni.so (JNI_OnLoad+20): Routine JNI_OnLoad at /Users/yangxin/Documents/devToos/java/android-ndk-r9d/samples/hello-jni/jni/hello-jni.c:15  
  9. Stack frame #06  pc 00052eb1  /system/lib/libdvm.so (dvmLoadNativeCode(char const*, Object*, char**)+468)  
  10. Stack frame #07  pc 0006a62d  /system/lib/libdvm.so  

第7行和第8行分别打印出了在源文件中出错的位置，和addr2line获得的结果同样。

先获取日志再分析：
这种方式和上面的方法差很少，只是获取log的来源不同。适用于应用或游戏给测试部们测试的时候，测试人员发现crash，用adb logcat保存日志文件，而后发给程序员经过ndk-stack命令分析。操做流程以下：

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  1. adb logcat > crash.log  
  2. ndk-stack -sym /Users/yangxin/Documents/devToos/java/android-ndk-r9d/samples/hello-jni/obj/local/armeabi-v7a -dump crash.log  

获得的结果和上面的方式是同样的。

==================================

咱们如何把一个java中的String改写为c中的char*

 

连接地址

/**
 *Jstring2CStr 把java中的string 转化成 c中的char数组.
 *jstring   jstr 要被转化的java string
 *char*  表明的是字符串数组名称(字符串数组的首地址)
 */
char*   Jstring2CStr(JNIEnv*   env,   jstring   jstr)
{
     char*   rtn   =   NULL;
     jclass   clsstring   =   (*env)->FindClass(env,"java/lang/String");//寻找 java里面String.class
     jstring   strencode   =   (*env)->NewStringUTF(env,"GB2312");//建立java字符串 "gb2312"
     jmethodID   mid   =   (*env)->GetMethodID(env,clsstring,   "getBytes",   "(Ljava/lang/String;)[B");//寻找到java String getbytes();
     jbyteArray   barr=   (jbyteArray)(*env)->CallObjectMethod(env,jstr,mid,strencode); // String .getByte("GB2312");
     jsize   alen   =   (*env)->GetArrayLength(env,barr); //获取长度
     jbyte*   ba   =   (*env)->GetByteArrayElements(env,barr,JNI_FALSE); //jbyteArray转为jbyte* 

     if(alen   >   0)
     {
      rtn   =   (char*)malloc(alen+1);         //"\0"
      memcpy(rtn,ba,alen);
      rtn[alen]=0;
     }
     (*env)->ReleaseByteArrayElements(env,barr,ba,0);  //释放掉
     return rtn;
}

 

 

===============================

H264 安卓编码

 

还推荐一个项目，该项目实现了编码后的数据存为本地.h264文件，方便分析，本人Fork的git地址： https://github.com/eterrao/MediaCodecEncodeH264.git

原做者git地址： https://github.com/sszhangpengfei/MediaCodecEncodeH264.git

（在此感谢拥有开源共享精神的各位朋友，由于大家我才能在学习和成长的路上少了不少坑！）

实际上MediaCodec的实现步骤基本都大同小异，可是请注意在API20之后编码器数据处理的机制有所改变，官方给出的建议以下:

连接： developer.android.com/reference/android/media/MediaCodec.html

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