Java、Android的异常处理原理&Android(安卓)Crash捕获、分发及处理原理+实战详解
Java异常及异常处理
我们首先来看Java的异常及异常处理。
Java异常分类
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可查的异常（checked exceptions）： 编译器要求必须处置的异常（使用 try…catch…finally 或者 throws ）。在方法中要么用try-catch语句捕获它并处理，要么用 throws 子句声明抛出它，否则编译不会通过。除了RuntimeException及其子类以外，其他的Exception类及其子类都属于可查异常。
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不可查的异常（unchecked exceptions）：包括运行时异常（RuntimeException与其子类）和错误（Error）。在编译时，不会提示和发现这样的异常，不要求在程序处理这些异常。
UncaughtExceptionHandler
Thread中存在两个UncaughtExceptionHandler：
- 一个是静态的defaultUncaughtExceptionHandler：来自所有线程中的Exception在抛出并且未捕获的情况下，都会从此路过。进程fork的时候设置的就是这个静态的defaultUncaughtExceptionHandler，管辖范围为整个进程。
- 另一个是非静态uncaughtExceptionHandler：为单个线程设置一个属于线程自己的uncaughtExceptionHandler，辖范围比较小。
Thread类的异常处理变量声明：
//成员变量，线程独有的 // null unless explicitly set private volatile UncaughtExceptionHandler uncaughtExceptionHandler; //静态变量，用于所有线程 // null unless explicitly set private static volatile UncaughtExceptionHandler defaultUncaughtExceptionHandler;当一个线程由于未捕获异常即将终止时，Java虚拟机将使用Thread的getuncaughtexceptionhandler()方法查询线程的uncaughtException处理程序，并调用处理程序的uncaughtException方法，将线程和异常作为参数传递。一个线程如果没有设置uncaughtExceptionHandler，将使用线程所在的线程组来处理这个未捕获异常。线程组ThreadGroup实现了UncaughtExceptionHandler，所以可以用来处理未捕获异常。
ThreadGroup实现的uncaughtException如下：
public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) { if (parent != null) { parent.uncaughtException(t, e); } else { Thread.UncaughtExceptionHandler ueh = Thread.getDefaultUncaughtExceptionHandler(); if (ueh != null) { ueh.uncaughtException(t, e); } else if (!(e instanceof ThreadDeath)) { System.err.print("Exception in thread \"" + t.getName() + "\" "); e.printStackTrace(System.err); } } }线程组处理未捕获异常的逻辑是：
- 首先将异常消息通知给父线程组处理。
- 否则，尝试利用一个默认的defaultUncaughtExceptionHandler来处理异常。
- 如果没有默认的异常处理器则将错误信息输出到System.err。
Android中异常（Crash）处理和捕获
在Android中，运行时异常（属于不可查的异常），如果没有在try-catch语句捕获并处理，就会产生Crash，导致程序崩溃。
Crash是App稳定性的一个重要指标，大量的Crash是非常差的用户体验，会导致用户的流失。Crash发生之后，我们应该及时处理并解决，然后发版对其进行修复。
那么，问题来了，我们想要解决Crash，但是Crash发生在用户手机上，我们如何能拿到我们想要的错误信息呢？
Android中添加全局的Crash监控实战
在Android中，我们同样可以使用UncaughtExceptionHandler来添加运行时异常的回调，来监控Crash的发生。
1. 创建一个自定义UncaughtExceptionHandler类
public class CrashHandler implements Thread.UncaughtExceptionHandler { @Override public void uncaughtException(Thread thread, Throwable ex) { //回调函数，处理异常 //在这里将崩溃日志读取出来，然后保存到SD卡，或者直接上传到日志服务器 //如果我们也想继续调用系统的默认处理，可以先把系统UncaughtExceptionHandler存下来，然后在这里调用。 }}2. 设置全局监控
CrashHandler crashHandler = new CrashHandler();Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler(crashHandler);完成以上2个步骤，我们就可以实现全局的Crash监控了。这里所说的全局，是指针对整个进程生效。
Android系统中Crash的处理、分发逻辑
上面我们了解了怎么在Android中捕获Crash，实现Crash的监控、上报。那么，在Android中，系统是如何处理、分发Crash的呢？
异常处理的注册
App启动时，会通过zygote进程fork一个进程，然后创建VM虚拟机，然后会调用到zygoteInit进行初始化工作。
zygoteInit方法
frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java的zygoteInit方法：
public static final Runnable zygoteInit(int targetSdkVersion, String[] argv, ClassLoader classLoader) { …… RuntimeInit.commonInit(); …… }zygoteInit调用了RuntimeInit.commonInit()方法。
RuntimeInit.commonInit()方法
protected static final void commonInit() { if (DEBUG) Slog.d(TAG, "Entered RuntimeInit!"); /* * set handlers; these apply to all threads in the VM. Apps can replace * the default handler, but not the pre handler. */ LoggingHandler loggingHandler = new LoggingHandler(); RuntimeHooks.setUncaughtExceptionPreHandler(loggingHandler); Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler(new KillApplicationHandler(loggingHandler)); }逻辑解析：
- LoggingHandler用于处理打印日志，我们不做详细分析，感兴趣的可以自己看下。
- Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler用于注册系统默认异常处理的逻辑。
这里的RuntimeHooks.setUncaughtExceptionPreHandler方法，其实是调用了Thread的setUncaughtExceptionPreHandler方法。
Android 8.0中，Thread类增加了一个接口叫setUncaughtExceptionPreHandler，它会注册在分发异常处理时的回调，用于Android系统（平台）使用。
我们先来看异常的分发逻辑，后面再分析KillApplicationHandler中对异常的处理逻辑。
异常的分发
Thread的dispatchUncaughtException负责处理异常的分发逻辑。
Thread的dispatchUncaughtException
public final void dispatchUncaughtException(Throwable e) { // BEGIN Android-added: uncaughtExceptionPreHandler for use by platform. Thread.UncaughtExceptionHandler initialUeh = Thread.getUncaughtExceptionPreHandler(); if (initialUeh != null) { try { initialUeh.uncaughtException(this, e); } catch (RuntimeException | Error ignored) { // Throwables thrown by the initial handler are ignored } } // END Android-added: uncaughtExceptionPreHandler for use by platform. getUncaughtExceptionHandler().uncaughtException(this, e); }这里首先处理setUncaughtExceptionPreHandler注册的异常处理方法，然后在调用通过setDefaultUncaughtExceptionHandler或setUncaughtExceptionHandler方法注册的异常处理方法。
我们来看getUncaughtExceptionHandler()方法的返回值。
Thread的getUncaughtExceptionHandler()方法
public UncaughtExceptionHandler getUncaughtExceptionHandler() { return uncaughtExceptionHandler != null ? uncaughtExceptionHandler : group; }逻辑解析：
- 当uncaughtExceptionHandler不为空时，返回uncaughtExceptionHandler。uncaughtExceptionHandler是通过setUncaughtExceptionHandler方法注册异常处理Handler。
- 否则，返回group。
- 这里的group，其实就是当前线程所在的线程组。并且线程组ThreadGroup同样实现了UncaughtExceptionHandler接口。
ThreadGroup的uncaughtException
在本文第一部分，我们其实已经介绍了，这里来回顾下：
public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) { if (parent != null) { parent.uncaughtException(t, e); } else { Thread.UncaughtExceptionHandler ueh = Thread.getDefaultUncaughtExceptionHandler(); if (ueh != null) { ueh.uncaughtException(t, e); } else if (!(e instanceof ThreadDeath)) { System.err.print("Exception in thread \"" + t.getName() + "\" "); e.printStackTrace(System.err); } } }逻辑解析：
线程组处理未捕获异常的逻辑是：
- 首先将异常消息通知给父线程组处理。
- 否则，尝试利用一个默认的defaultUncaughtExceptionHandler来处理异常。
- 如果没有默认的异常处理器则将错误信息输出到System.err。
异常的处理
系统默认异常处理逻辑在KillApplicationHandler类的uncaughtException方法中，我们来看代码。
KillApplicationHandler类的uncaughtException方法
public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) { try { //确保LoggingHandler的执行 ensureLogging(t, e); // Don't re-enter -- avoid infinite loops if crash-reporting crashes. if (mCrashing) return; mCrashing = true; // Try to end profiling. If a profiler is running at this point, and we kill the // process (below), the in-memory buffer will be lost. So try to stop, which will // flush the buffer. (This makes method trace profiling useful to debug crashes.) if (ActivityThread.currentActivityThread() != null) { ActivityThread.currentActivityThread().stopProfiling(); } //调用AMS，展示弹出等逻辑 // Bring up crash dialog, wait for it to be dismissed ActivityManager.getService().handleApplicationCrash( mApplicationObject, new ApplicationErrorReport.ParcelableCrashInfo(e)); } catch (Throwable t2) { if (t2 instanceof DeadObjectException) { // System process is dead; ignore } else { try { Clog_e(TAG, "Error reporting crash", t2); } catch (Throwable t3) { // Even Clog_e() fails! Oh well. } } } finally { //杀死进程和退出虚拟机 // Try everything to make sure this process goes away. Process.killProcess(Process.myPid()); System.exit(10); } }逻辑解析：
- 调用ensureLogging(t, e)确保LoggingHandler的执行（有去重逻辑，不用担心重复执行）。
- 然后调用了ActivityManager.getService().handleApplicationCrash方法来进行处理。
- 最后调用Process.killProcess(Process.myPid())来杀死进程，并且退出VM。
AMS的handleApplicationCrash方法
我们继续来看ActivityManagerService的handleApplicationCrash方法：
位置：/frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java
public void handleApplicationCrash(IBinder app, ApplicationErrorReport.ParcelableCrashInfo crashInfo) { ProcessRecord r = findAppProcess(app, "Crash"); final String processName = app == null ? "system_server" : (r == null ? "unknown" : r.processName); handleApplicationCrashInner("crash", r, processName, crashInfo); }这里通过Application的binder，取得进程的ProcessRecord对象，然后调用handleApplicationCrashInner方法。
AMS的handleApplicationCrashInner方法
final AppErrors mAppErrors; void handleApplicationCrashInner(String eventType, ProcessRecord r, String processName, ApplicationErrorReport.CrashInfo crashInfo) { /* 处理一些错误日志相关的逻辑 */ //调用 mAppErrors.crashApplication(r, crashInfo); }这里处理一些错误日志相关的逻辑，然后调用AppErrors的crashApplication方法。
AppErrors的crashApplication方法
/frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/AppErrors.java
void crashApplication(ProcessRecord r, ApplicationErrorReport.CrashInfo crashInfo) { final int callingPid = Binder.getCallingPid(); final int callingUid = Binder.getCallingUid(); final long origId = Binder.clearCallingIdentity(); try { crashApplicationInner(r, crashInfo, callingPid, callingUid); } finally { Binder.restoreCallingIdentity(origId); } }crashApplication调用crashApplicationInner方法，处理系统的crash弹框等逻辑，这里我们就不再详细分析了，感兴趣的可以看源码了解下。
到了这里，关于系统默认的异常捕获及处理逻辑我们也就分析完成了。
Crash优化建议
Crash是App性能的一个非常重要的指标，我们要尽可能的减少Crash，增加App的稳定性，以下是几点实践经验：
- 要有可靠的Crash日志收集方式：可以自己实现，也可以集成第三方SDK来采集分析。
- 当一个Crash发生了，我们不但需要针性的解决这一个Crash，而且要考虑这一类Crash怎么去解决和预防，只有这样才能使得该类Crash真正的解决，而不是反复出现。
- 不能随意的使用try-catch，这样只会隐蔽真正的问题，要从根本上了解Crash的原因，根据原因去解决。
- 增加代码检测，预防常规可检测的代码问题的产生，预防胜于治理。
总结
这里来总结下：
- Java异常可分为：可查的异常（checked exceptions）和不可查的异常（unchecked exceptions）。
- Java中，可以通过设置Thread类的uncaughtExceptionHandler属性或静态属性defaultUncaughtExceptionHandler来设置不可查异常的回调处理。
- 在Android中，运行时异常（属于不可查的异常），如果没有在try-catch语句捕获并处理，就会产生Crash，导致程序崩溃。
- 在Android中，我们同样可以使用UncaughtExceptionHandler来添加运行时异常的回调，来监控Crash的发生。
- 通过Thread的静态方法setDefaultUncaughtExceptionHandler方法，可以注册全局的默认Crash监控。通过Thread的setUncaughtExceptionHandler方法来注册某个线程的异常监控。
- setDefaultUncaughtExceptionHandler方法和setUncaughtExceptionHandler方法有注册顺序的问题，多次注册后，只有最后一次生效。
- Android系统中，默认的Crash处理Handler，是在进程创建时，通过RuntimeInit.commonInit()方法进行注册的。
- Android 8.0中，Thread类增加了一个接口叫setUncaughtExceptionPreHandler，它会注册在分发异常处理时的回调，用于Android系统（平台）使用。
- Thread的dispatchUncaughtException负责处理异常的分发逻辑。
- Android中，异常分发顺序为：
- 首先处理setUncaughtExceptionPreHandler注册的异常处理方法；
- 然后处理线程私有的（uncaughtExceptionHandler）Handler异常处理方法；
- 如果私有Handler不存在，则处理ThreadGroup的Handler异常处理方法；
- ThreadGroup中，优先调用父线程组的处理逻辑，否则，调用通过setUncaughtExceptionHandler方法注册异常处理Handler。
- 系统默认异常处理逻辑在KillApplicationHandler类的uncaughtException方法中，系统默认Crash弹框等逻辑是通过AMS的handleApplicationCrash方法执行的。
- Crash是App性能的一个非常重要的指标，我们要尽可能的减少Crash，增加App的稳定性。
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