Сбои и ошибки anr

Время на прочтение
4 мин

Количество просмотров 26K

ANR (Application Not Responding) — ошибка, которая возникает, когда приложение не отвечает. В итоге открывается диалоговое окно, предлагающее пользователю подождать или закрыть приложение.

Условия возникновения ANR

• Входные события (кнопки и сенсорные события) не обрабатываются в течение 5 секунд;
• BroadcastReceiver (onRecieve()) не был обработан в течение указанного времени (foreground — 10 с, background — 60 с);
• ContentProvider не завершен в течение 10 секунд.

Обычно основной поток блокируется.

Если вы читали мои статьи, то наверно уже привыкли к тому, что мы лезет в исходный код. Так что давайте посмотрим как выглядит ANR под капотом.

Класс AppErrors занимается обработкой не только ANR, но и других ошибок, которые могут возникнуть в приложении, включая crash. Метод handleShowAnrUi() как раз и открывает это страшное для многих разработчиков и пользователей окно, отображающее ANR.

class AppErrors {
    ...
    
    void handleShowAnrUi(Message msg) {
        Dialog dialogToShow = null;
        synchronized (mService) {
            AppNotRespondingDialog.Data data = (AppNotRespondingDialog.Data) msg.obj;
            final ProcessRecord proc = data.proc;
            if (proc == null) {
                Slog.e(TAG, "handleShowAnrUi: proc is null");
                return;
            }
            if (proc.anrDialog != null) {
                Slog.e(TAG, "App already has anr dialog: " + proc);
                MetricsLogger.action(mContext, MetricsProto.MetricsEvent.ACTION_APP_ANR,
                        AppNotRespondingDialog.ALREADY_SHOWING);
                return;
            }

            Intent intent = new Intent("android.intent.action.ANR");
            if (!mService.mProcessesReady) {
                intent.addFlags(Intent.FLAG_RECEIVER_REGISTERED_ONLY
                        | Intent.FLAG_RECEIVER_FOREGROUND);
            }
            mService.broadcastIntentLocked(null, null, intent,
                    null, null, 0, null, null, null, AppOpsManager.OP_NONE,
                    null, false, false, MY_PID, Process.SYSTEM_UID, 0 /* TODO: Verify */);

            boolean showBackground = Settings.Secure.getInt(mContext.getContentResolver(),
                    Settings.Secure.ANR_SHOW_BACKGROUND, 0) != 0;
            if (mService.canShowErrorDialogs() || showBackground) {
                dialogToShow = new AppNotRespondingDialog(mService, mContext, data);
                proc.anrDialog = dialogToShow;
            } else {
                MetricsLogger.action(mContext, MetricsProto.MetricsEvent.ACTION_APP_ANR,
                        AppNotRespondingDialog.CANT_SHOW);
                // Just kill the app if there is no dialog to be shown.
                mService.killAppAtUsersRequest(proc, null);
            }
        }
        // If we've created a crash dialog, show it without the lock held
        if (dialogToShow != null) {
            dialogToShow.show();
        }
    }

...

Однако, ANR начинается не здесь. Как я и говорила выше, одна из первых причин возникновения этой ошибки — это задержка входного события, которая составляет 5 секунд. Недолгим поиском мы можем найти где задается это значение.

namespace android {
// Default input dispatching timeout if there is no focused application or paused window
// from which to determine an appropriate dispatching timeout.
const nsecs_t DEFAULT_INPUT_DISPATCHING_TIMEOUT = 5000 * 1000000LL; // 5 sec

Теперь мы можем посмотреть в коде, где вызывается нативная часть. Это происходит в классе InputManagerService.

    // Native callback.
    private long notifyANR(InputApplicationHandle inputApplicationHandle,
            InputWindowHandle inputWindowHandle, String reason) {
        return mWindowManagerCallbacks.notifyANR(
                inputApplicationHandle, inputWindowHandle, reason);
    }

А вот и mWindowManagerCallbacks в InputMonitor:

        if (appWindowToken != null && appWindowToken.appToken != null) {
            // Notify the activity manager about the timeout and let it decide whether
            // to abort dispatching or keep waiting.
            final AppWindowContainerController controller = appWindowToken.getController();
            final boolean abort = controller != null
                    && controller.keyDispatchingTimedOut(reason,
                            (windowState != null) ? windowState.mSession.mPid : -1);
            if (!abort) {
                // The activity manager declined to abort dispatching.
                // Wait a bit longer and timeout again later.
                return appWindowToken.mInputDispatchingTimeoutNanos;
            }
        } else if (windowState != null) {
            try {
                // Notify the activity manager about the timeout and let it decide whether
                // to abort dispatching or keep waiting.
                long timeout = ActivityManager.getService().inputDispatchingTimedOut(
                        windowState.mSession.mPid, aboveSystem, reason);
                if (timeout >= 0) {
                    // The activity manager declined to abort dispatching.
                    // Wait a bit longer and timeout again later.
                    return timeout * 1000000L; // nanoseconds
                }
            } catch (RemoteException ex) {
            }
        }
        return 0; // abort dispatching
    }

Давайте посмотрим внимательнее на inputDispatchingTimedOut(). Тут как раз мы и показываем сообщение через ActivityManager об истечении времени ожидания и даем пользователю решить, следует ли отменить действие или продолжить ожидание. И именно в ActivityManagerService и вызывается AppErrors в случае возникновения crash или ANR.

  private boolean makeAppCrashingLocked(ProcessRecord app,
            String shortMsg, String longMsg, String stackTrace) {
        app.crashing = true;
        app.crashingReport = generateProcessError(app,
                ActivityManager.ProcessErrorStateInfo.CRASHED, null, shortMsg, longMsg, stackTrace);
        startAppProblemLocked(app);
        app.stopFreezingAllLocked();
        return handleAppCrashLocked(app, shortMsg, longMsg, stackTrace);
    }
    private void makeAppNotRespondingLocked(ProcessRecord app,
            String activity, String shortMsg, String longMsg) {
        app.notResponding = true;
        app.notRespondingReport = generateProcessError(app,
                ActivityManager.ProcessErrorStateInfo.NOT_RESPONDING,
                activity, shortMsg, longMsg, null);
        startAppProblemLocked(app);
        app.stopFreezingAllLocked();
    }

Основные причины ANR

• Блокировка ввода/вывода
• Перегрузка сети
• Блокировка потоков
• Бесконечный цикл
• Бизнес-логика выполняется слишком долго

Как избежать ANR

• Главный поток пользовательского интерфейса выполняет логику, связанную только с пользовательским интерфейсом;
• Сложные вычисления (например, операции с базой данных, операции ввода-вывода, сетевые операции и т.д.) производятся в отдельном потоке;
• Используйте Handler для взаимодействия между потоком пользовательского интерфейса и рабочим потоком;
• Используйте RxJava и т.д. для обработки асинхронных операций.

Как поймать ANR

• Информация об ANR может храниться в файле /data/anr/traces.txt, либо по другому пути /data/anr/anr_*. Получить ее можно с помощью следующих команд:

  adb root
  adb shell ls /data/anr
  adb pull /data/anr/<filename>

• Использовать проект с открытым исходным кодом ANR-WatchDog для обнаружения ANR
• См. Как избежать ANR

P.S. Все подборки я публикую в телеграм канале @paradisecurity.

Приложение отвечает: как мы уменьшили количество ANR-ошибок в шесть раз. Часть 1, про сбор данных +12

Пожалуй, одна из худших проблем, которая может случиться с вашим приложением, — ошибка ANR (Application Not Responding), когда приложение не отвечает. Если таких ошибок много, они могут негативно влиять не только на пользовательский опыт, но и на позицию в выдаче Google Play и фичеринг. 

В начале прошлого года количество ANRs в приложении Badoo превышало порог “Bad Behaviour” в Google Play. Поэтому мы собрали команду для решения этой проблемы и потратили несколько месяцев, экспериментируя с разными подходами. В результате мы смогли уменьшить количество таких ошибок более чем в шесть раз.

В этой серии из двух статей я расскажу о том, как нам это удалось, что дало наибольший эффект и как вы можете использовать эти подходы в своём приложении.

В первой части мы поговорим об основах: что представляет собой ошибка ANR и как её лучше отслеживать. Если вы уже знакомы с этой темой, предлагаю перейти ко второй части, в которой я расскажу о наших способах решения этой проблемы.

Что такое ошибка ANR?

Обычно любое приложение с графическим интерфейсом выполняет все связанные с ним операции и отрисовку в отдельном UI-потоке исполнения. Android не исключение: здесь в главном потоке приложения выполняется цикл, отвечающий за все действия с интерфейсом:

При использовании этого цикла крайне важно не выполнять длительные операции, потому что это напрямую повлияет на отзывчивость приложения. Если в главном потоке выполнять слишком много действий, это может привести к снижению частоты кадров или даже к зависаниям интерфейса:

Чтобы как-то идентифицировать такие ситуации, в Android ввели понятие ANR, с помощью которого система сообщает, что приложение зависло. Вот что об этом говорится в официальной документации:

Когда UI-поток Android-приложения блокируется слишком долго, выдаётся ошибка Application Not Responding (ANR).

ANR выдаётся, когда приложение находится в одном из этих состояний:

— на переднем плане находится Activity, приложение в течение пяти секунд не отвечает на входящие события или BroadcastReceiver, например нажатия на кнопки или касания экрана;

— на переднем плане нет Activity, ваш BroadcastReceiver не закончил исполнение в течение длительного времени.

Если ANR случается, когда на переднем плане находится Activity вашего приложения, Android показывает диалоговое окно с предложением закрыть приложение или подождать.

Довольно легко принудительно вызвать ANR, написав Thread.sleep() в любом обработчике интерфейса, например обработчик нажатия кнопки. После нажатия на кнопку вы увидите примерно следующее:

Наличие ошибок ANR в вашем приложении не только влияет на опыт его использования, но и, согласно документации Google, может повлиять на позицию в поисковой выдаче и продвижение в Google Play.

Чтобы снизить вероятность возникновения ANR, нужно всего лишь избегать выполнения длительных операций в главном потоке. Звучит вроде бы просто, но иногда не так легко определить корневую проблему, которая приводит к таким ошибкам. Поэтому довольно важно иметь хорошую систему мониторинга и репортинга ANR-ошибок.

Давайте посмотрим, какие существуют способы отладки ANR-ошибок и какие инструменты могут быть в этом полезны.

Отслеживание ANR

Локальный анализ

Самый простой случай — если у вас есть возможность стабильно воспроизводить ANR-проблему локально. Существует довольно много инструментов, которые могут помочь вам быстро найти источник проблемы.

Первое, что можно сделать, — это проверить дамп стек-трейсов для всех потоков (thread dump). Когда приложение перестает отвечать, Android создаёт дамп всех текущих потоков, который может помочь в анализе проблемы. Обычно он находится в директории /data/anr/, точный путь можно найти в Logcat сразу после сообщения об ошибке ANR.

Дамп потоков содержит стек-трейсы: вы увидите, в каком состоянии был каждый поток (например, какая строка выполнялась в конкретный момент времени). По сути, это состояние приложения на момент создания дампа.

Чаще всего причина возникновения ANR обнаруживается в стек-трейсе главного потока скорее всего, код в этом месте выполняется слишком долго. Если информации из этого стек-трейса будет недостаточно, можно попробовать обратиться к довольно неплохой документации от Google, где описываются основные причины, способы диагностирования и решения проблемы ANR.

Отслеживание с помощью Google Play

Google Play автоматически отправляет отчёты об ошибках ANR, если у пользователя включена такая опция. В консоли Google Play есть несколько метрик и инструментов для анализа ANR.

Во-первых, можно увидеть агрегированные графики с общим количеством ANR-ошибок за день. Также есть такая метрика, как ANR rate — отношение количества сессий за день, в которых возникала хотя бы одна ANR-ошибка, к общему количеству сессий за сутки. Для этой метрики задан порог в 0,47%, превышение которого считается «неудовлетворительным поведением» (“Bad Behaviour”) и может плохо повлиять на позицию приложения в Google Play. 

Во-вторых, можно открывать отдельные отчёты об ANR-ошибках, сгруппированные по схожести на основе стек-трейса. Основные группы находятся в разделе Android Vitals. И это, вероятно, наиболее полезный раздел для выявления самых частых причин возникновения ANR-ошибок в вашем приложении.

Если вы активно используете консоль Google Play, вы могли заметить некоторые её недостатки. Например, к отчётам нельзя прикрепить дополнительную информацию, такую как логи для отладки. Также невозможно настроить логику группировки отчётов. Иногда система помещает в одну группу ошибки, возникшие по разным причинам, а иногда раскидывает по разным группам ошибки, у которых причина одна.

Всё это иногда затрудняет определение основных ошибок и поиск изначальных проблем. Что же можно сделать для улучшения ситуации?

Скачивание данных из Google Play

Для решения проблемы с логикой группировки можно попробовать скачать сырые отчёты об ANR-ошибках из Google Play для последующего ручного анализа. Раньше была возможность выгрузить эти данные из Google Cloud Storage, но несколько лет назад Google перестала поддерживать этот функционал:

Однако всё ещё можно просматривать отдельные отчёты в консоли. Но как нам экспортировать тысячи отчётов, не потратив при этом кучу времени на рутинную работу?

Существует много способов автоматизировать сбор информации с сайтов. Самый правильный и простой — получение данных через API, но, к сожалению, Google не предоставляет публичный API для получения отчётов. Одно из решений — эмулировать пользовательское поведение, автоматически кликая на ссылки и кнопки в браузере и сохраняя отображающийся текст.

Веб-скрапер можно реализовать с помощью популярного инструмента Selenium, который предоставляет простой интерфейс для взаимодействия с веб-страницами. Изначально он предназначался для создания автоматизированных тестов для веб-приложений и доступен на разных языках, включая Java и Kotlin.

Мы реализовали скрапер на Selenium и получили сырые отчёты об ANR-ошибках для одного из релизов. Благодаря этому нам удалось проанализировать их так, как не получилось бы сделать с помощью встроенных в консоль Google Play инструментов. Например, просто поискав в отчётах по ключевым словам “Application.onCreate”, мы обнаружили, что около 60% ошибок произошло во время выполнения метода Application.onCreate. При этом в консоли Google Play нет возможности получить такую информацию, так как отчёты разбиты по группам.

Внутренняя аналитика

Другой способ сбора дополнительных данных и проведения расширенного анализа заключается в настройке собственного репортинга ANR-ошибок. В прошлом мы уже экспериментировали с решением похожих проблем, настраивая репортинг крашей. Для того чтобы проводить анализ падений приложения, мы создали внутренний инструмент Gelato.

Его функциональность схожа с возможностями других инструментов для краш-репортинга, таких как Firebase Crashlytics и App Center, но ещё и позволяет нам полностью контролировать сохраняемые данные, менять логику группировки и применять сложную фильтрацию:

Мы решили отслеживать в Gelato ещё и ANR-ошибки в надежде, что это поможет нам в поиске их причин. Для этого нам нужно было знать, когда приложение перестаёт отвечать. В Android 11 появился новый API, предоставляющий информацию о недавних причинах завершения процесса, но у большинства наших пользователей установлены более ранние версии ОС, поэтому нам требовалось найти другое решение.

И мы нашли простой способ, который часто используется для отслеживания зависаний главного потока исполнения: запустить watchdog-поток, который периодически будет пытаться выполнить задачу в главном потоке. Если задача не выполняется за определённый промежуток времени, то можно сохранить дамп текущего состояния потоков и отправить его в наш инструмент для анализа отчётов о падениях:

Такую логику реализует, например, библиотека, которой мы воспользовались для реализации репортинга в Gelato. Это позволило нам проводить более глубокий анализ данных и лучше интегрировать этот инструмент в нашу инфраструктуру. Например, теперь мы можем сравнивать зависания главного потока в разных вариантах в ходе A/B-тестирования.

Вот пример отчёта в нашей системе:

Полезный совет: собирайте и отправляйте вместе с отчётом лог событий аналитики. Иногда это даёт возможность буквально пошагово воспроизвести проблему. 

Если у вас нет своего решения для сбора отчётов о падениях приложения, вы можете настроить репортинг и в сторонние инструменты. Например, можно отправлять ANR-ошибки в App Center или Firebase Crashlytics, так как они предоставляют API для отправки кастомных крашей.

Но помните, что все эти отчёты нельзя считать полной альтернативой ANR-отчётам в Google Play (как мы говорили выше, в Android немного другие правила определения таких ошибок). Но в любом случае это может помочь получить общее представление об основных проблемах. Вполне вероятно, что если генерируется много отчётов о зависании главного потока исполнения в какой-то части вашего приложения, то в ней происходят и ANR-ошибки. 

В завершение

Мы обсудили, что представляют собой ANR-ошибки и как их можно отслеживать. Во второй части статьи я расскажу о наших подходах к снижению ANR rate и о том, что из этого получилось.

Ссылки

1. Android Vitals в Google Play

2. Отладка ANR

3. API для получения причин завершения процесса

4. Фреймворк для тестирования веб-страниц

5. Библиотека для определения зависаний