一、ANR 触发机制回顾
Android 应用无响应（ANR）的本质是 主线程未能按时完成关键任务，系统通过以下超时阈值触发 ANR：
- Input 事件处理：5 秒未完成。
- 前台广播处理：10 秒（有序广播）。
- Service 启动：前台 20 秒，后台 200 秒。
- ContentProvider 发布：10 秒（首次获取时）。
触发 ANR 后，系统会向目标进程发送 SIGQUIT 信号，由 signal_catcher 线程生成堆栈快照（traces.txt）。
核心问题：为何开发者无法通过常规方式（如 sigaction）监听 SIGQUIT？这与 signal_catcher 的 信号独占处理机制 密切相关。
二、signal_catcher 源码深度解析
1. 线程初始化：同步与信号监听
signal_catcher 在 ART 运行时启动时创建，通过多线程协作确保初始化顺序：
// 构造函数
SignalCatcher::SignalCatcher() {
pthread_create(&pthread_, nullptr, &Run, this); // 创建子线程
MutexLock mu(lock_);
while (thread_ == nullptr) {
cond_.Wait(); // 父线程等待子线程就绪
}
}
// 子线程入口函数
void* SignalCatcher::Run(void* arg) {
Runtime::AttachCurrentThread("Signal Catcher"); // 绑定 ART 运行时
{
MutexLock mu(lock_);
thread_ = self; // 标记子线程就绪
cond_.Broadcast(); // 唤醒父线程
}
SignalSet signals(SIGQUIT, SIGUSR1);
while (!halt_) {
int sig = signals.Wait(); // 阻塞等待信号
ProcessSignal(sig); // 处理信号
}
}
关键设计：
-
条件变量同步：父线程通过
cond_.Wait()等待子线程完成初始化。 -
信号集配置：明确监听
SIGQUIT和SIGUSR1，其他信号被忽略。
2. 信号处理核心逻辑
当 SIGQUIT 到达时，signal_catcher 调用 HandleSigQuit() 生成堆栈信息：
void HandleSigQuit() {
std::ostringstream os;
os << "----- pid " << getpid() << " -----\n";
DumpCmdLine(os); // 输出进程名（如 com.example.app）
Runtime::DumpForSigQuit(os); // 核心：生成所有线程堆栈
Output(os.str()); // 写入 tombstoned
}
void Runtime::DumpForSigQuit(std::ostream& os) {
thread_list_->SuspendAll(); // 暂停所有线程
thread_list_->Dump(os); // 遍历线程并转储堆栈
thread_list_->ResumeAll(); // 恢复线程执行
}
关键步骤：
-
线程暂停：通过
SuspendAll()暂停所有线程，确保堆栈一致性。 -
堆栈解析：对每个线程调用
Thread::DumpState()，解析 Java/Native 调用链。 -
日志写入：通过
tombstoned服务生成/data/anr/traces.txt。
3. SIGUSR1 的调试功能
SIGUSR1 用于手动触发 GC 和性能分析：
void HandleSigUsr1() {
Runtime::GetHeap()->CollectGarbage(false); // 强制 Full GC
ProfileSaver::ForceProcessProfiles(); // 保存 JIT Profile 数据
}
应用场景：
- 内存泄漏调试：通过
adb shell kill -10 <pid>手动触发 GC。 - 性能优化：保存 JIT 编译的热点方法数据，用于 AOT 优化。
三、sigaction vs. sigwait：为何开发者无法捕获 SIGQUIT？
1. sigaction：异步信号处理的局限性
开发者通常通过 sigaction 注册信号处理函数：
#include <signal.h>
void handler(int sig) { /* 处理信号 */ }
struct sigaction sa;
sa.sa_handler = handler;
sigaction(SIGQUIT, &sa, nullptr); // 注册 SIGQUIT 回调
问题：在 Android 中，此回调 不会触发！
原因：signal_catcher 通过 sigwait 独占处理 SIGQUIT，导致信号被阻塞，无法传递到应用层。
2. sigwait：同步信号处理的独占性
signal_catcher 使用 sigwait 实现同步信号处理：
sigset_t set;
sigaddset(&set, SIGQUIT);
pthread_sigmask(SIG_BLOCK, &set, nullptr); // 阻塞 SIGQUIT
// 在独立线程中等待信号
int sig;
sigwait(&set, &sig); // 阻塞直到信号到达
ProcessSignal(sig);
关键机制：
-
信号阻塞：调用
pthread_sigmask阻塞目标信号，阻止其触发默认行为或异步回调。 - 同步处理：信号被转换为同步事件，由独立线程处理，避免竞态条件。
3. 对比总结
| 特性 | sigaction |
sigwait |
|---|---|---|
| 处理方式 | 异步（中断当前线程，跳转到回调函数） | 同步（线程主动等待信号） |
| 线程安全 | 需自行保证（回调可能在任意线程执行） | 天然线程安全（信号处理在独立线程完成） |
| 信号覆盖风险 | 高（后注册的回调会覆盖前者） | 无（信号被阻塞，其他模块无法接收） |
| 适用场景 | 简单逻辑（如 SIGINT 退出） |
复杂逻辑（如 ANR 日志生成） |
| 性能影响 | 可能中断关键代码路径 | 可控（独立线程处理，无中断） |
四、开发者注意事项：为何不要监听 SIGQUIT？
信号冲突：
signal_catcher已通过sigwait独占处理SIGQUIT，开发者注册的回调无法生效。系统调试依赖：
SIGQUIT是生成 ANR 日志的关键信号，拦截会破坏系统调试能力。
五、实战：绕过限制监听 SIGQUIT
sigset_t set;
sigaddset(&set, SIGQUIT);
pthread_sigmask(SIG_UNBLOCK, &set, nullptr); // 解除阻塞
// 注册PLT Hook 拦截trace文件的write函数病将anr内容写入自定义anr文件
handleANR()
.............
// 向signal_catcher 线程发送SIGQUIT 信号
tgkill(getPid(),getSignalCatcherThreadId(),SIGQUIT)
- 注册PLT Hook 拦截trace文件的write函数病将anr内容写入自定义anr文件
- 向signal_catcher 线程发送SIGQUIT 信号,生成trace.txt，保持系统默认行为。
六、总结
signal_catcher 是 Android 系统调试能力的核心模块，其通过 同步信号处理 和 多线程协作，确保 ANR 日志的高效生成。理解其源码后，开发者应注意：
-
避免信号冲突：尊重系统对
SIGQUIT的独占使用。 - 选择高层 API：通过 Android 标准接口获取 ANR 信息。
- 掌握底层机制：在系统级开发中谨慎处理信号，确保兼容性。
通过 sigaction 与 sigwait 的对比，我们更深入理解了 Android 信号处理的底层逻辑，也为高性能应用开发提供了理论基础。
