Android排查和定位线程阻塞问题

Shu Han

于 2025-03-06 16:22:57 发布

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在 Android 上排查进程的线程阻塞问题，可以通过以下步骤结合 ADB 工具和系统级命令进行诊断。以下是一个系统化的排查指南：

一、快速确认线程状态

1. 查看进程的所有线程及 CPU 占用

通过 top 或 ps 命令观察线程的 CPU 和状态：

# 查看进程 489 的所有线程及 CPU 使用率
adb shell "top -H -p 489"

# 或过滤线程信息
adb shell "ps -T -p 489"

关键字段：
- PID（进程ID）和 TID（线程ID）
- S（状态）：R=运行中，S=睡眠，D=不可中断的睡眠（通常为 I/O 阻塞），Z=僵尸进程
- %CPU：长时间高占用可能是计算阻塞，0% 可能为等待锁或 I/O

2. 获取线程的 Java/Native 堆栈

生成线程堆栈快照，检查阻塞位置：

# 触发线程堆栈转储（需要进程有响应）
adb shell kill -3 489

# 从设备拉取堆栈文件（路径因系统而异，通常为 /data/anr/traces.txt 或 /data/tombstones/）
adb pull /data/anr/traces.txt

分析重点：
- 查找状态为 BLOCKED 或 WAITING 的线程。
- 检查是否有锁竞争（如 waiting on <0x12345678> 或 locked <0x12345678>）。

二、深入诊断阻塞原因

1. 检查线程的内核态堆栈

查看线程在内核中的阻塞点（需 root）：

# 列出进程的所有线程
adb shell "ls /proc/489/task/"

# 查看某个线程的内核堆栈（替换 [TID] 为实际线程ID）
adb shell "cat /proc/489/task/[TID]/stack"

常见阻塞场景：
- futex_wait_queue_me：用户态锁竞争。
- epoll_wait：I/O 多路复用等待。
- io_schedule：等待 I/O 操作完成。

2. 使用 `strace` 跟踪系统调用（需 root）

监控线程的系统调用，定位阻塞的源头：

# 附加到目标线程（替换 [TID] 为实际线程ID）
adb shell "strace -p [TID] -f -tt -T"

关键观察点：
- 长时间卡在 read/write：可能为 I/O 阻塞。
- 频繁 futex 调用：锁竞争或条件变量等待。
- poll/select/epoll：网络或文件描述符等待。

3. 检查文件描述符和网络连接

确认线程是否因 I/O 或网络操作阻塞：

# 查看进程打开的文件描述符
adb shell "ls -l /proc/489/fd/"

# 检查网络连接状态
adb shell "netstat -anp | grep 489"

三、常见阻塞场景及解决方向

1. 锁竞争（Lock Contention）

现象：线程状态为 BLOCKED，堆栈显示 waiting on <lock>。
解决：检查代码中的同步块（synchronized）、ReentrantLock 或 pthread_mutex。

2. I/O 阻塞

现象：线程状态为 RUNNABLE 但 CPU 占用低，内核堆栈显示 io_schedule。
解决：检查文件读写、网络请求（如未使用非阻塞 I/O）。

3. 死锁（Deadlock）

现象：多个线程互相等待对方持有的锁。
解决：从堆栈中找到循环等待的锁链，优化锁顺序。

4. 主线程阻塞（ANR）

现象：主线程执行耗时操作（如数据库、网络请求）。
解决：将耗时任务移至子线程，使用 AsyncTask 或 HandlerThread。

四、自动化工具辅助

1. Android Profiler

在 Android Studio 中使用 CPU Profiler，录制方法调用轨迹，定位耗时操作。
使用 Network Profiler 检查网络请求阻塞。

2. Systrace

生成系统级跟踪报告：

adb shell "atrace -b 32768 -t 10 sched gfx view wm am" > trace.html

分析线程调度延迟和锁信息。

五、总结步骤

快速定位可疑线程：通过 top/ps 查看线程状态和 CPU。
捕获堆栈：使用 kill -3 或 traces.txt 分析阻塞点。
内核级诊断：查看 /proc/[tid]/stack 和 strace。
结合代码和日志：根据堆栈信息回溯代码逻辑。

通过以上方法，你可以逐步缩小范围，确定线程阻塞的具体原因。如果需要更具体的分析，可以提供线程堆栈片段或代码上下文！