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# 02 | 崩溃优化（下）：应用崩溃了，你应该如何去分析？
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在侦探漫画《名侦探柯南》中，无论柯南走到哪里都会遇到新的“案件”，这也很像程序员的“日常”，我们每天工作也会遇到各种各样的疑难问题，“崩溃”就是其中比较常见的一种问题。
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解决崩溃跟破案一样需要经验，我们分析的问题越多越熟练，定位问题就会越快越准。当然这里也有很多套路，比如对于“案发现场”我们应该留意哪些信息？怎样找到更多的“证人”和“线索”？“侦查案件”的一般流程是什么？对不同类型的“案件”分别应该使用什么样的调查方式？
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“真相永远只有一个”，崩溃也并不可怕。通过今天的学习，希望你能成为代码届的名侦探柯南。
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## 崩溃现场
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崩溃现场是我们的“第一案发现场”，它保留着很多有价值的线索。在这里我们挖掘到的信息越多，下一步分析的方向就越清晰，而不是去靠盲目猜测。
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操作系统是整个崩溃过程的“旁观者”，也是我们最重要的“证人”。一个好的崩溃捕获工具知道应该采集哪些系统信息，也知道在什么场景要深入挖掘哪些内容，从而可以更好地帮助我们解决问题。
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接下来我们具体来看看在崩溃现场应该采集哪些信息。
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1.崩溃信息
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从崩溃的基本信息，我们可以对崩溃有初步的判断。
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* 进程名、线程名。崩溃的进程是前台进程还是后台进程，崩溃是不是发生在UI线程。
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* 崩溃堆栈和类型。崩溃是属于Java崩溃、Native崩溃，还是ANR，对于不同类型的崩溃我们关注的点也不太一样。特别需要看崩溃堆栈的栈顶，看具体崩溃在系统的代码，还是我们自己的代码里面。
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Process Name: 'com.sample.crash'
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Thread Name: 'MyThread'
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java.lang.NullPointerException
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at ...TestsActivity.crashInJava(TestsActivity.java:275)
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有时候我们除了崩溃的线程，还希望拿到其他关键的线程的日志。就像上面的例子，虽然是MyThread线程崩溃，但是我也希望可以知道主线程当前的调用栈。
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2.系统信息
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系统的信息有时候会带有一些关键的线索，对我们解决问题有非常大的帮助。
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* Logcat。这里包括应用、系统的运行日志。由于系统权限问题，获取到的Logcat可能只包含与当前App相关的。其中系统的event logcat会记录App运行的一些基本情况，记录在文件/system/etc/event-log-tags中。
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```
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system logcat:
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10-25 17:13:47.788 21430 21430 D dalvikvm: Trying to load lib ...
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event logcat:
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10-25 17:13:47.788 21430 21430 I am_on_resume_called: 生命周期
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10-25 17:13:47.788 21430 21430 I am_low_memory: 系统内存不足
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10-25 17:13:47.788 21430 21430 I am_destroy_activity: 销毁 Activty
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10-25 17:13:47.888 21430 21430 I am_anr: ANR 以及原因
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10-25 17:13:47.888 21430 21430 I am_kill: APP 被杀以及原因
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* 机型、系统、厂商、CPU、ABI、Linux版本等。我们会采集多达几十个维度，这对后面讲到寻找共性问题会很有帮助。
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* 设备状态：是否root、是否是模拟器。一些问题是由Xposed或多开软件造成，对这部分问题我们要区别对待。
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3.内存信息
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OOM、ANR、虚拟内存耗尽等，很多崩溃都跟内存有直接关系。如果我们把用户的手机内存分为“2GB以下”和“2GB以上”两个桶，会发现“2GB以下”用户的崩溃率是“2GB以上”用户的几倍。
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* 系统剩余内存。关于系统内存状态，可以直接读取文件/proc/meminfo。当系统可用内存很小（低于MemTotal的 10%）时，OOM、大量GC、系统频繁自杀拉起等问题都非常容易出现。
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* 应用使用内存。包括Java内存、RSS（Resident Set Size）、PSS（Proportional Set Size），我们可以得出应用本身内存的占用大小和分布。PSS和RSS通过/proc/self/smap计算，可以进一步得到例如apk、dex、so等更加详细的分类统计。
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* 虚拟内存。虚拟内存可以通过/proc/self/status得到，通过/proc/self/maps文件可以得到具体的分布情况。有时候我们一般不太重视虚拟内存，但是很多类似OOM、tgkill等问题都是虚拟内存不足导致的。
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```
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Name: com.sample.name // 进程名
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FDSize: 800 // 当前进程申请的文件句柄个数
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VmPeak: 3004628 kB // 当前进程的虚拟内存峰值大小
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VmSize: 2997032 kB // 当前进程的虚拟内存大小
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Threads: 600 // 当前进程包含的线程个数
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```
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一般来说，对于32位进程，如果是32位的CPU，虚拟内存达到3GB就可能会引起内存申请失败的问题。如果是64位的CPU，虚拟内存一般在3～4GB之间。当然如果我们支持64位进程，虚拟内存就不会成为问题。Google Play要求 2019年8月一定要支持64位，在国内虽然支持64位的设备已经在90%以上了，但是商店都不支持区分CPU架构类型发布，普及起来需要更长的时间。
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4.资源信息
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有的时候我们会发现应用堆内存和设备内存都非常充足，还是会出现内存分配失败的情况，这跟资源泄漏可能有比较大的关系。
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* 文件句柄fd。文件句柄的限制可以通过/proc/self/limits获得，一般单个进程允许打开的最大文件句柄个数为1024。但是如果文件句柄超过800个就比较危险，需要将所有的fd以及对应的文件名输出到日志中，进一步排查是否出现了有文件或者线程的泄漏。
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```
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opened files count 812:
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0 -> /dev/null
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1 -> /dev/log/main4
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2 -> /dev/binder
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3 -> /data/data/com.crash.sample/files/test.config
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...
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```
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* 线程数。当前线程数大小可以通过上面的status文件得到，一个线程可能就占2MB的虚拟内存，过多的线程会对虚拟内存和文件句柄带来压力。根据我的经验来说，如果线程数超过400个就比较危险。需要将所有的线程id以及对应的线程名输出到日志中，进一步排查是否出现了线程相关的问题。
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```
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threads count 412:
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1820 com.sample.crashsdk
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1844 ReferenceQueueD
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1869 FinalizerDaemon
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...
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```
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* JNI。使用JNI时，如果不注意很容易出现引用失效、引用爆表等一些崩溃。我们可以通过DumpReferenceTables统计JNI的引用表，进一步分析是否出现了JNI泄漏等问题。
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5.应用信息
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除了系统，其实我们的应用更懂自己，可以留下很多相关的信息。
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* 崩溃场景。崩溃发生在哪个Activity或Fragment，发生在哪个业务中。
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* 关键操作路径。不同于开发过程详细的打点日志，我们可以记录关键的用户操作路径，这对我们复现崩溃会有比较大的帮助。
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* 其他自定义信息。不同的应用关心的重点可能不太一样，比如网易云音乐会关注当前播放的音乐，QQ浏览器会关注当前打开的网址或视频。此外例如运行时间、是否加载了补丁、是否是全新安装或升级等信息也非常重要。
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除了上面这些通用的信息外，针对特定的一些崩溃，我们可能还需要获取类似磁盘空间、电量、网络使用等特定信息。所以说一个好的崩溃捕获工具，会根据场景为我们采集足够多的信息，让我们有更多的线索去分析和定位问题。当然数据的采集需要注意用户隐私，做到足够强度的加密和脱敏。
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## 崩溃分析
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有了这么多现场信息之后，我们可以开始真正的“破案”之旅了。绝大部分的“案件”只要我们肯花功夫，最后都能真相大白。不要畏惧问题，经过耐心和细心地分析，总能敏锐地发现一些异常或关键点，并且还要敢于怀疑和验证。下面我重点给你介绍崩溃分析“三部曲”。
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第一步：确定重点
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确认和分析重点，关键在于在日志中找到重要的信息，对问题有一个大致判断。一般来说，我建议在确定重点这一步可以关注以下几点。
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**1\. 确认严重程度**。解决崩溃也要看性价比，我们优先解决Top崩溃或者对业务有重大影响，例如启动、支付过程的崩溃。我曾经有一次辛苦了几天解决了一个大的崩溃，但下个版本产品就把整个功能都删除了，这令我很崩溃。
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**2\. 崩溃基本信息**。确定崩溃的类型以及异常描述，对崩溃有大致的判断。一般来说，大部分的简单崩溃经过这一步已经可以得到结论。
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* Java崩溃。Java崩溃类型比较明显，比如NullPointerException是空指针，OutOfMemoryError是资源不足，这个时候需要去进一步查看日志中的 “内存信息”和“资源信息”。
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* Native崩溃。需要观察signal、code、fault addr等内容，以及崩溃时Java的堆栈。关于各signal含义的介绍，你可以查看[崩溃信号介绍](http://www.mkssoftware.com/docs/man5/siginfo_t.5.asp)。比较常见的是有SIGSEGV和SIGABRT，前者一般是由于空指针、非法指针造成，后者主要因为ANR和调用abort() 退出所导致。
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* **ANR**。我的经验是，先看看主线程的堆栈，是否是因为锁等待导致。接着看看ANR日志中iowait、CPU、GC、system server等信息，进一步确定是I/O问题，或是CPU竞争问题，还是由于大量GC导致卡死。
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**3\. Logcat**。Logcat一般会存在一些有价值的线索，日志级别是Warning、Error的需要特别注意。从Logcat中我们可以看到当时系统的一些行为跟手机的状态，例如出现ANR时，会有“am\_anr”；App被杀时，会有“am\_kill”。不同的系统、厂商输出的日志有所差别，**当从一条崩溃日志中无法看出问题的原因，或者得不到有用信息时，不要放弃，建议查看相同崩溃点下的更多崩溃日志。**
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**4\. 各个资源情况**。结合崩溃的基本信息，我们接着看看是不是跟 “内存信息” 有关，是不是跟“资源信息”有关。比如是物理内存不足、虚拟内存不足，还是文件句柄fd泄漏了。
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无论是资源文件还是Logcat，内存与线程相关的信息都需要特别注意，很多崩溃都是由于它们使用不当造成的。
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第二步：查找共性
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如果使用了上面的方法还是不能有效定位问题，我们可以尝试查找这类崩溃有没有什么共性。找到了共性，也就可以进一步找到差异，离解决问题也就更进一步。
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机型、系统、ROM、厂商、ABI，这些采集到的系统信息都可以作为维度聚合，共性问题例如是不是因为安装了Xposed，是不是只出现在x86的手机，是不是只有三星这款机型，是不是只在Android 5.0的系统上。应用信息也可以作为维度来聚合，比如正在打开的链接、正在播放的视频、国家、地区等。
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找到了共性，可以对你下一步复现问题有更明确的指引。
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第三步：尝试复现
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如果我们已经大概知道了崩溃的原因，为了进一步确认更多信息，就需要尝试复现崩溃。如果我们对崩溃完全没有头绪，也希望通过用户操作路径来尝试重现，然后再去分析崩溃原因。
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“只要能本地复现，我就能解”，相信这是很多开发跟测试说过的话。有这样的底气主要是因为在稳定的复现路径上面，我们可以采用增加日志或使用Debugger、GDB等各种各样的手段或工具做进一步分析。
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回想当时在开发Tinker的时候，我们遇到了各种各样的奇葩问题。比如某个厂商改了底层实现、新的Android系统实现有所更改，都需要去Google、翻源码，有时候还需要去抠厂商的ROM或手动刷ROM。这个痛苦的经历告诉我，很多疑难问题需要我们耐得住寂寞，反复猜测、反复发灰度、反复验证。
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疑难问题：系统崩溃
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系统崩溃常常令我们感到非常无助，它可能是某个Android版本的bug，也可能是某个厂商修改ROM导致。这种情况下的崩溃堆栈可能完全没有我们自己的代码，很难直接定位问题。针对这种疑难问题，我来谈谈我的解决思路。
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**1\. 查找可能的原因**。通过上面的共性归类，我们先看看是某个系统版本的问题，还是某个厂商特定ROM的问题。虽然崩溃日志可能没有我们自己的代码，但通过操作路径和日志，我们可以找到一些怀疑的点。
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**2\. 尝试规避**。查看可疑的代码调用，是否使用了不恰当的API，是否可以更换其他的实现方式规避。
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**3\. Hook解决**。这里分为Java Hook和Native Hook。以我最近解决的一个系统崩溃为例，我们发现线上出现一个Toast相关的系统崩溃，它只出现在Android 7.0的系统中，看起来是在Toast显示的时候窗口的token已经无效了。这有可能出现在Toast需要显示时，窗口已经销毁了。
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android.view.WindowManager$BadTokenException:
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at android.view.ViewRootImpl.setView(ViewRootImpl.java)
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at android.view.WindowManagerGlobal.addView(WindowManagerGlobal.java)
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at android.view.WindowManagerImpl.addView(WindowManagerImpl.java4)
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at android.widget.Toast$TN.handleShow(Toast.java)
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```
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为什么Android 8.0的系统不会有这个问题？在查看Android 8.0的源码后我们发现有以下修改：
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```
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try {
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mWM.addView(mView, mParams);
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trySendAccessibilityEvent();
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} catch (WindowManager.BadTokenException e) {
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/* ignore */
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}
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```
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考虑再三，我们决定参考Android 8.0的做法，直接catch住这个异常。这里的关键在于寻找Hook点，这个案例算是相对比较简单的。Toast里面有一个变量叫mTN，它的类型为handler，我们只需要代理它就可以实现捕获。
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如果你做到了我上面说的这些，**95%以上的崩溃都能解决或者规避，大部分的系统崩溃也是如此**。当然总有一些疑难问题需要依赖到用户的真实环境，我们希望具备类似动态跟踪和调试的能力。专栏后面还会讲到xlog日志、远程诊断、动态分析等高级手段，可以帮助我们进一步调试线上疑难问题，敬请期待。
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崩溃攻防是一个长期的过程，我们希望尽可能地提前预防崩溃的发生，将它消灭在萌芽阶段。这可能涉及我们应用的整个流程，包括人员的培训、编译检查、静态扫描工作，还有规范的测试、灰度、发布流程等。
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而崩溃优化也不是孤立的，它跟我们后面讲到的内存、卡顿、I/O等内容都有关。可能等你学完整个课程后，再回头来看会有不同的理解。
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## 总结
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今天我们介绍了崩溃问题的一些分析方法、特殊技巧、以及疑难和常见问题的解决方法。当然崩溃分析要具体问题具体分析，不同类型的应用侧重点可能也有所不同，我们不能只局限在上面所说的一些方法。
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讲讲自己的一些心得体会，在解决崩溃特别是一些疑难问题时，总会觉得患得患失。有时候解了一个问题，发现其他问题也跟“开心消消乐”一样消失了。有时候有些问题“解不出来郁闷，解出来更郁闷”，可能只是一个小的代码疏忽，换来了一个月的青春和很多根白头发。
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## 课后作业
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在崩溃的长期保卫战中，你肯定有一些经典的漂亮战役，希望可以拿出来跟其他同学分享。当然也会有一些百思不得其解的问题，今天的课后作业是分享你破解崩溃问题的思路和方法，总结一下通过Sample的练习有什么收获。
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如果想向崩溃发起挑战，那么Top 20崩溃就是我们无法避免的对手。在这里面会有不少疑难的系统崩溃问题，TimeoutException就是其中比较经典的一个。
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java.util.concurrent.TimeoutException:
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android.os.BinderProxy.finalize() timed out after 10 seconds
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at android.os.BinderProxy.destroy(Native Method)
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at android.os.BinderProxy.finalize(Binder.java:459)
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今天的[Sample](http://github.com/AndroidAdvanceWithGeektime/Chapter02)提供了一种“完全解决”TimeoutException的方法，主要是希望你可以更好地学习解决系统崩溃的套路。
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1.通过源码分析。我们发现TimeoutException是由系统的FinalizerWatchdogDaemon抛出来的。
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2.寻找可以规避的方法。尝试调用了它的Stop()方法，但是线上发现在Android 6.0之前会有线程同步问题。
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3.寻找其他可以Hook的点。通过代码的依赖关系，发现一个取巧的Hook点。
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最终代码你可以参考Sample的实现，但是建议只在灰度中使用。这里需要提的是，虽然有一些黑科技可以帮助我们解决某些问题，但对于黑科技的使用我们需要慎重，比如有的黑科技对保活进程频率没有做限制，可能会导致系统卡死。
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欢迎你点击“请朋友读”，把今天的内容分享给好友，邀请他一起学习。最后别忘了在评论区提交今天的作业，我也为认真完成作业的同学准备了丰厚的“[学习加油礼包](http://time.geekbang.org/column/article/70250)”，期待与你一起切磋进步哦。
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