初阶技能:Android应用运行异常如何丰富线索

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作者:iofomo   

在我们容器虚拟化产品开发过程中,时常会遇到某些应用无法启动或运行时异常崩溃的问题;让应用行为信息丰富,则能还原应用异常发生过程,对我们快速分析问题至关重要。



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2024-9-8 16:27 上传

在这里需要用到以下几个开源工具:
  • ByteHook: https://github.com/bytedance/bhook
  • ShadowHook: https://github.com/bytedance/android-inline-hook
  • Binderceptor: https://www.github.com/iofomo/binderceptor

    01. 举个栗子
    我们在做应用容器时,尝尝会遇到应用进程崩溃,通过adb抓取的日志,却只有很少的几行日志,没有其他任何信息,因此通过一些简单的方式让应用行为的痕迹还原,是我们第一步要做的事情。
    9402  9402 D AndroidRuntime: Shutting down VM
    9402  9402 I Process : Sending signal. PID: 9402 SIG: 9
    02. 打印退出痕迹
    通过拦截native函数,打印Java层的异常退出:
    import android.os;
    public class Process {
        /**
         * Returns the identifier of this process, which can be used with
         * {home.php?mod=space&uid=282837 #killProcess} and {@link #sendSignal}.
         */
            public static final native void sendSignal(int pid, int signal);
        /**
         * @hide
         * Private impl for avoiding a log message...  DO NOT USE without doing
         * your own log, or the Android Illuminati will find you some night and
         * beat you up.
         */
            @UnsupportedAppUsage(maxTargetSdk = Build.VERSION_CODES.P)
            public static final native void sendSignalQuiet(int pid, int signal);
    }
    public class Runtime {
        private static native void nativeExit(int code);
    }
    通过拦截以下函数,打印Native层的异常退出:
    void exit(int status);
    int kill(pid_t pid, int sig);
    打印调用栈:
    // 非 JNI 环境获取从当前线程获取 JNIEnv(AttachCurrentThread)
    void jni_thread_dump(JNIEnv* env) {
        jclass jcls = env->FindClass("java/lang/Thread");
        if (!jcls) return;
        jmethodID jm = env->GetStaticMethodID(jcls, "dumpStack", "()V");
        if (!jm) return;
        env->CallStaticVoidMethod(jcls, jm);
        env->ExceptionClear();
    }
    输出结果:
    5511  5511 W System.err: java.lang.Exception: Stack trace
    5511  5511 W System.err:    at java.lang.Thread.dumpStack(Thread.java:1527)
    5511  5511 W System.err:    at android.os.Process.sendSignal(Native Method)
    5511  5511 W System.err:    at android.os.Process.killProcess(Process.java:1295)
    5511  5511 W System.err:    at com.android.internal.os.RuntimeInit$KillApplicationHandler.uncaughtException(RuntimeInit.java:207)
    5511  5511 W System.err:    at java.lang.ThreadGroup.uncaughtException(ThreadGroup.java:1073)
    5511  5511 W System.err:    at java.lang.ThreadGroup.uncaughtException(ThreadGroup.java:1068)
    5511  5511 W System.err:    at java.lang.Thread.dispatchUncaughtException(Thread.java:2211)
    03. 追踪Throwable异常调用栈
    在我们常用的try ... catch语句中,异常时打印调用栈是常规操作,在这里可以拦截并打印栈日志信息。
    import java.lang;
    public class Throwable implements Serializable {
            private static native StackTraceElement[] nativeGetStackTrace(Object stackState);
        private static native Object nativeFillInStackTrace();
    }
    04. 打印VM异常调用栈
    package dalvik.system;
    /**
    * Provides a limited interface to the Dalvik VM stack. This class is mostly
    * used for implementing security checks.
    */
    public final class VMStack {
        /**
         * Retrieves the stack trace from the specified thread.
         *
         * home.php?mod=space&uid=952169 t
         *      thread of interest
         * home.php?mod=space&uid=155549 an array of stack trace elements, or null if the thread
         *      doesn't have a stack trace (e.g. because it exited)
         */
        native public static StackTraceElement[] getThreadStackTrace(Thread t);
        /**
         * Retrieves an annotated stack trace from the specified thread.
         *
         * @param t
         *      thread of interest
         * @return an array of annotated stack frames, or null if the thread
         *      doesn't have a stack trace (e.g. because it exited)
         */
        native public static AnnotatedStackTraceElement[] getAnnotatedThreadStackTrace(Thread t);
        /**
         * Retrieves a partial stack trace from the specified thread into
         * the provided array.
         *
         * @param t
         *      thread of interest
         * @param stackTraceElements
         *      preallocated array for use when only the top of stack is
         *      desired. Unused elements will be filled with null values.
         * @return the number of elements filled
         */
        native public static int fillStackTraceElements(Thread t, StackTraceElement[] stackTraceElements);
    }
    输出:
    9402  9402 W stack  : android.app.LoadedApk.makeApplication(LoadedApk.java:1554)
    9402  9402 W stack  : android.app.ActivityThread.handleBindApplication(ActivityThread.java:8522)
    9402  9402 W stack  : android.app.ActivityThread.access$2800(ActivityThread.java:311)
    9402  9402 W stack  : android.app.ActivityThread$H.handleMessage(ActivityThread.java:2889)
    9402  9402 W stack  : android.os.Handler.dispatchMessage(Handler.java:117)
    9402  9402 W stack  : android.os.Looper.loopOnce(Looper.java:205)
    9402  9402 W stack  : android.os.Looper.loop(Looper.java:293)
    9402  9402 W stack  : android.app.ActivityThread.loopProcess(ActivityThread.java:9934)
    9402  9402 W stack  : android.app.ActivityThread.main(ActivityThread.java:9923)
    9402  9402 W stack  : java.lang.reflect.Method.invoke(Native Method)
    9402  9402 W stack  : com.android.internal.os.RuntimeInit$MethodAndArgsCaller.run(RuntimeInit.java:586)
    9402  9402 W stack  : com.android.internal.os.ZygoteInit.main(ZygoteInit.java:1240)
    9402  9402 W stack  : ohos.abilityshell.HarmonyLoader.tryLoadHarmony(HarmonyLoader.java:130)
    9402  9402 W stack  : ohos.abilityshell.HarmonyApplication.tryLoadHarmony(HarmonyApplication.java:673)
    9402  9402 W stack  : ohos.abilityshell.HarmonyApplication.attachBaseContext(HarmonyApplication.java:168)
    9402  9402 W stack  : com.demo.app.DemoApp.attachBaseContext(SourceFile:1)
    9402  9402 W stack  : android.app.Application.attach(Application.java:338)
    9402  9402 W stack  : android.app.Instrumentation.newApplication(Instrumentation.java:1191)
    9402  9402 W stack  : android.app.LoadedApk.makeApplication(LoadedApk.java:1546)
    9402  9402 W stack  : android.app.ActivityThread.handleBindApplication(ActivityThread.java:8522)
    9402  9402 W stack  : android.app.ActivityThread.access$2800(ActivityThread.java:311)
    9402  9402 W stack  : android.app.ActivityThread$H.handleMessage(ActivityThread.java:2889)
    9402  9402 W stack  : android.os.Handler.dispatchMessage(Handler.java:117)
    9402  9402 W stack  : android.os.Looper.loopOnce(Looper.java:205)
    9402  9402 W stack  : android.os.Looper.loop(Looper.java:293)
    9402  9402 W stack  : android.app.ActivityThread.loopProcess(ActivityThread.java:9934)
    9402  9402 W stack  : android.app.ActivityThread.main(ActivityThread.java:9923)
    9402  9402 W stack  : java.lang.reflect.Method.invoke(Native Method)
    9402  9402 W stack  : com.android.internal.os.RuntimeInit$MethodAndArgsCaller.run(RuntimeInit.java:586)
    9402  9402 W stack  : com.android.internal.os.ZygoteInit.main(ZygoteInit.java:1240)
    05. 打印异常信息
    Android框架默认会为每个应用进程设置一个全局的异常Handler,我们可以替换掉输出打印更多内容。在这里要考虑应用自身也会设置的情况。
    Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler(new Thread.UncaughtExceptionHandler() {
        @Override
        public void uncaughtException(Thread t, Throwable e) {
              // TODO
        }
    });
    06. 打印异常传送
    Android在AMS服务中增加了一个应用向服务提交异常的接口,我们通过android.reflect.Proxy方式代{过}{滤}理IActivityManager的实例,打印输出。
    package android.app;
    // home.php?mod=space&uid=1283396 code: /frameworks/base/core/java/android/app/IActivityManager.aidl
    interface IActivityManager {
            void handleApplicationCrash(IBinder app, ApplicationErrorReport.ParcelableCrashInfo crashInfo);
    }
    // @source code: /frameworks/base/core/java/android/app/ApplicationErrorReport.java
    public class ApplicationErrorReport implements Parcelable {
        public static class CrashInfo {
            /**
             * Dump a CrashInfo instance to a Printer.
             */
            public void dump(Printer pw, String prefix) {
                pw.println(prefix + "exceptionHandlerClassName: " + exceptionHandlerClassName);
                pw.println(prefix + "exceptionClassName: " + exceptionClassName);
                pw.println(prefix + "exceptionMessage: " + exceptionMessage);
                pw.println(prefix + "throwFileName: " + throwFileName);
                pw.println(prefix + "throwClassName: " + throwClassName);
                pw.println(prefix + "throwMethodName: " + throwMethodName);
                pw.println(prefix + "throwLineNumber: " + throwLineNumber);
                pw.println(prefix + "stackTrace: " + stackTrace);
            }
        }
        public static class ParcelableCrashInfo extends CrashInfo implements Parcelable {
        }
    }
    如输出结果为:
    9402  9402 W Crash   : exceptionClassName: java.lang.IllegalStateException
    9402  9402 W Crash   : exceptionMessage: failed to attach Application, errorCode=30, errorInfo=bms service error, code is 8519969. 8519797
    9402  9402 W Crash   : throwFileName: HarmonyLoader.java
    9402  9402 W Crash   : throwClassName: ohos.abilityshell.HarmonyLoader
    9402  9402 W Crash   : throwMethodName: tryLoadHarmony
    9402  9402 W Crash   : throwLineNumber: 130
    9402  9402 W Crash   : stackTrace: java.lang.RuntimeException: Unable to instantiate application com.demo.app.DemoApp package com.demo.app: java.lang.IllegalStateException: failed to attach Application, errorCode=30, errorInfo=bms service error, code is 8519969.
    9402  9402 W Crash   :  at android.app.LoadedApk.makeApplication(LoadedApk.java:1554)
    9402  9402 W Crash   :  at android.app.ActivityThread.handleBindApplication(ActivityThread.java:8522)
    9402  9402 W Crash   :  at android.app.ActivityThread.access$2800(ActivityThread.java:311)
    9402  9402 W Crash   :  at android.app.ActivityThread$H.handleMessage(ActivityThread.java:2889)
    9402  9402 W Crash   :  at android.os.Handler.dispatchMessage(Handler.java:117)
    9402  9402 W Crash   :  at android.os.Looper.loopOnce(Looper.java:205)
    9402  9402 W Crash   :  at android.os.Looper.loop(Looper.java:293)
    9402  9402 W Crash   :  at android.app.ActivityThread.loopProcess(ActivityThread.java:9934)
    9402  9402 W Crash   :  at android.app.ActivityThread.main(ActivityThread.java:9923)
    9402  9402 W Crash   :  at com.android.internal.os.RuntimeInit$MethodAndArgsCaller.run(RuntimeInit.java:586)
    9402  9402 W Crash   :  at com.android.internal.os.ZygoteInit.main(ZygoteInit.java:1240)
    9402  9402 W Crash   : Caused by: java.lang.IllegalStateException: fail
    07. 打印Binder通信信息
    可以打印应用访问了那些系统服务。可以通过Binderceptor项目来完成。
    9402  9402 W Trace   : Binder::tgt: 0x3887b52, 3, : android.content.pm.IPackageManager
    9402  9402 W Trace   : Binder::tgt: 0xe45f2c2, 2, : android.os.IServiceManager
    9402  9402 W Trace   : Binder::tgt: 0x76c2822, 56, : com.huawei.android.view.IHwWindowManager
    9402  9417 W Trace   : Binder::tgt: 0x3887b52, 20, : android.content.pm.IPackageManager
    9402  9402 W Trace   : Binder::tgt: 0x7db76a2, 30, : android.net.IConnectivityManager
    9402  9402 W Trace   : Binder::tgt: 0x3887b52, 20, : android.content.pm.IPackageManager
    9402  9402 W Trace   : Binder::tgt: 0x3887b52, 9, : android.content.pm.IPackageManager
    9402  9402 W Trace   : Binder::tgt: 0x3887b52, 95, : android.content.pm.IPackageManager
    9402  9402 W Trace   : Binder::tgt: 0x3887b52, 3, : android.content.pm.IPackageManager
    ......
    binder code与aidl接口函数的对应关系:
    public static void printStub(String clsName) {
            android.util.Log.w(TAG, ">>>>>> " + clsName);
            try {
                Class nmClassStub = Class.findClass(clsName + "$Stub");
                Method[] mm = nmClassStub.getMethods();
                ArrayList[TR] list = new ArrayList[TR]();
                for (Method m : mm) {
                    if (TextUtils.equals(m.getName(), "asBinder")) continue;
                    try {
                        funcName = m.toGenericString();
                        funcName = funcName.replace("abstract ", "");
                        funcName = funcName.replace(clsName + ".", "");
                        fieldName = "TRANSACTION_" + m.getName();
                        Field f = nmClassStub.getDeclaredField(fieldName);
                        f.setAccessible(true);
                        int val = f.getInt(null);
                        // android.util.Log.w(TAG, fieldName + " " + val);
                        list.add(new TRANSACTION_Item(val, funcName, fieldName));
                    } catch (Exception e) {
                        android.util.Log.e(TAG, e.toString());
                    }
                }
                Collections.sort(list, new TRANSACTION_Comparator());
            } catch (Exception e) {
                android.util.Log.e(TAG, e.toString());
            }
            android.util.Log.w(TAG, "
    排序后可以得到输出的结果:
    package android.content.pm;
    interface IPackageManager {
        public void checkPackageStartable(java.lang.String,int) throws android.os.RemoteException;// 1
        public boolean isPackageAvailable(java.lang.String,int) throws android.os.RemoteException;// 2
        public android.content.pm.PackageInfo getPackageInfo(java.lang.String,int,int) throws android.os.RemoteException;// 3
        public android.content.pm.PackageInfo getPackageInfoVersioned(android.content.pm.VersionedPackage,int,int) throws android.os.RemoteException;// 4
    }
    08. 打印JNI调用轨迹
    通过拦截JNIEnv层提供调用Java层方法的函数,打印调用信息。
    env->FindClass(...);
    env->GetMethodID(...);
    env->GetStaticMethodID(...);
    env->RegisterNatives(...);
    09. 打印访问文件行为
    通过拦截open系列函数(为什么是系列,因为libc.so经过多年迭代,衍生出来很多函数,所以说Android的兼容性让广大开发者开发Demo容易,做稳定则难上加难),打印文件访问记录。
    int open(const char *fileName, int flags, ...);
    int open2(const char *fileName, int flags, ...);
    int _open(const char *fileName, int flags, ...);
    int openat(int dirfd, const char *fileName, int flags, ...);
    int _openat(int dirfd, const char *fileName, int flags, ...);
    ...
    至此,通过以上基本的方法,可以快速的增加应用运行轨迹信息。
    若还不够,则需要针对应用内部调试,动态库加载的进阶方法深一步剖析,后面会给大家整理进阶技能。

    信息, 函数

  • justwz   

    都是牛人 初阶的我都不会
    梦幻恋尘   

    牛牛牛,真的牛
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