探索App性能优化之稳定性优化-Crash治理

一、Android碎片化的痛点

说到Android系统手机，大部分人的印象是用了一段时间就变得有点卡顿，有些程序在运行期间莫名其妙的出现崩溃，打开系统文件夹一看发现多了很多文件，然后用手机管家APP不断地进行清理优化，才感觉运行速度稍微提高了点，就算手机在各种性能跑分软件面前分数遥遥领先，还是感觉无论有多大的内存空间都远远不够用。相信每个使用Android系统的用户都有过以上类似经历，Android系统在流畅性方面不如iOS系统，明明在看手机硬件配置上时，Android设备都不会输于iOS设备，甚至都强于它，关键是在于软件上。

造成这种现象的原因是多方面的，简单罗列几点如下：

1、其实近年来，随着Android版本不断迭代，Google提供的Android系统已经越来越流畅，但是在国内大部分用户用的Android手机系是各大厂商定制过的版本，往往不是最新的原生系统内核，可能绝大多数还停留在较老的Android版本，更新存在延迟性。

2、由于Android系统源码是开放的，每个人只要遵从相应的协议，就可以对源码进行修改，那么国内各个厂商就把基于Android源码改造成自己对外发布的系统，比如我们熟悉的小米MIUI系统、华为EMUI系统、oppo的ColorOS系统等。由于每个厂商都修改过Android原生系统源码，这里面就会引发一个问题，那就是著名的Android碎片化问题，本质就是不同Android系统的应用兼容性不同，达不到一致性。

3、由于存在着各种Android碎片化和兼容性问题，导致Android开发者在开发应用时需要对不同系统进行适配，同时每个Android开发者的开发水平参差不齐，写出来的应用性能也都存在不同类型的问题，导致用户在使用过程中用户体验感受不同，那么有些问题用户就会转化为Android系统问题，进而影响对Android手机的评价。

二、App稳定性

Android 应用的稳定性定义很宽泛，影响稳定性的原因很多，比如内存使用不合理、代码异常场景考虑不周全、代码逻辑不合理等，都会对应用的稳定性造成影响。其中最常见的两个场景是：Crash 和 ANR，这两个错误将会使得程序无法使用，比较常用的解决方式如下：

提高代码质量。比如开发期间的代码审核，看些代码设计逻辑，业务合理性等。

代码静态扫描工具。常见工具有Android Lint、Findbugs、Checkstyle、PMD等等。

Crash监控和上传。把一些崩溃的信息，异常信息及时地记录下来，以便后续分析解决。在Crash后，尽量先保存日志到本地，然后等下一次网络正常时再上传日志信息。

本文重点说说Crash相关的东西，包括Crash对App的影响、造成Crash的因素和优化/降低Crash率的方法论。

三、什么是Crash

Crash崩溃也叫闪退，指用户在操作手机App时，突然退出App的现象，伴随着可能会弹出停止运行的对话框或者自动重启App。

四、Crash的原理

JavaWeb程序在运行的过程中，只要还有其他线程运行，JVM虚拟机就不会关闭，进程就不会结束。但是在Android App的运行过程中，不论是主线程还是子线程，或是三方库的子线程，只要发生异常，就会引起应用崩溃。原因是JavaWeb程序中没有设置默认的线程异常处理器，而Android系统为每一个Android App进程都设置了默认的线程异常处理器。

五、Crash的影响

Crash率是衡量一个App口碑好坏的重要指标之一。如果忽略了它的存在，它就会得寸进尺，愈演愈烈，最后造成大量用户的流失，进而会带来无法估量的损失。

六、Crash治理原则

对于Crash的治理，我们尽量遵守以下三点原则：

1、由点到面。一个Crash发生了，我们不能只针对这个Crash的去解决，而要去考虑这一类Crash怎么去解决和预防。只有这样才能使得这一类Crash真正被解决。

2、异常不能随便吃掉。随意的使用try-catch，只会增加业务的分支和隐蔽真正的问题，要了解Crash的本质原因，根据本质原因去解决。catch的分支，更要根据业务场景去兜底，保证后续的流程正常。

3、预防胜于治理。当Crash发生的时候，损失已经造成了，我们再怎么治理也只是减少损失。尽可能的提前预防Crash的发生，可以将Crash消灭在萌芽阶段。

七、Crash治理分类

(一) 常规的Crash治理

常规Crash发生的原因主要是由于开发人员编写代码不小心导致的。解决这类Crash需要由点到面，根据Crash引发的原因和业务本身，统一集中解决。常见的Crash类型包括：空节点、角标越界、类型转换异常、实体对象没有序列化、数字转换异常、Activity或Service找不到等。这类Crash是App中最为常见的Crash，也是最容易反复出现的。在获取Crash堆栈信息后，解决这类Crash一般比较简单，更多考虑的应该是如何避免。下面介绍两个我们治理的量比较大的Crash。

NullPointerException空指针异常

1、NullPointerException是我们遇到最频繁的，造成这种Crash一般有两种情况：

• 对象本身没有进行初始化就进行操作。
• 对象已经初始化过，但是被回收或者手动置为null，然后对其进行操作。

2、两种情况对应的解决方法：

针对第一种情况导致的原因有很多，可能是开发人员的失误、API返回数据解析异常、进程被杀死后静态变量没初始化导致，我们可以做的有：

• （1）对可能为空的对象做判空处理。
• （2）养成使用@NonNull和@Nullable注解的习惯。
• （3）尽量不使用静态变量，万不得已使用SharedPreferences来存储。
• （4）考虑使用Kotlin语言。

针对第二种情况大部分是由于Activity/Fragment销毁或被移除后，在Message、Runnable、网络等回调中执行了一些代码导致的，我们可以做的有：

• （1）Message、Runnable回调时，判断Activity/Fragment是否销毁或被移除；加try-catch保护；Activity/Fragment销毁时移除所有已发送的Runnable。
• （2）封装LifecycleMessage/Runnable基础组件，并自定义Lint检查，提示使用封装好的基础组件。
• （3）在BaseActivity、BaseFragment的onDestory()里把当前Activity所发的所有请求取消掉。

IndexOutOfBoundsException角标越界异常

这类Crash常见于对ListView的操作和多线程下对容器的操作。

1、针对ListView中造成的IndexOutOfBoundsException，经常是因为外部也持有了Adapter里数据的引用（如在Adapter的构造函数里直接赋值），这时如果外部引用对数据更改了，但没有及时调用notifyDataSetChanged()，则有可能造成Crash，对此我们封装了一个BaseAdapter，数据统一由Adapter自己维护通知， 同时也极大的避免了The content of the adapter has changed but ListView did not receive a notification，这两类Crash目前得到了统一的解决。

2、很多容器是线程不安全的，所以如果在多线程下对其操作就容易引发IndexOutOfBoundsException。常用的如JDK里的ArrayList和Android里的SparseArray、ArrayMap，同时也要注意有一些类的内部实现也是用的线程不安全的容器，如Bundle里用的就是ArrayMap。

(二) 系统级Crash治理/特定机型的崩溃治理

众所周知，Android的机型众多，碎片化严重，各个硬件厂商可能会定制自己的ROM，更改系统方法，导致特定机型的崩溃。发现这类Crash，主要靠云测平台配合自动化测试，以及线上监控，这种情况下的Crash堆栈信息很难直接定位问题。下面是常见的解决思路：

1、尝试找到造成Crash的可疑代码，看是否有特异的API或者调用方式不当导致的，尝试修改代码逻辑来进行规避。

2、通过Hook来解决，Hook分为Java Hook和Native Hook： Java Hook主要靠反射或者动态代理来更改相应API的行为，需要尝试找到可以Hook的点，一般Hook的点多为静态变量，同时需要注意Android不同版本的API，类名、方法名和成员变量名都可能不一样，所以要做好兼容工作； Native Hook原理上是用更改后方法把旧方法在内存地址上进行替换，需要考虑到Dalvik和ART的差异；相对来说Native Hook的兼容性更差一点，所以用Native Hook的时候需要配合降级策略。

3、如果通过前两种方式都无法解决的话，我们只能尝试反编译ROM，寻找解决的办法。

(三) OOM

OOM是OutOfMemoryError的简称，在常见的Crash疑难排行榜上，OOM绝对可以名列前茅并且经久不衰。因为它发生时的Crash堆栈信息往往不是导致问题的根本原因，而只是压死骆驼的最后一根稻草。

导致OOM的原因大部分如下：

1、内存泄漏，大量无用对象没有被及时回收导致后续申请内存失败。

2、大内存对象过多，最常见的大对象就是Bitmap，几个大图同时加载很容易触发OOM。

进行内存优化方案主要包括：

1. 避免内存泄露

2. 避免内存抖动：避免频繁创建大量、临时的、小的局部对象

3. 图片Bitmap相关：释放资源、适配屏幕、解码方式、图片缓存

4. 提高代码质量 & 减少代码数量

5. 日常不正确使用：ListView的缓存复用、尽量少用多进程、依赖注入框架等

详细请参考我的上一篇文章：探索App性能优化之Android内存泄漏 和 探索App性能优化之Bitmap优化

(四) 依赖库的问题（第三方SDK或者服务的问题）

Android App经常会依赖很多AAR，每个AAR可能有多个版本，打包时Gradle会根据规则确定使用的最终版本号（默认选择最高版本或者强制指定的版本），而其他版本的AAR将被丢弃。如果互相依赖的AAR中有不兼容的版本，存在的问题在打包时是不能发现的，只有在相关代码执行时才会出现，会造成NoClassDefFoundError、NoSuchFieldError、NoSuchMethodError等异常。

A和B两个业务库都依赖了map.aar，一个是1.0版本，一个是2.0版本，默认最终打进APK的只有map.aar 2.0版本，这时如果A库里用到的map库里的某个类/方法，但在2.0版本中被删除了，运行时就可能发生异常，虽然SDK在升级时会尽量做到向下兼容，但很多时候尤其是第三方SDK是没法得到保证的。

在这问题在HXB5.0 App里出现过，梆梆加固升级和蚂蚁金服SDK出现兼容问题，导致App闪退。也不明白为什么要用梆梆加固，对APK加固有用吗？我觉得是更是对安全问题的一个甩锅，哈哈哈。

八、Crash的预防实践&止损

(一) 预防实践

单纯的靠约定或规范去减少Crash的发生是不现实的。约定和规范受限于组织架构和具体执行的个人，很容易被忽略，只有靠工程架构和工具才能保证Crash的预防长久的执行下去。

1、工程架构对Crash率的影响

• 业务模块的划分
• 页面跳转路由统一处理页面跳转
• 网络层统一处理API脏数据

2、大图监控

3、Lint检查

4、资源重复检查

5、高效的监控流程

(二) 止损

尽管我们在前面做了那么多，但是Crash还是无法避免的，例如：在灰度阶段因为量级不够，有些Crash没有被暴露出来；又或者某些功能客户端比后台更早上线，而这些功能在灰度阶段没有被覆盖到；这些情况下，如果出现问题就需要考虑如何止损了。

问题发生时首先需要评估重要性，如果问题不是很严重而且修复成本较高可以考虑在下个版本再修复，相反如果问题比较严重，对用户体验或下单有影响时就必须要修复。修复时首先考虑业务降级，主要看该部分异常的业务是否有兜底或者A/B策略，这样是最稳妥也是最有效的方式。

如果业务不能降级就需要考虑热修复了，如果问题发生在热修复无法覆盖的场景，就只能强制用户升级。强制升级因为覆盖周期长，同时影响用户的体验，只在万不得已的情况下才会使用。

详细的预防实践请参考：美团外卖Android Crash治理之路

九、总结

本文是《美团外卖Android Crash治理之路》的读书笔记，感谢美团这篇文章，让我对Crash的治理 更加全面的了解，也刷新了我对Crash的认知。