浅谈iOS Crash(一)

一、捕获iOS Crash

1、设置异常断点并运行

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设置异常断点.png

说明:设置Xcode异常断点后运行程序,发生Crash时,断点会定位到出错的代码行,但仅适用于开发阶段。线上APP的Crash还需要通过收集Crash机制来捕获Crash并记录在日志中。

2、Mach异常 和 Unix信号
  • iOS Crash发生时,先产生Mach异常(最底层的内核级异常),然后Mach异常在host层被ux_exception转换为相应的Unix信号,并通过threadsignal将信号投递到出错的线程。
  • 在捕获Crash事件时,优选Mach异常。因为Mach异常处理会先于Unix信号处理发生,如果Mach异常的handler让程序exit了,那么Unix信号就永远不会到达这个进程了。而转换Unix信号是为了兼容更为流行的POSIX标准(SUS规范),这样就不必了解Mach内核也可以通过Unix信号的方式来兼容开发。
  • 在方案实现时,通过捕获Mach异常+Unix信号组合方式来捕获Crash事件。在选择具体方案时,可以选择PLCrashReporter这样优秀的开源项目,也可以选择友盟Bugly 这类完善的Crash上报和统计的产品(试项目需求而定)。
3、捕获Crash

并不是所有的Crash都可以捕获到NSException,如果捕获不到,可以使用signal机制来捕获Crash发生时的错误内容。

1) 可以捕获的NSException,通过注册NSUncaughtExceptionHandler捕获异常信息

说明: 使用Objective-C的异常处理是不能得到signal的。

2) 无法捕获的NSException,利用Unix标准的signal机制,注册SIGABRT, SIGBUS, SIGSEGV等信号发生时的处理函数。

二、Crash日志组成

上部分介绍了Crash的捕获,这部分来看看Crash日志的组成。

1、日志内容Demo

日志主要分为六个部分:进程信息基本信息异常信息线程回溯线程状态二进制映像。下面是从某APP具体的Crash日志抽出的主要信息,展示如下:

2、日志内容组成分析

整个日志内容中,直接和Crash信息相关,最能帮助开发者定位问题部分是: 异常信息线程回溯部分的内容。

1) 进程信息:发生Crash闪退进程的相关信息

  • Hardware Model : 标识设备类型。 如果很多崩溃日志都是来自相同的设备类型,说明应用只在某特定类型的设备上有问题。上面的日志里,崩溃日志产生的设备是iPhone 7 Plus (iPhone 7 Plus 也是2个版本 iPhone9,2 和 iPhone9,4. 硬件代号为 D11AP 和 D111AP. 型号有: A1661, A1784, A1785 和 A1786. )
  • Process 是应用名称。中括号里面的数字是闪退时应用的进程ID。

2) 基本信息:给出了一些基本信息,包括闪退发生的日期和时间,设备的iOS版本。

3) 异常信息:闪退发生时抛出的异常类型。还能看到异常编码和抛出异常的线程。

  • Exception Type异常类型:通常包含1.7中的Signal信号和EXC_BAD_ACCESS,NSRangeException等。
  • Exception Codes:异常编码:
  • Crashed Thread:发生Crash的线程id

4) 线程回溯:回溯是闪退发生时所有活动帧清单。它包含闪退发生时调用函数的清单。

5) 线程状态:闪退时寄存器中的值。一般不需要这部分的信息,因为回溯部分的信息已经足够让你找出问题所在。

6) 二进制映像:闪退时已经加载的二进制文件。

三、异常信息解读

1、Exception Type(异常类型)
  • Exception Type:通常包含Signal信号 和 EXC_BAD_ACCESS,NSRangeException等。
异常类型 可能的原因 调试方法
EXC_CRASH unrecognized selector All Exception Point
EXC_BAD_ACCESS 内存访问错误 NSZombie
SIGSEGV 引用了released对象 / 引用未init的对象 / 数组越界/ 试图往没有写权限的内存地址写数据 NSZombie
SIGABRT 逻辑错误导致的Crash,比如尝试多次释放同一个没存 逻辑检查
SIGPIPE TCP突然断开,再发送数据 添加signal(SIGPIPE,XX)

具体信号说明参见iOS异常捕获

2、Exception Code(异常编码)
  • Exception Code:以一些文字开头,紧接着是一个或多个十六进制值。这些数值说明了Crash发生的本质。
  • 从Exception Code中,可以区分出Crash是因为程序错误、非法内存访问还是其他原因。常见的异常编码如下表:
异常编码 描述
0x8badf00d ate bad food ,表示应用是因为发生watchdog超时而被iOS终止的。通常是应用花费太多时间而无法启动、终止或响应用系统事件。
0xdeadfa11 dead fall,用户强制退出。
0xbaaaaaad 用户按住Home键和音量键,获取当前内存状态,不代表崩溃。
0xbad22222 VoIP 应用因为过于频繁重启而被终止
0xc00010ff cool off,因为太烫了被干掉
0xdead10cc dead lock,表明应用因为在后台运行时占用系统资源(如通讯录数据库)
0xbbadbeef bad beef,发生致命错误

说明1:详细的异常编码代表的含义请参考:Hexspeak

说明2:在后台任务列表中关闭已挂起的应用不会产生崩溃日志。 因为应用一旦被挂起,它何时被终止都是合理的。所以不会产生崩溃日志。

四、Crash日志符号化

1、概述

线程回溯部分内容如下:

这两条记录包括四列:(以第一条记录为例子)

  • 帧编号—— 5(数字越小,发生时间越晚,发生顺序越往后,越好锁定问题的范围)
  • 二进制库的名称 ——此处是 AppName.
  • 调用方法的地址 ——此处是 0x0000000100205280.
  • 第四列分为两个子列,一个基本地址和一个偏移量。此处是 x0000000100028000 + 1954432, 第一个数字指向文件,第二个数字指向文件中的代码行。

说明1:线程回溯部分并不是我们习惯使用方法名和行数,而是十六进制地址。所以我们在分析Crash前需要将这些十六进制地址转化成方法名称和行数,改过程被称为符号化

说明2:符号化Crash日志需要获取对应的应用二进制文件以及生成二进制文件时产生的 .dSYM 文件(符号表)。必需完全匹配才行。否则,日志将无法被完全符号化。

说明3: Xcode编译项目后,会得到同名的 dSYM 文件(符号表),dSYM 文件(符号表)是保存 16 进制函数地址映射信息的中转文件,我们调试的 symbols 都会包含在这个文件中,并且每次编译项目的时候都会生成一个新的 dSYM 文件,位于 /Users//Library/Developer/Xcode/Archives 目录下,对于每一个发布版本我们都很有必要保存对应的 Archives 文件。

说明4:符号化可以使用Xcode的两种命令 symbolicatecrash命令 + atos命令

2、symbolicatecrash命令

1)首选找到symbolicatecrash命令的位置

2)找到线上版本对应的xcarchive文件。从中找到.dSYM和.app文件

3)获取crash日志文件

  • 线上App的Crash日志经由Crash日志收集服务获得(主要来源)。
  • 也可以从真机上获取Crash日志文件。点击Window -> Devices,选择你自己的机器,然后点击View Device Logs,右键可以导出Crash文件。
  • 获取的这些日志文件都需要符号化处理。

4)将symbolicatecrash、.dSYM、.app、crash.crash拷贝到桌面下同一个文件夹下

5)检查 xx.app 和 xx.app.dSYM 文件以及crash 文件这三种的 UUID是否一致。

  • 查看 xx.app 文件的 UUID,terminal 中输入命令 :
  • 查看 xx.app.dSYM 文件的 UUID ,在 terminal 中输入命令:
  • 查看crash 日志中的Incident Identifier (crash 文件的 UUID)

6)使用命令,生成“可定位问题的crash文件”

7) 根据符号化后的线程回溯信息,可以帮助定位出问题的代码行。

说明:如果执行symbolicatecrash命令出现 Error: “DEVELOPER_DIR” is not defined at ./symbolicatecrash…这样的错误,可以在执行命令前,输入export DEVELOPER_DIR=”/Applications/XCode.app/Contents/Developer”

3、atos命令

在符号化时候,还可以使用atos命令。发现armv7处理器上的crash使用symbolicatecrash无法符号化。

1)将.dSYM、.app、crash.crash放到同一个文件夹下。

2) 知道crash文件的UUID:执行grep “AppName arm” *crash,得到结果

其中0x100040000、0x100060000、0x5000是加载地址(loadingAddress), 而arm64、armv7 是 architecture 的值(architectureValue),这两个值后面都要用。

3)然后执行atos命令,输入成功,进入待输入状态

4) 此时输入App对应的Crash地址,得到发生crash的信息。

实例1

实例2

五、常见的Crash

有一些Crash比较常见,下面罗列出5种常见的Crash。

1、数组操作
  • 场景1:取数据索引越界。一般发生在UITableView的使用中,因为cellForRowAtIndexPath代理方法是异步执行的,UITableView对象的dataSource一旦在加载数据过程中发生变化,极有可能发生数组越界的异常。在多线程场景下,列表界面的数据有可能经常变化,很可能发生;当列表界面数据不怎么变化的时候,几乎感知不到这种异常的存在。解决办法:从数组中取数据前,校验索引是否正确。
  • 场景2:数组添加数据对象时nil解决办法:添加对象到数组前,判断是否是nil

说明:数组的删除等操作处理类似,数组操作前要进行数据校验。

2、多线程下的Crash
  • 一般多线程发生的Crash,会收到SIGSEGV信号,表明试图访问未分配给自己的内存, 或试图往没有写权限的内存地址写数据。
    • 场景1:子线程中更新UI

    解决办法:将UI更新操作放在主线程中,可以使用performSelectorOnMainThread 或 GCD

  • 场景2:多线程中创建单例解决办法:使用dispatch_once,保证代码只执行一次,保证线程安全。

  • 场景3:多线程下非线程安全类的使用,如NSMutableArray、NSMutableDictionary解决办法:使用派发队列或锁保证数据读写安全。具体实现详见 iOS实录12:NSMutableArray使用中忽视的问题中第一部分。
  • 场景4:数据缓存到磁盘和读取。解决办法:使用派发队列或锁保证数据读写安全。如将数据的读取和写异步放入串行同步队列,保证数据同步,线程安全。
3、WatchDog 超时造成的Crash
  • 一般异常编码是0x8badf00d ,表示应用是因为发生watchdog超时而被iOS终止的。通常是应用花费太多时间而无法启动、终止或响应用系统事件。
  • 场景1:主线程中执行耗时的操作,导致主线程被卡超过一定的时间。解决办法:主线程中只负责UI的更新和响应,将耗时的操作采用异步的方式放到后台线程执行。耗时操作包括:网络请求,数据库读写等。
4、performSelector:withObject:afterDelay下的Crash
  • 场景1:对象释放比performSelector:afterDelay要早解决办法:在对应类的dealloc中执行cancelPreviousPerformRequestsWithTarget取消执行。
5、SIGPIPE导致的程序退出
  • 当服务器close一个连接时,若client端接着发数据。根据TCP协议的规定,会收到一个RST响应,client再往这个服务器发送数据时,系统会发出一个SIGPIPE信号给进程,告诉进程这个连接已经断开了,不要再写了。而根据信号的默认处理规则,SIGPIPE信号的默认执行动作是terminate(终止、退出),所以client会退出。
  • 场景:长连接socket或重定向管道进入后台,没有关闭解决办法1:切换到后台时,关闭长连接和管道,回到前台再重建;解决办法2:使用signal(SIGPIPE,SIG_IGN),将SIGPIPE交给了系统处理。这么做将SIGPIPE设为SIG_IGN,使得客户端不执行默认动作,即不退出。

End

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