介绍文件描述符的概念以及工作原理,并通过源码了解 Android 中常见的 FD 泄漏。
一、什么是文件描述符?
文件描述符是在 Linux 文件系统的被使用,由于 Android 基 于 Linux 系统,所以 Android 也继承了文件描述符系统。我们都知道,在 Linux 中一切皆文件,所以系统在运行时有大量的文件操作,内核为了高效管理已被打开的文件会创建索引,用来指向被打开的文件,这个索引即是文件描述符,其表现形式为一个非负整数。
可以通过命令 ls -la /proc/$pid/fd 查看当前进程文件描述符使用信息。
上图中 箭头前的数组部分是文件描述符,箭头指向的部分是对应的文件信息。
Android 系统中可以打开的文件描述符是有上限的,所以分到每一个进程可打开的文件描述符也是有限的。可以通过命令 cat /proc/sys/fs/file-max 查看所有进程允许打开的最大文件描述符数量。
当然也可以查看进程的允许打开的最大文件描述符数量。Linux 默认进程最大文件描述符数量是 1024,但是较新款的 Android 设置这个值被改为 32768。
可以通过命令 ulimit -n 查看,Linux 默认是 1024,比较新款的 Android 设备大部分已经是大于 1024 的,例如我用的测试机是:32768。
通过概念性的描述,我们知道系统在打开文件的时候会创建文件操作符,后续就通过文件操作符来操作文件。那么,文件描述符在代码上是怎么实现的呢,让我们来看一下 Linux 中用来描述进程信息的 task_struct 源码。
struct task_struct
{
// 进程状态
long state;
// 虚拟内存结构体
struct mm_struct *mm;
// 进程号
pid_t pid;
// 指向父进程的指针
struct task_struct*parent;
// 子进程列表
struct list_head children;
// 存放文件系统信息的指针
struct fs_struct* fs;
// 存放该进程打开的文件指针数组
struct files_struct *files;
};
复制代码
task_struct 是 Linux 内核中描述进程信息的对象,其中 files 指向一个文件指针数组 ,这个数组中保存了这个进程打开的所有文件指针。 每一个进程会用 files_struct 结构体来记录文件描述符的使用情况,这个 files_struct 结构体为用户打开表,它是进程的私有数据,其定义如下:
/*
* Open file table structure
*/
struct files_struct {
/*
* read mostly part
*/
atomic_t count;//自动增量
bool resize_in_progress;
wait_queue_head_t resize_wait;
struct fdtable __rcu *fdt; //fdtable类型指针
struct fdtable fdtab; //fdtable变量实例
/*
* written part on a separate cache line in SMP
*/
spinlock_t file_lock ____cacheline_aligned_in_smp;
unsigned int next_fd;
unsigned long close_on_exec_init[1];//执行exec时需要关闭的文件描述符初值结合(从主进程中fork出子进程)
unsigned long open_fds_init[1];//todo 含义补充
unsigned long full_fds_bits_init[1];//todo 含义补充
struct file __rcu * fd_array[NR_OPEN_DEFAULT];//默认的文件描述符长度
};
复制代码
一般情况,“文件描述符”指的就是文件指针数组 files 的索引。
Linux 在 2.6.14 版本开始通过引入 struct fdtable 作为 file_struct 的间接成员,file_struct 中会包含一个 struct fdtable 的变量实例和一个 struct fdtable 的类型指针。
struct fdtable {
unsigned int max_fds;
struct file __rcu **fd; //指向文件对象指针数组的指针
unsigned long *close_on_exec;
unsigned long *open_fds; //指向打开文件描述符的指针
unsigned long *full_fds_bits;
struct rcu_head rcu;
};
复制代码
在 file_struct 初始化创建时,fdt 指针指向的其实就是当前的的变量 fdtab。当打开文件数超过初始设置的大小时,file_struct 发生扩容,扩容后 fdt 指针会指向新分配的 fdtable 变量。
struct files_struct init_files = {
.count = ATOMIC_INIT(1),
.fdt = &init_files.fdtab,//指向当前fdtable
.fdtab = {
.max_fds = NR_OPEN_DEFAULT,
.fd = &init_files.fd_array[0],//指向files_struct中的fd_array
.close_on_exec = init_files.close_on_exec_init,//指向files_struct中的close_on_exec_init
.open_fds = init_files.open_fds_init,//指向files_struct中的open_fds_init
.full_fds_bits = init_files.full_fds_bits_init,//指向files_struct中的full_fds_bits_init
},
.file_lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(init_files.file_lock),
.resize_wait = __WAIT_QUEUE_HEAD_INITIALIZER(init_files.resize_wait),
};
复制代码
RCU(Read-Copy Update)是数据同步的一种方式,在当前的 Linux 内核中发挥着重要的作用。
RCU 主要针对的数据对象是链表,目的是提高遍历读取数据的效率,为了达到目的使用 RCU 机制读取数据的时候不对链表进行耗时的加锁操作。这样在同一时间可以有多个线程同时读取该链表,并且允许一个线程对链表进行修改(修改的时候,需要加锁)。
RCU 适用于需要频繁的读取数据,而相应修改数据并不多的情景,例如在文件系统中,经常需要查找定位目录,而对目录的修改相对来说并不多,这就是 RCU 发挥作用的最佳场景。
struct file 处于内核空间,是内核在打开文件时创建,其中保存了文件偏移量,文件的 inode 等与文件相关的信息,在 Linux 内核中,file 结构表示打开的文件描述符,而 inode 结构表示具体的文件。在文件的所有实例都关闭后,内核释放这个数据结构。
struct file {
union {
struct llist_node fu_llist; //用于通用文件对象链表的指针
struct rcu_head fu_rcuhead;//RCU(Read-Copy Update)是Linux 2.6内核中新的锁机制
} f_u;
struct path f_path;//path结构体,包含vfsmount:指出该文件的已安装的文件系统,dentry:与文件相关的目录项对象
struct inode *f_inode; /* cached value */
const struct file_operations *f_op;//文件操作,当进程打开文件的时候,这个文件的关联inode中的i_fop文件操作会初始化这个f_op字段
/*
* Protects f_ep_links, f_flags.
* Must not be taken from IRQ context.
*/
spinlock_t f_lock;
enum rw_hint f_write_hint;
atomic_long_t f_count; //引用计数
unsigned int f_flags; //打开文件时候指定的标识,对应系统调用open的int flags参数。驱动程序为了支持非阻塞型操作需要检查这个标志
fmode_t f_mode;//对文件的读写模式,对应系统调用open的mod_t mode参数。如果驱动程序需要这个值,可以直接读取这个字段
struct mutex f_pos_lock;
loff_t f_pos; //目前文件的相对开头的偏移
struct fown_struct f_owner;
const struct cred *f_cred;
struct file_ra_state f_ra;
u64 f_version;
#ifdef CONFIG_SECURITY
void *f_security;
#endif
/* needed for tty driver, and maybe others */
void *private_data;
#ifdef CONFIG_EPOLL
/* Used by fs/eventpoll.c to link all the hooks to this file */
struct list_head f_ep_links;
struct list_head f_tfile_llink;
#endif /* #ifdef CONFIG_EPOLL */
struct address_space *f_mapping;
errseq_t f_wb_err;
errseq_t f_sb_err; /* for syncfs */
}
复制代码
整体的数据结构示意图如下:
到这里,文件描述符的基本概念已介绍完毕。
二、文件描述符的工作原理
上文介绍了文件描述符的概念和部分源码,如果要进一步理解文件描述符的工作原理,需要查看由内核维护的三个数据结构。
i-node 是 Linux 文件系统中重要的概念,系统通过 i-node 节点读取磁盘数据。表面上,用户通过文件名打开文件。实际上,系统内部先通过文件名找到对应的 inode 号码,其次通过 inode 号码获取 inode 信息,最后根据 inode 信息,找到文件数据所在的 block,读出数据。
三个表的关系如下:
进程的文件描述符表为进程私有,该表的值是从 0 开始,在进程创建时会把前三位填入默认值,分别指向 标准输入流,标准输出流,标准错误流,系统总是使用最小的可用值。
正常情况一个进程会从 fd[0]读取数据,将输出写入 fd[1],将错误写入 fd[2]
每一个文件描述符都会对应一个打开文件,同时不同的文件描述符也可以对应同一个打开文件。这里的不同文件描述符既可以是同一个进程下,也可以是不同进程。
每一个打开文件也会对应一个 i-node 条目,同时不同的文件也可以对应同一个 i-node 条目。
光看对应关系的结论有点乱,需要梳理每种对应关系的场景,帮助我们加深理解。
问题:如果有两个不同的文件描述符且最终对应一个 i-node,这种情况下对应一个打开文件和对应多个打开文件有什么区别呢?
答:如果对一个打开文件,则会共享同一个文件偏移量。
举个例子:
fd1 和 fd2 对应同一个打开文件句柄,fd3 指向另外一个文件句柄,他们最终都指向一个 i-node。
如果 fd1 先写入“hello”,fd2 再写入“world”,那么文件写入为“helloworld”。
fd2 会在 fd1 偏移之后添加写,fd3 对应的偏移量为 0,所以直接从开始覆盖写。
三、Android 中 FD 泄漏场景
上文介绍了 Linux 系统中文件描述符的含义以及工作原理,下面我们介绍在 Android 系统中常见的文件描述符泄漏类型。
3.1 HandlerThread 泄漏
HandlerThread 是 Android 提供的带消息队列的异步任务处理类,他实际是一个带有 Looper 的 Thread。正常的使用方法如下:
//初始化
private void init(){
//init
if(null != mHandlerThread){
mHandlerThread = new HandlerThread("fd-test");
mHandlerThread.start();
mHandler = new Handler(mHandlerThread.getLooper());
}
}
//释放handlerThread
private void release(){
if(null != mHandler){
mHandler.removeCallbacksAndMessages(null);
mHandler = null;
}
if(null != mHandlerThread){
mHandlerThread.quitSafely();
mHandlerThread = null;
}
}
复制代码
HandlerThread 在不需要使用的时候,需要调用上述代码中的 release 方法来释放资源,比如在 Activity 退出时。另外全局的 HandlerThread 可能存在被多次赋值的情况,需要做空判断或者先释放再赋值,也需要重点关注。
HandlerThread 会泄漏文件描述符的原因是使用了 Looper,所以如果普通 Thread 中使用了 Looper,也会有这个问题。下面让我们来分析一下 Looper 的代码,查看到底是在哪里调用的文件操作。
HandlerThread 在 run 方法中调用 Looper.prepare();
public void run() {
mTid = Process.myTid();
Looper.prepare();
synchronized (this) {
mLooper = Looper.myLooper();
notifyAll();
}
Process.setThreadPriority(mPriority);
onLooperPrepared();
Looper.loop();
mTid = -1;
}
复制代码
Looper 在构造方法中创建 MessageQueue 对象。
private Looper(boolean quitAllowed) {
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
mThread = Thread.currentThread();
}
复制代码
MessageQueue,也就是我们在 Handler 学习中经常提到的消息队列,在构造方法中调用了 native 层的初始化方法。
MessageQueue(boolean quitAllowed) {
mQuitAllowed = quitAllowed;
mPtr = nativeInit();//native层代码
}
复制代码
MessageQueue 对应 native 代码,这段代码主要是初始化了一个 NativeMessageQueue,然后返回一个 long 型到 Java 层。
static jlong android_os_MessageQueue_nativeInit(JNIEnv* env, jclass clazz) {
NativeMessageQueue* nativeMessageQueue = new NativeMessageQueue();
if (!nativeMessageQueue) {
jniThrowRuntimeException(env, "Unable to allocate native queue");
return 0;
}
nativeMessageQueue->incStrong(env);
return reinterpret_cast<jlong>(nativeMessageQueue);
}
复制代码
NativeMessageQueue 初始化方法中会先判断是否存在当前线程的 Native 层的 Looper,如果没有的就创建一个新的 Looper 并保存。
NativeMessageQueue::NativeMessageQueue() :mPollEnv(NULL), mPollObj(NULL), mExceptionObj(NULL) {
mLooper = Looper::getForThread();
if (mLooper == NULL) {
mLooper = new Looper(false);
Looper::setForThread(mLooper);
}
}
复制代码
在 Looper 的构造函数中,我们发现“eventfd”,这个很有文件描述符特征的方法。
Looper::Looper(bool allowNonCallbacks): mAllowNonCallbacks(allowNonCallbacks),
mSendingMessage(false),
mPolling(false),
mEpollRebuildRequired(false),
mNextRequestSeq(0),
mResponseIndex(0),
mNextMessageUptime(LLONG_MAX) {
mWakeEventFd.reset(eventfd(0, EFD_NONBLOCK | EFD_CLOEXEC));//eventfd
LOG_ALWAYS_FATAL_IF(mWakeEventFd.get() < 0, "Could not make wake event fd: %s", strerror(errno));
AutoMutex _l(mLock);
rebuildEpollLocked();
}
复制代码
从 C++代码注释中可以知道 eventfd 函数会返回一个新的文件描述符。
/**
* [eventfd(2)](http://man7.org/linux/man-pages/man2/eventfd.2.html) creates a file descriptor
* for event notification.
*
* Returns a new file descriptor on success, and returns -1 and sets `errno` on failure.
*/
int eventfd(unsigned int __initial_value, int __flags);
复制代码
3.2 IO 泄漏
IO 操作是 Android 开发过程中常用的操作,如果没有正确关闭流操作,除了可能会导致内存泄漏,也会导致 FD 的泄漏。常见的问题代码如下:
private void ioTest(){
try {
File file = new File(getCacheDir(), "testFdFile");
file.createNewFile();
FileOutputStream out = new FileOutputStream(file);
//do something
out.close();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
复制代码
如果在流操作过程中发生异常,就有可能导致泄漏。正确的写法应该是在 final 块中关闭流。
private void ioTest() {
FileOutputStream out = null;
try {
File file = new File(getCacheDir(), "testFdFile");
file.createNewFile();
out = new FileOutputStream(file);
//do something
out.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if (null != out) {
try {
out.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
复制代码
同样,我们在从源码中寻找流操作是如何创建文件描述符的。首先,查看 FileOutputStream 的构造方法 ,可以发现会初始化一个名为 fd 的 FileDescriptor 变量,这个 FileDescriptor 对象是 Java 层对 native 文件描述符的封装,其中只包含一个 int 类型的成员变量,这个变量的值就是 native 层创建的文件描述符的值。
public FileOutputStream(File file, boolean append) throws FileNotFoundException
{
//......
this.fd = new FileDescriptor();
//......
open(name, append);
//......
}
复制代码
open 方法会直接调用 jni 方法 open0.
/**
* Opens a file, with the specified name, for overwriting or appending.
* @param name name of file to be opened
* @param append whether the file is to be opened in append mode
*/
private native void open0(String name, boolean append)
throws FileNotFoundException;
private void open(String name, boolean append)
throws FileNotFoundException {
open0(name, append);
}
复制代码
Tips: 我们在看 android 源码时常常遇到 native 方法,通过 Android Studio 无法跳转查看,可以在 androidxref 网站,通过“Java 类名_native 方法名”的方法进行搜索。例如,这可以搜索 FileOutputStream_open0 。
接下来,让我们进入native方法查看对应实现。
JNIEXPORT void JNICALL
FileOutputStream_open0(JNIEnv *env, jobject this, jstring path, jboolean append) {
fileOpen(env, this, path, fos_fd,
O_WRONLY | O_CREAT | (append ? O_APPEND : O_TRUNC));
}
复制代码
在 fileOpen 方法中,通过 handleOpen 生成 native 层的文件描述符(fd),这个 fd 就是这个所谓对面的文件描述符。
void fileOpen(JNIEnv *env, jobject this, jstring path, jfieldID fid, int flags)
{
WITH_PLATFORM_STRING(env, path, ps) {
FD fd;
//......
fd = handleOpen(ps, flags, 0666);
if (fd != -1) {
SET_FD(this, fd, fid);
} else {
throwFileNotFoundException(env, path);
}
} END_PLATFORM_STRING(env, ps);
}
FD handleOpen(const char *path, int oflag, int mode) {
FD fd;
RESTARTABLE(open64(path, oflag, mode), fd);//调用open,获取fd
if (fd != -1) {
//......
if (result != -1) {
//......
} else {
close(fd);
fd = -1;
}
}
return fd;
}
复制代码
到这里就结束了吗?
回到开始,FileOutputStream 构造方法中初始化了 Java 层的文件描述符类 FileDescriptor,目前这个对象中的文件描述符的值还是初始的-1,所以目前它还是一个无效的文件描述符,native 层完成 fd 创建后,还需要把 fd 的值传到 Java 层。
我们再来看 SET_FD 这个宏的定义,在这个宏定义中,通过反射的方式给 Java 层对象的成员变量赋值。由于上文内容可知,open0 是对象的 jni 方法,所以宏中的 this,就是初始创建的 FileOutputStream 在 Java 层的对象实例。
#define SET_FD(this, fd, fid) \
if ((*env)->GetObjectField(env, (this), (fid)) != NULL) \
(*env)->SetIntField(env, (*env)->GetObjectField(env, (this), (fid)),IO_fd_fdID, (fd))
复制代码
而 fid 则会在 native 代码中提前初始化好。
static void FileOutputStream_initIDs(JNIEnv *env) {
jclass clazz = (*env)->FindClass(env, "java/io/FileOutputStream");
fos_fd = (*env)->GetFieldID(env, clazz, "fd", "Ljava/io/FileDescriptor;");
}
复制代码
收,到这里 FileOutputStream 的初始化跟进就完成了,我们已经找到了底层 fd 初始化的路径。Android 的 IO 操作还有其他的流操作类,大致流程基本类似,这里不再细述。
并不是不关闭就一定会导致文件描述符泄漏,在流对象的析构方法中会调用 close 方法,所以这个对象被回收时,理论上也是会释放文件描述符。但是最好还是通过代码控制释放逻辑。
3.3 SQLite 泄漏
在日常开发中如果使用数据库 SQLite 管理本地数据,在数据库查询的 cursor 使用完成后,亦需要调用 close 方法释放资源,否则也有可能导致内存和文件描述符的泄漏。
public void get() {
db = ordersDBHelper.getReadableDatabase();
Cursor cursor = db.query(...);
while (cursor.moveToNext()) {
//......
}
if(flag){
//某种原因导致retrn
return;
}
//不调用close,fd就会泄漏
cursor.close();
}
复制代码
按照理解 query 操作应该会导致文件描述符泄漏,那我们就从 query 方法的实现开始分析。
然而,在 query 方法中并没有发现文件描述符相关的代码。
经过测试发现,moveToNext 调用后才会导致文件描述符增长。通过 query 方法可以获取 cursor 的实现类 SQLiteCursor。
public Cursor query(CursorFactory factory, String[] selectionArgs) {
final SQLiteQuery query = new SQLiteQuery(mDatabase, mSql, mCancellationSignal);
final Cursor cursor;
//......
if (factory == null) {
cursor = new SQLiteCursor(this, mEditTable, query);
} else {
cursor = factory.newCursor(mDatabase, this, mEditTable, query);
}
//......
}
复制代码
在 SQLiteCursor 的父类找到 moveToNext 的实现。getCount 是抽象方法,在子类 SQLiteCursor 实现。
@Override
public final boolean moveToNext() {
return moveToPosition(mPos + 1);
}
public final boolean moveToPosition(int position) {
// Make sure position isn't past the end of the cursor
final int count = getCount();
if (position >= count) {
mPos = count;
return false;
}
//......
}
复制代码
getCount 方法中对成员变量 mCount 做判断,如果还是初始值,则会调用 fillWindow 方法。
@Override
public int getCount() {
if (mCount == NO_COUNT) {
fillWindow(0);
}
return mCount;
}
private void fillWindow(int requiredPos) {
clearOrCreateWindow(getDatabase().getPath());
//......
}
复制代码
clearOrCreateWindow 实现又回到父类 AbstractWindowedCursor 中。
protected void clearOrCreateWindow(String name) {
if (mWindow == null) {
mWindow = new CursorWindow(name);
} else {
mWindow.clear();
}
}
复制代码
在 CursorWindow 的构造方法中,通过 nativeCreate 方法调用到 native 层的初始化。
public CursorWindow(String name, @BytesLong long windowSizeBytes) {
//......
mWindowPtr = nativeCreate(mName, (int) windowSizeBytes);
//......
}
复制代码
在 C++代码中会继续调用一个 native 层 CursorWindow 的 create 方法。
static jlong nativeCreate(JNIEnv* env, jclass clazz, jstring nameObj, jint cursorWindowSize) {
//......
CursorWindow* window;
status_t status = CursorWindow::create(name, cursorWindowSize, &window);
//......
return reinterpret_cast<jlong>(window);
}
复制代码
在 CursorWindow 的 create 方法中,我们可以发现 fd 创建相关的代码。
status_t CursorWindow::create(const String8& name, size_t size, CursorWindow** outCursorWindow) {
String8 ashmemName("CursorWindow: ");
ashmemName.append(name);
status_t result;
int ashmemFd = ashmem_create_region(ashmemName.string(), size);
//......
}
复制代码
ashmem_create_region 方法最终会调用到 open 函数打开文件并返回系统创建的文件描述符。这部分代码不在赘述,有兴趣的可以自行查看 。
native 完成初始化会把 fd 信息保存在 CursorWindow 中并会返回一个指针地址到 Java 层,Java 层可以通过这个指针操作 c++层对象从而也能获取对应的文件描述符。
3.4 InputChannel 导致的泄漏
WindowManager.addView
通过 WindowManager 反复添加 view 也会导致文件描述符增长,可以通过调用 removeView 释放之前创建的 FD。
private void addView() {
View windowView = LayoutInflater.from(getApplication()).inflate(R.layout.layout_window, null);
//重复调用
mWindowManager.addView(windowView, wmParams);
}
复制代码
WindowManagerImpl 中的 addView 最终会走到 ViewRootImpl 的 setView。
public void addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params, Display display, Window parentWindow) {
//......
root = new ViewRootImpl(view.getContext(), display);
//......
root.setView(view, wparams, panelParentView);
}
复制代码
setView 中会创建 InputChannel,并通过 Binder 机制传到服务端。
public void setView(View view, WindowManager.LayoutParams attrs, View panelParentView) {
//......
//创建inputchannel
if ((mWindowAttributes.inputFeatures
& WindowManager.LayoutParams.INPUT_FEATURE_NO_INPUT_CHANNEL) == 0) {
mInputChannel = new InputChannel();
}
//远程服务接口
res = mWindowSession.addToDisplay(mWindow, mSeq, mWindowAttributes,
getHostVisibility(), mDisplay.getDisplayId(), mWinFrame,
mAttachInfo.mContentInsets, mAttachInfo.mStableInsets,
mAttachInfo.mOutsets, mAttachInfo.mDisplayCutout, mInputChannel);//mInputChannel 作为参数传过去
//......
if (mInputChannel != null) {
if (mInputQueueCallback != null) {
mInputQueue = new InputQueue();
mInputQueueCallback.onInputQueueCreated(mInputQueue);
}
//创建 WindowInputEventReceiver 对象
mInputEventReceiver = new WindowInputEventReceiver(mInputChannel,
Looper.myLooper());
}
}
复制代码
addToDisplay 是一个 AIDL 方法,它的实现类是源码中的Session。最终调用的是 WindowManagerService 的 addWIndow 方法。
public int addToDisplay(IWindow window, int seq, WindowManager.LayoutParams attrs,
int viewVisibility, int displayId, Rect outFrame, Rect outContentInsets,
Rect outStableInsets,
DisplayCutout.ParcelableWrapper outDisplayCutout, InputChannel outInputChannel,
InsetsState outInsetsState, InsetsSourceControl[] outActiveControls) {
return mService.addWindow(this, window, seq, attrs, viewVisibility, displayId, outFrame,
outContentInsets, outStableInsets, outDisplayCutout, outInputChannel,
outInsetsState, outActiveControls, UserHandle.getUserId(mUid));
}
复制代码
WMS 在 addWindow 方法中创建 InputChannel 用于通讯。
public int addWindow(Session session, IWindow client, int seq,
LayoutParams attrs, int viewVisibility, int displayId, Rect outFrame,
Rect outContentInsets, Rect outStableInsets, Rect outOutsets,
DisplayCutout.ParcelableWrapper outDisplayCutout, InputChannel outInputChannel) {
//......
final boolean openInputChannels = (outInputChannel != null
&& (attrs.inputFeatures & INPUT_FEATURE_NO_INPUT_CHANNEL) == 0);
if (openInputChannels) {
win.openInputChannel(outInputChannel);
}
//......
}
复制代码
在 openInputChannel 中创建 InputChannel ,并把客户端的传回去。
void openInputChannel(InputChannel outInputChannel) {
//......
InputChannel[] inputChannels = InputChannel.openInputChannelPair(name);
mInputChannel = inputChannels[0];
mClientChannel = inputChannels[1];
//......
}
复制代码
InputChannel 的 openInputChannelPair 会调用 native 的 nativeOpenInputChannelPair ,在 native 中创建两个带有文件描述符的 socket 。
int socketpair(int domain, int type, int protocol, int sv[2]) {
//创建一对匿名的已经连接的套接字
int rc = __socketpair(domain, type, protocol, sv);
if (rc == 0) {
//跟踪文件描述符
FDTRACK_CREATE(sv[0]);
FDTRACK_CREATE(sv[1]);
}
return rc;
}
复制代码
WindowManager 的分析涉及 WMS,WMS 内容比较多,本文重点关注文件描述符相关的内容。简单的理解,就是进程间通讯会创建 socket,所以也会创建文件描述符,而且会在服务端进程和客户端进程各创建一个。另外,如果系统进程文件描述符过多,理论上会造成系统崩溃。
四、如何排查
如果你的应用收到如下这些崩溃堆栈,恭喜你,你的应用存在文件描述符泄漏。
abort message 'could not create instance too many files'
could not read input file descriptors from parcel
socket failed:EMFILE (Too many open files)
...
文件描述符导致的崩溃往往无法通过堆栈直接分析。道理很简单: 出问题的代码在消耗文件描述符同时,正常的代码逻辑可能也同样在创建文件描述符,所以崩溃可能是被正常代码触发了。
4.1 打印当前 FD 信息
遇到这类问题可以先尝试本体复现,通过命令 ‘ls -la /proc/$pid/fd’ 查看当前进程文件描述符的消耗情况。一般 android 应用的文件描述符可以分为几类,通过对比哪一类文件描述符数量过高,来缩小问题范围。
4.2 dump 系统信息
通过 dumpsys window ,查看是否有异常 window。用于解决 InputChannel 相关的泄漏问题。
4.3 线上监控
如果是本地无法复现问题,可以尝试添加线上监控代码,定时轮询当前进程使用的 FD 数量,在达到阈值时,读取当前 FD 的信息,并传到后台分析,获取 FD 对应文件信息的代码如下。
if (Build.VERSION.SDK_INT >= VersionCodes.L) {
linkTarget = Os.readlink(file.getAbsolutePath());
} else {
//通过 readlink 读取文件描述符信息
}
复制代码
4.4 排查循环打印的日志
除了直接对 FD 相关的信息进行分析,还需要关注 logcat 中是否有频繁打印的信息,例如:socket 创建失败。
五、参考文档
Linux 源码
Android源码
i-node介绍
InputChannel通信
Linux 内核文件描述符表的演变
评论