news 2025/12/29 20:56:23

稳定性(一):Crash

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张小明

前端开发工程师

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稳定性(一):Crash

程序奔溃

Java/Kotlin:

  • Java 和 Kotlin 代码都运行在 ART (Android Runtime) 上,当代码中抛出一个异常(如 NullPointerException)而没有被任何 try-catch 块捕获时,ART 会触发当前线程的异常分发机制,这个异常会沿着调用栈一路向上传递。如果最终抵达线程的顶部仍未被处理,ART 就会终止该线程。在终止前,ART 会调用一个可供开发者设置的回调接口——Thread.UncaughtExceptionHandler。

Native:

  • Native 崩溃发生在 C/C++ 代码层,它不受 ART 虚拟机管理。Native 崩溃的本质是 CPU 执行了非法指令,进而被操作系统内核检测到。内核会向对应的进程发送一个 Linux 信号 (Signal) 来通知这一事件,这是一种内核与进程之间进行异步通信的机制。
  • 异常发生时,CPU通过异常中断的方式,触发异常处理流程。不同的处理器,有不同的异常中断类型和中断处理方式。

信号机制

  • 信号的接收:接收信号的任务是由内核代理的,当内核接收到信号后,会将其放到对应进程的信号队列中,同时向进程发送一个中断,使其陷入内核态。注意,此时信号还只是在队列中,对进程来说暂时是不知道有信号到来的。
  • 信号的检测:进程陷入内核态后,有两种场景会对信号进行检测。当发现有新信号时,便会进入下一步,信号的处理。
    • 进程从内核态返回到用户态前进行信号检测
    • 进程在内核态中,从睡眠状态被唤醒的时候进行信号检测
  • 信号的处理
    • 信号处理函数是运行在用户态的,调用处理函数前,内核会将当前内核栈的内容备份拷贝到用户栈上,并且修改指令寄存器(eip)将其指向信号处理函数。
    • 接下来进程返回到用户态中,执行相应的信号处理函数。
    • 信号处理函数执行完成后,还需要返回内核态,检查是否还有其它信号未处理。如果所有信号都处理完成,就会将内核栈恢复(从用户栈的备份拷贝回来),同时恢复指令寄存器(eip)将其指向中断前的运行位置,最后回到用户态继续执行进程。

常见信号

  • SIGSEGV(11)
    • signal segmentation violation:段错误
    • 无效内存访问 访问无权访问的内存
    • 空指针 栈溢出 访问已释放对象的内存(Use-After-Free) 数组越界 试图写入只读内存段
  • SIGBUS(7)
    • Bus Error:总线错误
    • 非法内存访问
    • 访问 CPU 无法物理寻址的内存。通常是由于 CPU 的对齐问题引起的(例如,尝试从不是 4 的倍数的地址读取长整型数据)
  • SIGABRT(6)
    • 程序“主动”选择的崩溃,一般由调用 abort() 函数触发
    • 在 C/C++ 中,很多断言库(assert)在断言失败后会调用abort(),表明程序进入了一个绝对不应存在的状态。
    • 资源初始化异常(配置文件、对象) 虚拟内存不足
  • SIGILL
    • Illegal Instruction 非法指令
    • 当 CPU 的指令指针指向一个无效或包含损坏数据的地址时,CPU 无法识别将要执行的指令,便会触发此信号。
    • 函数指针错误导致跳转到非代码区、栈被破坏导致返回地址错误等。
  • SIGFPE(8)
    • Floating-Point Exception 浮点数异常
    • 整数除以零、浮点数上溢或下溢
  • SIGPIPE(13):管道破损,没有读端的管道写数据
  • SIGKILL(9):kill信号;不能被忽略、处理和阻塞
  • SIGTRAP(5):断点或陷阱指令
  • SIGSYS(31):系统调用异常;终止进程,核心转储
  • SIGSTKFLT(16):栈溢出
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