Android数据库Cursor异常原因和Fd泄露分析

前言

手机应用和Android终端机应用不同的地方是：Android终端机应用长时间运行，必须保证长时间（几周到几个月不等）稳定运行，不崩溃，而手机应用经常进出，很难发现一些问题。线下监控内存泄漏可以使用LeakCanary、Android Studio 的 Android Profiler、eclispe的MAT这些常规手段，但是不支持线上监控。线上监控应用，可以使用腾讯Bugly、友盟。但是有了线上监控就完事了，不一定，有时候出现一些奇怪的问题，明明看似代码规范，却还是crash了。Android终端机应用crash回到桌面（通过守护进程重新拉起应用），这是非常影响用户体验的。下面举例子分析一个常见的线上异常（数据库用的是Room）

出现异常 CursorWindowAllocationException

CursorWindowAllocationException Cursor window allocation of 2048 kb failed.

可能原因1:

sqlite query完成之后cursor没有关闭。

解决方法：

在finally中关闭cursor

Cursor cursor = null;
try {} finally {if (cursor != null) {cursor.close();}
}

可能原因2

Cursor空间耗尽，比如

线程A执行到1处创建了一个Cursor，然后dosomething比较耗时…，线程B又来查询数据库，因此到1处又创建一个Cursor，此时如果AB执行完，就会关闭锁，看起来没有问题，但由于是同一个对象，所以AB关闭的cursor都是B创建的,因此
A创建的Cursor就没有关闭！

解决方法同上

进一步分析异常

在你的应用中，Cursor正常关闭，还是时不时报CursorWindowAllocationException，这是你就要注意应用的句柄泄露了（Fd泄露），文件描述符（File descriptor）是计算机科学中的一个术语，是一个用于表述指向文件的引用的抽象化概念。

在Linux中一个文件、一个串口、一个socket、一个线程都可以是一个文件，而一个文件会占用一个句柄，linux中一个进程默认的句柄最大数值是1024，当超过这个数值，linux就会对当前的进程进行kill，而kill的对象可以是任意对象，所以会造成各种异常原因的崩溃。

Linux中，每一个进程在内核中，都对应有一个“打开文件”数组，存放指向文件对象的指针，而 fd 是这个数组的下标。

我们对文件进行操作时，系统调用，将fd传入内核，内核通过fd找到文件，对文件进行操作。

既然是数组下标，fd的类型为int， < 0 为非法值， >=0 为合法值。在linux中，一个进程默认可以打开的文件数为1024个，fd的范围为0~1023。可以通过设置，改变最大值。

在linux中，值为0、1、2的fd，分别代表标准输入、标准输出、标准错误输出。因为 0 1 2已经被linux使用了，通常在程序中打开的fd，是从3开始的。但我们在判断一个fd是否合法时，依然要使用>=0的判断标准。fd的分配原则，是从小到大，找到第一个不用的进行分配。

句柄泄露可能原因：

socket socket()/accept()；
数据库sqlite游标操作
文件流操作，检查后都有close;
硬件通讯，如串口，usb这些，是否正常关闭

通过排查，发现串口通讯没有正常关闭，创建太多fd,导致fd耗尽，最终影响数据库sqlite游标操作，出现了上面的异常CursorWindowAllocationException，数据Cursor创建也需要fd。

但是线上监控只是上报异常，没有指出哪里泄露，这时候需要通过物联网（IoT） MQTT（构建于Tcp/Ip协议的一种应用层协议,它的全称是Message Queuing Telemetry Transport）下发指令（adb）拉取fd信息，然后从终端设备上传到本地，再分析fd信息进行排查是哪里泄露。Java发送adb指令可以通过Runtime.getRuntime().exec()发送，再读取，需要注意发送的指令是否需要Root权限和结束符

Fd查询

1）Linux系统下，所有进程允许打开的最大fd数量。查询语句：

/proc/sys/fs/file-max

2）Linux系统下，所有进程已经打开的fd数量及允许的最大数量。查询语句：

/proc/sys/fs/file-nr

3）单个进程允许打开的最大fd数量.查询语句：

ulimit -n

4)单个进程（例如进程id为5454）已经打开的fd.查询语句：

ls -l /proc/5454/fd

操作步骤：

adb shell
su查看app包名的pid
ps | grep com.sjl.testu0_a280   11218 243   2997124 275288 SyS_epoll_ 7795a0eb80 S com.sjl.test注意：11218就是pid查看pid为3617的当前句柄数
ls -l /proc/3617/fd | wc -l
列出句柄被占用详细情况
ls -l /proc/3617/fd

or 进入目录查看

切换到15429进程的FD目录下
cd /proc/15429/fd然后在查看当前FD目录下文件描述符数量：
ls -l | wc -l94

通过观察查询文件描述符,如果文件描述符并没有被释放，说明这时候出现了FD泄露

小结

Fd泄露并不容易发现，但是规范编码，能减少大部分异常的发生，这是非常重要的。

下面是列出一些常见的优化和性能检测手段

内存泄露检测工具： LeakCanary 、Android Studio 的 Android Profiler 、eclispe的MAT
注意：memory leak会最终会导致out of memory。
检测在主线程运行的操作时长(卡顿检测)：BlockCanary
检测方法耗时：Hugo（基于AOP实现）
检测工具，APP研发助手：dokit
Native层崩溃的监听工具：BreakPad（不支持线上）
Native Crash + Java Exception检测工具：Bugly（线上检测工具）、xCrash（不支持线上）
线上内存监控方案：KOOM(快手)
性能分析工具：TraceView、SysTrace（SysTrace用于收集可帮助您检查原生系统进程的详细系统级数据，例如CPU调度、磁盘活动、应用线程等，并解决掉帧引起的界面卡顿）

TraceView：

-    通过Android studio自带的traceview查看（Android profiler）。
-   通过Android SDK自带的Debug。（导出 trace 文件，通过Android Studio的profile打开该文件，可以知道有多少线程、具体方法的耗时）
-   通过DDMS中的traceview查看。

SysTrace：

在代码的开始位置加上tag

 TraceCompat.endSection();

然后指定位置结束，即可以抓取到整个应用在此过程的相关信息

TraceCompat.beginSection("onCreate");

布局层级和性能分析工具：Hierarchy Viewer（已废弃）、Android Studio 的Layout Inspector（不支持查看布局性能）