【AOSP】Android Dump 开发与调试指南

在 Android 系统开发与调试中，dump 是一个不可或缺的强大工具。它能够提供关于系统服务、应用程序状态以及底层硬件信息的详细快照。对于希望深入了解 Android 系统内部工作原理、排查复杂问题或进行性能优化的开发者来说，掌握 dump 的使用至关重要。

在这里插入图片描述

一、什么是 Android Dump？

Android Dump 是一种通过 dumpsys 工具获取系统服务和应用程序状态信息的调试技术。这些信息涵盖了广泛的领域，从电池状态、内存使用、网络连接，到窗口管理、活动堆栈等等。开发者可以通过 Android 调试桥 (adb) 从命令行调用 dumpsys，从而获取到连接设备上运行的各种系统服务的诊断输出。

例如，当你遇到应用无响应 (ANR) 问题时，系统会自动进行 dump 操作，生成包含当前所有线程堆栈信息的 traces.txt 文件，这对于分析卡死原因至关重要。

二、Android Dump 的工作原理

Android 的 dump 机制核心依赖于 Binder IPC (跨进程通信) 框架。Android 的系统服务各自运行在独立的进程中，并通过 ServiceManager 进行注册和管理。dumpsys 工具本身是一个运行在设备上的可执行文件，它并不直接了解各个服务的内部状态。当用户执行 adb shell dumpsys <service_name> 命令时，其实质上是启动了 dumpsys 这个客户端程序，其工作流程如下：

  1. 获取 ServiceManager 代理：dumpsys 进程首先会获取到 ServiceManager 的一个代理对象。
  2. 查询服务：通过这个代理对象，dumpsys 向 ServiceManager 查询指定服务（例如 activity、window 等）的 Binder 代理对象。
  3. 发起 Binder 调用：dumpsys 通过获取到的服务代理对象，调用一个名为 dump 的方法，并将需要传递的参数（如果有的话）一并发送。
  4. 服务端执行 dump：服务进程接收到这个 Binder 调用后，会在其自身的 dump 方法中实现具体的逻辑，将当前服务的内部状态信息输出到一个文件描述符（FileDescriptor）中。
  5. 数据回传与显示：输出的数据通过 Binder 机制回传给 dumpsys 进程，并最终显示在你的命令行终端上。

简而言之，dumpsys 充当了一个“信使”的角色，它通过 Binder 这座桥梁，请求并获取了远端系统服务的内部状态信息。

为了更深入地理解 dump 的工作原理，我们来探究一下相关的源代码。

2.1 dumpsys 命令的源码实现

dumpsys 命令的源码位于 AOSP (Android Open Source Project) 的 frameworks/native/cmds/dumpsys/ 目录下。核心逻辑在 dumpsys.cpp 和 main.cpp 文件中。

  • main.cpp: 这是 dumpsys 可执行文件的入口。它的主要作用是解析命令行参数，并调用 Dumpsys 类的 main 方法。

  • dumpsys.cpp: 这个文件包含了 dumpsys 的核心实现。在 Dumpsys::main 方法中，它会连接到 ServiceManager，并根据用户传入的服务名称，获取到对应服务的 IBinder 接口。

    // frameworks/native/cmds/dumpsys/dumpsys.cppsp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
...
if (sm != nullptr) {Vector<String16> services = sm->listServices();...sp<IBinder> service = sm->checkService(String16(serviceName));if (service != nullptr) {int err = service->dump(STDOUT_FILENO, args);...}
}

    上述代码片段展示了 dumpsys 如何通过 defaultServiceManager() 获取 ServiceManager 的实例，然后通过 checkService 获取到目标服务的 IBinder 代理对象。最后，调用该对象的 dump 方法，并将标准输出的文件描述符 STDOUT_FILENO 和其他参数 args 传递过去。

2.2 系统服务的 dump 方法实现

每个提供 dump 功能的系统服务，都会在其代码中实现 IBinder 接口的 dump 方法。我们以 ActivityManagerService (AMS) 为例，它的服务名称是 activity。其源码位于 frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java。

// frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.javapublic final class ActivityManagerService extends IActivityManager.Stubimplements Watchdog.Monitor, BatteryStatsImpl.BatteryCallback {// ...@Overrideprotected void dump(FileDescriptor fd, PrintWriter pw, String[] args) {if (mContext.checkCallingOrSelfPermission(android.Manifest.permission.DUMP)!= PackageManager.PERMISSION_GRANTED) {pw.println("Permission Denial: can't dump ActivityManager from from pid="+ Binder.getCallingPid()+ ", uid=" + Binder.getCallingUid());return;}// ... a lot of logic to handle different arguments in 'args' ...if (args.length > 0) {String cmd = args[0];if ("activities".equals(cmd) || "a".equals(cmd)) {// dump activities stack} else if ("broadcasts".equals(cmd) || "b".equals(cmd)) {// dump broadcast state} else if ("services".equals(cmd) || "s".equals(cmd)) {// dump service state}// ... and so on for many other arguments} else {// default dump logic if no arguments are provided}}
}

从 ActivityManagerService 的 dump 方法中，我们可以看到：

  • 权限检查：首先会检查调用者是否拥有 android.Manifest.permission.DUMP 权限。这解释了为什么我们通常需要通过 adb shell 来执行 dumpsys，因为 shell 用户默认拥有这个权限。
  • 参数解析：dump 方法会解析 args 字符串数组，根据不同的参数执行不同的 dump 逻辑。例如，如果第一个参数是 activities 或 a，它就会输出 Activity 的堆栈信息。
  • 信息输出：通过传入的 PrintWriter pw 对象，将服务的状态信息格式化为字符串并输出。

三、adb dump 的使用

3.1 adb dumpsys 的基本语法

adb shell dumpsys [service_name] [arguments]

常用命令示例：

  • 列出所有可 dump 的服务：

    adb shell dumpsys -l

  • 查看 Activity 管理器信息：

    adb shell dumpsys activity

    这个命令会输出非常多的信息，包括 Activity 堆栈、正在运行的服务、广播队列等。

  • 查看窗口管理器信息：

    adb shell dumpsys window

    可以用来查看当前窗口的层级、焦点窗口、Surface 信息等，对于分析 UI 问题非常有帮助。

  • 查看内存使用情况：

    adb shell dumpsys meminfo <package_name>

    可以获取指定应用的详细内存使用情况，是排查内存泄漏的重要工具。

  • 查看电池状态：

    adb shell dumpsys batterystats

    提供详细的电池使用统计信息，帮助分析应用的耗电情况。

3.2 如何根据源码使用 adb 查看对应信息

掌握 dumpsys 的精髓在于学会如何通过阅读源码来发现其强大的功能。下面我们通过一个实例来演示这个过程。

目标：我们想知道 ActivityManagerService 中最近的任务（Recent Tasks）列表。

步骤：

  1. 定位到 ActivityManagerService 的 dump 方法：
    我们已经知道其路径在 frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java。

  2. 在 dump 方法中寻找与“最近任务”相关的代码：
    通过在 dump 方法中搜索关键词 “recent”，我们可以找到类似如下的代码：

    // In ActivityManagerService.java's dump method} else if ("recents".equals(cmd) || "r".equals(cmd)) {// dump recent activities
}

    从这段代码我们可以推断出，要 dump 最近的任务列表，我们可以使用 recents 或者其缩写 r 作为 dumpsys activity 的参数。

  3. 构造并执行 adb 命令：
    根据上面的发现，我们可以在命令行中执行：

    adb shell dumpsys activity recents

    或者使用缩写：

    adb shell dumpsys activity r

  4. 分析输出结果：
    执行上述命令后，你将会看到一个包含了最近任务信息的列表，其中有每个任务的 ID、关联的 Activity、Intent 等详细信息。

通过这个简单的例子，你可以举一反三，探索其他系统服务的 dump 方法，发现更多有用的调试选项。例如，你可以在 WindowManagerService 的 dump 方法中寻找与特定窗口或 Display 相关的 dump 选项，从而实现更精细化的 UI 调试。

四、总结

Android 的 dump 机制是一个功能强大且设计精巧的系统诊断工具。通过 adb dumpsys，开发者可以深入到系统的每一个角落，获取到宝贵的状态信息。理解其基于 Binder 的工作原理和核心代码实现，不仅能够帮助我们更有效地使用这个工具，更能加深我们对 Android 系统架构的理解。

更重要的是，通过将源码阅读与 adb 命令实践相结合，你将能够解锁 dumpsys 的全部潜力，成为一名更出色的 Android 系统开发者和调试专家。希望这篇博客能够为你打开一扇通往 Android 系统底层世界的大门。

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