Watchdog机制

1.什么是SWT：

Softwere Watchdog Timeout，顾名思义就是软件超时监控狗。

Watchdog.java 位于frameworks/base/services/core/java/com/android/server/Watchdog.java

2.为什么需要SWT：

System Server 进程是Android的一个核心进程，里面为App运行提供了很多核心服务，如AMS、WMS、PKMS等等，如果这些核心的服务和重要的线程卡住，就会导致相应的功能异常。如果没有一种机制让这些服务复位的话，就会严重影响用户的体验，所以Google引入了System Server Watchdog 机制，用来监控这些核心服务和重要线程是否被卡住。

3.原理框架示意图：

4.Watchdog的初始化：

Watchdog的初始化是在SystemServer init的后期，如果SystemServer在init的过程中卡死了，那么就意味着Watchdog不会生效。

Watchdog是一个单例线程，在SystemServer启动时就会获取它并初始化和启动（init/start）.

  private void startOtherServices() {...traceBeginAndSlog("InitWatchdog");final Watchdog watchdog = Watchdog.getInstance();watchdog.init(context, mActivityManagerService);traceEnd();...traceBeginAndSlog("StartWatchdog");Watchdog.getInstance().start();traceEnd();...}

Watchdog在初始化的时候会构建很多的HandlerChecker

private Watchdog() {super("watchdog");// Initialize handler checkers for each common thread we want to check.  Note// that we are not currently checking the background thread, since it can// potentially hold longer running operations with no guarantees about the timeliness// of operations there.// The shared foreground thread is the main checker.  It is where we// will also dispatch monitor checks and do other work.mMonitorChecker = new HandlerChecker(FgThread.getHandler(),"foreground thread", DEFAULT_TIMEOUT);mHandlerCheckers.add(mMonitorChecker);// Add checker for main thread.  We only do a quick check since there// can be UI running on the thread.mHandlerCheckers.add(new HandlerChecker(new Handler(Looper.getMainLooper()),"main thread", DEFAULT_TIMEOUT));// Add checker for shared UI thread.mHandlerCheckers.add(new HandlerChecker(UiThread.getHandler(),"ui thread", DEFAULT_TIMEOUT));// And also check IO thread.mHandlerCheckers.add(new HandlerChecker(IoThread.getHandler(),"i/o thread", DEFAULT_TIMEOUT));// And the display thread.mHandlerCheckers.add(new HandlerChecker(DisplayThread.getHandler(),"display thread", DEFAULT_TIMEOUT));// And the animation thread.mHandlerCheckers.add(new HandlerChecker(AnimationThread.getHandler(),"animation thread", DEFAULT_TIMEOUT));// And the surface animation thread.mHandlerCheckers.add(new HandlerChecker(SurfaceAnimationThread.getHandler(),"surface animation thread", DEFAULT_TIMEOUT));......
}

5.HandlerChecker分类：

大致可以分为两类

Montor Checker：用于检查Monitor对象是否发生死锁，AMP、PKMS、WMS等核心系统服务都是Monitor对象。所有需要被监控的Service都去实现了Watchdog的Monitor接口，该接口中只有一个方法 monitor()

与之对应的是addMonitor()方法，将Service放到mHandlerChecker的mMonitors列表中，该列表会不断调用Monitor.monitor()方法，这个方法的实现也比较简单，就是去获取对应的锁，如果获取到了就OK，如果线程死锁或者其它原因阻塞那么必然获取不到，monitor()方法也必然阻塞。

WindowManagerService.java // Called by the heartbeat to ensure locks are not held indefnitely (for deadlock detection).@Overridepublic void monitor() {synchronized (mWindowMap) { }}

Lopper Checker,用于检查线程的消息队列是否长时间处于非空闲状态，Watchdog自身的消息队列，Ui, Io, Display这些全局的消息队列都是被检查的对象。此外，一些重要的线程的消息队列，也会加入到Looper Checker中，譬如AMS, PKMS，这些是在对应的对象初始化时加入的。

与之对应的方法是addThread()，将PowerManagerService、PackageManagerService、ActivityManagerService等几个主线程Handler保存到Watchdog.mHandlerCheckers列表中；同时还会把上面提到的mMonitorChecker也保存到Watchdog.mHandlerCheckers中；另外还会将foreground thread、ui thread、i/o thread 、display thread 、main thread的Handler也保存到Watchdog.mHandlerCheckers中来；

Watchdog会不断判断这些线程的Lopper是否空闲，如果一直非空闲，那么必然就被阻塞了。

6.Watchdog的运作：

Watchdog本身是一个线程，它的run()方法实现如下：

@Override
public void run() {boolean waitedHalf = false; //标识第一个30s超时boolean mSFHang = false; //标识surfaceflinger是否hangwhile (true) {...synchronized (this) {...// 1. 调度所有的HandlerCheckerfor (int i=0; i<mHandlerCheckers.size(); i++) {HandlerChecker hc = mHandlerCheckers.get(i);//shceduleCheckLocked()所做的事情可以想象成给所有的目标thread发放任务。hc.scheduleCheckLocked();}...// 2. 开始定期检查long start = SystemClock.uptimeMillis();while (timeout > 0) {...try {wait(timeout);} catch (InterruptedException e) {Log.wtf(TAG, e);}...timeout = CHECK_INTERVAL - (SystemClock.uptimeMillis() - start);}// 3. 检查HandlerChecker的完成状态final int waitState = evaluateCheckerCompletionLocked();if (waitState == COMPLETED) {...continue;} else if (waitState == WAITING) {...continue;} else if (waitState == WAITED_HALF) {...continue;}// 4. 存在超时的HandlerCheckerblockedCheckers = getBlockedCheckersLocked();//超了60秒，此时便出问题了,收集超时的HandlerCheckersubject = describeCheckersLocked(blockedCheckers);allowRestart = mAllowRestart;}...// 5. 保存日志，判断是否需要杀掉系统进程Slog.w(TAG, "*** GOODBYE!");Process.killProcess(Process.myPid());System.exit(10);} // end of while (true)......
}

以上代码片段主要的运行逻辑如下：

Watchdog运行后，便开始无限循环，依次调用每一个HandlerChecker的scheduleCheckLocked()方法
调度完HandlerChecker之后，便开始定期检查是否超时，每一次检查的间隔时间由CHECK_INTERVAL常量设定，为30秒
每一次检查都会调用evaluateCheckerCompletionLocked()方法来评估一下HandlerChecker的完成状态：
- COMPLETED表示已经完成
- WAITING和WAITED_HALF表示还在等待，但未超时
- OVERDUE表示已经超时。默认情况下，timeout是1分钟，但监测对象可以通过传参自行设定，譬如PKMS的Handler Checker的超时是10分钟
如果超时时间到了，还有HandlerChecker处于未完成的状态(OVERDUE)，则通过getBlockedCheckersLocked()方法，获取阻塞的HandlerChecker，生成一些描述信息
保存日志，包括一些运行时的堆栈信息，这些日志是我们解决Watchdog问题的重要依据。如果判断需要杀掉system_server进程，则给当前进程(system_server)发送signal 9

只要Watchdog没有发现超时任务，HandlerChecker就会被不停的调度。

7.HandlerChecker的运作：

public final class HandlerChecker implements Runnable {public void scheduleCheckLocked() {// Looper Checker中是不包含monitor对象的，判断消息队列是否处于空闲if (mMonitors.size() == 0 && mHandler.getLooper().isIdling()) {mCompleted = true;return;}...// 将Monitor Checker的对象置于消息队列之前，优先运行mHandler.postAtFrontOfQueue(this);}@Overridepublic void run() {// 依次调用Monitor对象的monitor()方法for (int i = 0 ; i < size ; i++) {synchronized (Watchdog.this) {mCurrentMonitor = mMonitors.get(i);}mCurrentMonitor.monitor();}...}
}

8.小结：

对于Looper Checker而言，会判断线程的消息队列是否处于空闲状态。如果被监测的消息队列一直闲不下来，则说明可能已经阻塞等待了很长时间。
对于Monitor Checker而言，会调用实现类的monitor方法，比如上文中提到的AMS.monitor()方法，方法实现一般很简单，就是获取当前类的对象锁，如果当前对象锁已经被持有，则monitor()会一直处于wait状态，直到超时，这种情况下，很可能是线程发生了死锁。

这基本就是Watchdog的监控原理，就先梳理这么多吧，后续的SWT/ANR问题的分析流程等遇到了再说吧。

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