- Android系统级深入开发
- 韩超 梁泉
- 4098字
- 2020-08-26 21:43:41
3.4.2 调试的方法
由于Android系统基于Linux，Android中的调试方式首先可以利用标准Linux的基本调试的方法，除此之外，Android中还有特定的调试方法。
1.查看系统进程的情况
首先可以在终端使用ps命令查看系统的进程。启动Android的仿真器环境，然后使用adb shell进行连接，使用ps查看各个进程，如下所示：
# ps
USER PID PPID VSIZE RSS WCHAN PC NAME
root 1 0 312 220 c009b74c 0000ca4c S /init
root 2 0 0 0 c004e72c 00000000 S kthreadd
root 3 2 0 0 c003fdc8 00000000 S ksoftirqd/0
root 4 2 0 0 c004b2c4 00000000 S events/0
root 5 2 0 0 c004b2c4 00000000 S khelper
root 6 2 0 0 c004b2c4 00000000 S suspend
root 7 2 0 0 c004b2c4 00000000 S kblockd/0
root 8 2 0 0 c004b2c4 00000000 S cqueue
root 9 2 0 0 c018179c 00000000 S kseriod
root 10 2 0 0 c004b2c4 00000000 S kmmcd
root 11 2 0 0 c006fc74 00000000 S pdflush
root 12 2 0 0 c006fc74 00000000 S pdflush
root 13 2 0 0 c00744e4 00000000 S kswapd0
root 14 2 0 0 c004b2c4 00000000 S aio/0
root 22 2 0 0 c017ef48 00000000 S mtdblockd
root 23 2 0 0 c004b2c4 00000000 S kstriped
root 24 2 0 0 c004b2c4 00000000 S hid_compat
root 25 2 0 0 c004b2c4 00000000 S rpciod/0
root 26 2 0 0 c019d16c 00000000 S mmcqd
root 27 1 740 220 c0158eb0 afd0d8ac S /system/bin/sh
system 28 1 808 208 c01a94a4 afd0db4c S /system/bin/servicemanager
root 29 1 3736 372 ffffffff afd0e1bc S /system/bin/vold
root 30 1 3716 316 ffffffff afd0e1bc S /system/bin/netd
root 31 1 668 184 c01b52b4 afd0e4dc S /system/bin/debuggerd
radio 32 1 5392 480 ffffffff afd0e1bc S /system/bin/rild
root 33 1 81940 22164 c009b74c afd0dc74 S zygote
media 34 1 19508 1836 ffffffff afd0db4c S /system/bin/mediaserver
bluetooth 35 1 1260 288 c009b74c afd0e98c S /system/bin/dbus-daemon
root 36 1 812 236 c02181f4 afd0d8ac S /system/bin/installd
keystore 37 1 1616 216 c01b52b4 afd0e4dc S /system/bin/keystore
root 38 1 740 220 c003da38 afd0e7bc S /system/bin/sh
root 39 1 840 280 c00b8fec afd0e90c S /system/bin/qemud
root 41 1 3384 176 ffffffff 0000ecc4 S /sbin/adbd
root 54 38 796 248 c02181f4 afd0d8ac S /system/bin/qemu-props
system 62 33 152636 30928 ffffffff afd0db4c S system_server
app_9 121 33 108964 18128 ffffffff afd0eb08 S com.android.inputmethod.latin
radio 125 33 120308 19396 ffffffff afd0eb08 S com.android.phone
app_27 128 33 108092 21528 ffffffff afd0eb08 S com.android.launcher
system 131 33 109420 16932 ffffffff afd0eb08 S com.android.settings
app_8 157 33 118524 22096 ffffffff afd0eb08 S android.process.acore
app_0 182 33 116196 17064 ffffffff afd0eb08 S com.android.mms
app_16 188 33 104244 17520 ffffffff afd0eb08 S android.process.media
app_6 207 33 106856 18020 ffffffff afd0eb08 S com.android.email
app_10 218 33 103260 16800 ffffffff afd0eb08 S com.android.bluetooth
app_12 226 33 10421617020ffffffffafd0eb08Scom.android.providers.calendar
app_15 240 33 103028 16900 ffffffff afd0eb08 S com.android.deskclock
app_3 248 33 102408 15832 ffffffff afd0eb08 S com.android.protips
app_4 255 33 105144 16748 ffffffff afd0eb08 S com.android.quicksearchbox
app_13 262 33 103452 16164 ffffffff afd0eb08 S com.android.music
root 268 41 740 328 c003da38 afd0e7bc S /system/bin/sh
root 282 268 888 332 00000000 afd0d8ac R ps
从Android系统的进程中可以看到，1号和2号进程以0号进程为父进程。init是系统运行的第1个用户空间进程，即Android根目下的init可执行程序，这是一个用户空间的进程。kthreadd是系统的2号进程，这是一个内核进程，其他内核进程都直接或间接以kthreadd为父进程。
系统的各个守护进行由init进行运行，例如Zygote、/system/bin/sh、/system/bin/mediaserver、/system/bin/adbd等，因此它们的父进程号为1，即以init为父进程。
各种文字名称的进程表示Android应用程序的进程，例如android.process.acore、com.android.mms等进程代表的是应用程序进程，它们的父进程都是zygote。例如，在本例中它们的父进程id均为33。
本例中ps命令的进城id为282，其父进程是pid为268的/system/bin/sh，可见这个命令是从sh分支出来的，而pid为268的/system/bin/sh的父进程是pid为41的/system/bin/adbd （adb守护进程）。
使用Linux的proc文件系统，也可以查看进程相关的信息，在/proc目录中，包含了各个进程的信息，每个进程一个目录，就是进程的id。
例如，查看27号进程的目录如下所示：
# ls -l /proc/27/
dr-xr-xr-x root root 2010-08-13 03:39 task
dr-x------ root root 2010-08-13 03:39 fd
dr-x------ root root 2010-08-13 03:39 fdinfo
dr-xr-xr-x root root 2010-08-13 03:39 net
-r-------- root root 0 2010-08-13 03:39 environ
-r-------- root root 0 2010-08-13 03:39 auxv
-r--r--r-- root root 0 2010-08-13 03:39 status
-r-------- root root 0 2010-08-13 03:39 personality
-r-------- root root 0 2010-08-13 03:39 limits
-rw-r--r-- root root 0 2010-08-13 03:39 sched
-r--r--r-- root root 0 2010-08-13 03:38 cmdline
-r--r--r-- root root 0 2010-08-13 03:34 stat
-r--r--r-- root root 0 2010-08-13 03:39 statm
-r--r--r-- root root 0 2010-08-13 03:39 maps
-rw------- root root 0 2010-08-13 03:39 mem
lrwxrwxrwx root root 2010-08-13 03:39 cwd -＞ /
lrwxrwxrwx root root 2010-08-13 03:39 root -＞ /
lrwxrwxrwx root root 2010-08-13 03:39 exe -＞ /system/bin/sh
-r--r--r-- root root 0 2010-08-13 03:39 mounts
-r--r--r-- root root 0 2010-08-13 03:39 mountinfo
-r-------- root root 0 2010-08-13 03:39 mountstats
--w------- root root 0 2010-08-13 03:39 clear_refs
-r--r--r-- root root 0 2010-08-13 03:39 smaps
-r-------- root root 0 2010-08-13 03:39 pagemap
-r--r--r-- root root 0 2010-08-13 03:39 wchan
-r--r--r-- root root 0 2010-08-13 03:39 schedstat
-r--r--r-- root root 0 2010-08-13 03:39 cgroup
-r--r--r-- root root 0 2010-08-13 03:39 oom_score
-rw-r--r-- root root 0 2010-08-13 03:39 oom_adj
-rw-r--r-- root root 0 2010-08-13 03:39 coredump_filter
在每个进程的目录中，包含了若干个文件的子目录，其中cmdline文件表示了这个进程所在的命令行：
# cat /proc/27/cmdline
/system/bin/sh
由此可见，这个27号进程就是shell程序。查看status文件，可以获知这个进程的一些相关信息。对27号进程的查看如下所示：
# cat /proc/27/status
Name: sh # 进程名称
State: S (sleeping) # 进程状态
Tgid: 27 # 线程组ID
Pid: 27 # 进程ID
PPid: 1 # 父进程ID
TracerPid: 0
Uid:0 0 0 0
Gid:0 0 0 0
FDSize: 1024
Groups:
VmPeak: 744 kB # 虚拟内存相关消息
VmSize: 744 kB
VmLck: 0 kB
VmHWM: 316 kB
VmRSS: 264 kB
VmData: 92 kB
VmStk: 84 kB
VmExe: 80 kB
VmLib: 460 kB
VmPTE: 12 kB
Threads: 1 # 所包含的线程数
SigQ: 0/768
SigPnd: 0000000000000000
ShdPnd: 0000000000000000
SigBlk: 0000000000000000
SigIgn: 0000000000284004
SigCgt: 00000000000094ea
CapInh: 0000000000000000
CapPrm: fffffffffffffeff
CapEff: fffffffffffffeff
CapBnd: fffffffffffffeff
voluntary_ctxt_switches: 38
nonvoluntary_ctxt_switches: 1
stat文件实际上包含了比status文件更多的信息，但是可读性比较差，因此一般查看status文件。
进程目录中的fd文件，表示了这个进程中所打开的文件的描述符。对27号进程的查看如下所示：
# ls /proc/27/fd
0
1
2
9
1023
进程目录中的task目录表示了这个进程所包含的子进程，也就是这个进程中所包含的线程，目录的名称也就是子进程的id。对27号进程的查看如下所示：
# ls /proc/27/task
27
27号进程只包含一个进程，即27号进程自己。
在Linux操作系统的内核的角度出发，进程和线程没有区别。在用户空间建立的线程（例如，通过pthread建立的）在内核的情况就是一个进程，也就是上述的子进程。事实上，这些子进程的目录结构和进程是一样的。
对于34号进程mediaserver，情况如下所示：
# cat /proc/34/cmdline
/system/bin/mediaserver
# ls
34
58
59
60
61
98
除了34之外，还包含了58，59，60，61，98这4个文件夹，由此可见，mediaserver进程已经包含了若干个子进程。如果查看其status文件，也能发现相应信息。
2.统计系统性能消息
在Linux中有一些可以统计系统性能的方法，在Android中也有所支持。使用vmstat和top命令可以统计系统中性能的信息。
vmstat（Virtual Meomory Statistics，虚拟内存统计），命令报告关于内核线程、虚拟内存、磁盘、陷阱和CPU活动的统计信息。由vmstat命令生成的报告可以用于平衡系统负载活动。
vmstat的使用如下所示：
# vmstat &
# procs memory system cpu
r b free mapped anon slab in cs flt us ni sy id wa ir
0 0 3792 21112 50864 3724 27 66 0 1 0 1 99 0 0
0 0 3792 21112 50864 3724 22 53 0 0 0 0 99 0 0
0 0 3792 21112 50864 3724 28 63 0 1 0 2 98 0 0
1 0 1752 22168 51348 3744 94 235 4 43 0 18 39 0 0
10 1 1384 20968 52932 3760 123 555 21 60 0 38 0 2 0
11 1 1700 19340 53424 3852 366 322 8 80 0 21 0 0 0
5 0 1996 19748 53688 3800 150 337 5 82 0 17 0 0 0
4 1 1320 20584 53568 3688 154 584 15 67 0 33 0 0 0
2 1 1632 20448 53624 3500 150 422 18 66 0 33 0 1 0
vmstat的结构中几个比较重要的值的含义如下所示。
r：在运行队列中等待的进程数
b：在等待io的进程数
w：可以进入运行队列但被替换的进程
free：空闲的内存（单位k）
mapped：影射的内存（单位k）
in：每秒的中断数，包括时钟中断
cs：每秒的环境（上下文）切换次数
us：CPU使用时间
sy：CPU系统使用时间
id：闲置时间
top程序主要可以检测各个进程对CPU的消耗情况，信息将一屏一屏的阶段性地打印到屏幕上。
在Android中，第1次top程序的使用如下所示：
# top &
User 93%, System 6%, IOW 0%, IRQ 0%
User 309 + Nice 0 + Sys 20 + Idle 0 + IOW 0 + IRQ 0 + SIRQ 0 = 329
PID CPU% S #THR VSS RSS PCY UID Name
270 82% S 17 133980K 21628K fg app_5 com.cooliris.media
62 12% S 44 152976K 25928K fg system system_server
301 3% R 1 908K 388K fg root top
4 0% S 1 0K 0K fg root events/0
5 0% S 1 0K 0K fg root khelper
6 0% S 1 0K 0K fg root suspend
7 0% S 1 0K 0K fg root kblockd/0
8 0% S 1 0K 0K fg root cqueue
9 0% S 1 0K 0K fg root kseriod
10 0% S 1 0K 0K fg root kmmcd
11 0% S 1 0K 0K fg root pdflush
12 0% S 1 0K 0K fg root pdflush
13 0% S 1 0K 0K fg root kswapd0
14 0% S 1 0K 0K fg root aio/0
top使用的第2次统计的内容如下所示：
User 14%, System 5%, IOW 0%, IRQ 0%
User 47 + Nice 0 + Sys 18 + Idle 249 + IOW 0 + IRQ 0 + SIRQ 0 = 314
PID CPU% S #THR VSS RSS PCY UID Name
34 13% S 14 29084K 2928K fg media /system/bin/mediaserver
62 3% S 44 153040K 26532K fg system system_server
301 3% R 1 916K 404K fg root top
125 0% S 17 119236K 16508K fg radio com.android.phone
39 0% S 1 844K 336K fg root /system/bin/qemud
6 0% S 1 0K 0K fg root suspend
7 0% S 1 0K 0K fg root kblockd/0
8 0% S 1 0K 0K fg root cqueue
9 0% S 1 0K 0K fg root kseriod
10 0% S 1 0K 0K fg root kmmcd
11 0% S 1 0K 0K fg root pdflush
12 0% S 1 0K 0K fg root pdflush
13 0% S 1 0K 0K fg root kswapd0
14 0% S 1 0K 0K fg root aio/0
以上top程序统计的情况是，刚刚打开Gallery（3D版本）程序，因此com.cooliris. media，也就是Gallery3D的程序，这个进程占用的CPU消耗最大，同时top程序本身也占用了一些CPU消耗。然后打开了视频播放程序，因此，/system/bin/mediaserver进程的消耗变为最大。
Andoir中还提供了dumpstat和dumpsys两个工具，可以用于将各个进程的stat中的信息和sys文件系统的内容导出。这两个工具导出的内容都较多，最好在主机端配合adb来使用，例如：
$ adb shell dumpstat | grep CPU
3.内核和驱动的调试
使用dmesg可以查看内核打印出来信息，如下所示：
# dmesg
ioctl是Android中的一个工具，用户可以直接控制设备节点的ioctl命令，这样可以在没有写程序的情况下进行一些测试工作。
ioctl的使用如下所示：
# ioctl -h
ioctl [-l ＜length＞] [-a ＜argsize＞] [-rdh] ＜device＞ ＜ioctlnr＞
-l ＜lenght＞ Length of io buffer
-a ＜argsize＞ Size of each argument (1-8)
-r Open device in read only mode
-d Direct argument (no iobuffer)
-h Print help
例如，使用ioctl程序，查看framebuffer驱动的情况如下所示：
# ioctl -l 16 -r /dev/graphics/fb0 0x4600
sending ioctl 0x4600 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00
0x00 0x00 0x00
return buf: 40 01 00 00 e0 01 00 00 40 01 00 00 c0 03 00 00
linux/fb.h中定义了获取framebuffer信息的ioctl命令FBIOGET_VSCREENINFO为0x4600，如下所示：
#define FBIOGET_VSCREENINFO 0x4600
FBIOGET_VSCREENINFO这个ioctl命令使用的结构体为struct fb_var_screeninfo，前面几个字节的内容如下所示
struct fb_var_screeninfo {
__u32 xres; /＊ 可见分辨率 ＊/
__u32 yres;
__u32 xres_virtual; /＊ 虚拟分辨率 ＊/
__u32 yres_virtual;
/＊ ......省略部分内容 ＊/
}
以上的命令使用读取了16字节的消息，得到的信息的含义为：
0x140==320 0x1E0==480 0x3C0==960
因此，表示屏幕的可见的宽为320，可见的高为480，虚拟的宽为320，虚拟的高为960，这就是双缓冲的屏幕。
4.Android的特殊调试命令
在Android的toolbox中包含了一些非标准化的辅助命令，这些命令在Linux的shell中没有，专门为Android系统所用。
netcfg是Android中的一个网络工具，用于配置网络，使用方法如下所示
# netcfg -h
usage: netcfg [＜interface＞ {dhcp|up|down}]
在仿真器连接网络的情况上查看：
# netcfg
lo UP 127.0.0.1 255.0.0.0 0x00000049
eth0 UP 10.0.2.15 255.255.255.0 0x00001043
tunl0 DOWN 0.0.0.0 0.0.0.0 0x00000080
gre0 DOWN 0.0.0.0 0.0.0.0 0x00000080
Service工具用于和Android一个已经启动的Service进行通信。Service命令的使用方式如下所示：
# service -h
Usage: service [-h|-?]
service list
service check SERVICE
service call SERVICE CODE [i32 INT | s16 STR] ...
Options:
i32: Write the integer INT into the send parcel.
s16: Write the UTF-16 string STR into the send parcel.
使用service list可以显示系统已经启动的服务，如下所示：
# service list
Found 49 services:
0 phone: [com.android.internal.telephony.ITelephony]
1 iphonesubinfo: [com.android.internal.telephony.IPhoneSubInfo]
2 simphonebook: [com.android.internal.telephony.IIccPhoneBook]
3 isms: [com.android.internal.telephony.ISms]
45 media.audio_policy: [android.media.IAudioPolicyService]
46 media.camera: [android.hardware.ICameraService]
47 media.player: [android.media.IMediaPlayerService]
48 media.audio_flinger: [android.media.IAudioFlinger]
这里显示的服务包括了Java层启动的服务和C中启动的服务。例如以上列出的内容中：phone就是Java层启动的服务，media.player中就是C中启动的服务。
使用service check查看服务的状态，如下所示：
# service check media.player
Service media.player: found
使用service call调用进程的情况如下所示：
# service call media.player 3 s16 "file:///sdcard/a.mp4"
Result: Parcel(
0x00000000: 00000000 40806d54 a821a0e5 73622a85 '....Tm.@..!..＊bs'
0x00000010: 0000017f 00000000 00000000 '............ ')
# D/MediaPlayerService( 34): Can't decode by path, use filedescriptor instead
事实上，这种调用已经调用到了MediaPlayerService中的函数，因此打印出了上述的调试信息。
am命令是在控制台中可以非常容易调试程序的工具，例如可以启动活动、启动服务和发送广播等功能。am命令的基本使用方法如下所示：
# am
usage: am [subcommand] [options]
start an Activity: am start [-D] [-W] ＜INTENT＞
-D: enable debugging
-W: wait for launch to complete
start a Service: am startservice ＜INTENT＞
send a broadcast Intent: am broadcast ＜INTENT＞
start an Instrumentation: am instrument [flags] ＜COMPONENT＞
-r: print raw results (otherwise decode REPORT_KEY_STREAMRESULT)
-e ＜NAME＞ ＜VALUE＞: set argument ＜NAME＞ to ＜VALUE＞
-p ＜FILE＞: write profiling data to ＜FILE＞
-w: wait for instrumentation to finish before returning
start profiling: am profile ＜PROCESS＞ start ＜FILE＞
stop profiling: am profile ＜PROCESS＞ stop
使用am start是其中的一个功能，以INTENT作为参数，INTENT使用的选项如下所示：
＜INTENT＞ specifications include these flags:
[-a ＜ACTION＞] [-d ＜DATA_URI＞] [-t ＜MIME_TYPE＞]
[-c ＜CATEGORY＞ [-c ＜CATEGORY＞] ...]
[-e|--es ＜EXTRA_KEY＞ ＜EXTRA_STRING_VALUE＞ ...]
[--esn ＜EXTRA_KEY＞ ...]
[--ez ＜EXTRA_KEY＞ ＜EXTRA_BOOLEAN_VALUE＞ ...]
[-e|--ei ＜EXTRA_KEY＞ ＜EXTRA_INT_VALUE＞ ...]
[-n ＜COMPONENT＞] [-f ＜FLAGS＞]
[--grant-read-uri-permission] [--grant-write-uri-permission]
[--debug-log-resolution]
[--activity-brought-to-front] [--activity-clear-top]
[--activity-clear-when-task-reset] [--activity-exclude-from-recents]
[--activity-launched-from-history] [--activity-multiple-task]
[--activity-no-animation] [--activity-no-history]
[--activity-no-user-action] [--activity-previous-is-top]
[--activity-reorder-to-front] [--activity-reset-task-if-needed]
[--activity-single-top]
[--receiver-registered-only] [--receiver-replace-pending]
[＜URI＞]
使用am命令启动计算器应用（实际是使用显式Intent）的方式如下所示：
# am start -n com.android.calculator2/com.android.calculator2.Calculator
使用am命显示一幅图片（实际是使用隐式Intent）的方式如下所示：
# am start -a android.intent.action.VIEW -d file:///sdcard/a.jpg -t image/＊
5.Logcat工具
logcat是Android中的一个命令行工具，可以用于得到程序的log信息。Logcat的使用方法如下所示：
logcat [options] [filterspecs]
logcat工具的具体选项如表3-2所示。
表3-2 logcat工具的选项
在Android的本地代码中，通常具有如下的设置。
//#define LOG_NDEBUG 0
#define LOG_TAG "XXX"
#include ＜utils/Log.h＞
将#define LOG_NDEBUG 0的注释取消，即可获得DEBUG的调试信息，而LOG_TAG表示调试信息的前缀。