DemoExceptionHandler: iOS开发：Crash异常总结与捕获

iOS开发：Crash异常总结与捕获

在APP用户量达到一定基数的时候，用户在使用应用的期间，或多或少的会碰到一些致使程序闪退的情况，而我们需要将这些情况收集起来。一般情况下，应用程序发生闪退是，通常都会采用第三方平台进行统计分析，例如： > * 1、友盟 > * 2、Flurry > * 3、Crashlytics

而这篇博客讲的是如何利用苹果自身的sdk 【NSException】进行捕获收集这些闪退信息。

说到异常捕获，就必须要提到Crash问题，iOS中，Crash一般分为两种：

1、一种是由EXC_BAD_ACCESS引起的，原因是访问了不属于本进程的内存地址，有可能是访问已被释放的内存;
2、一种是未被捕获的目标C异常（NSException）记录，导致程序向自身发送了SIGABRT信号而崩溃。

遗憾的是，我们只能捕捉记录第二种方法，但如果我们日志记录得当，还是能够解决APP中绝大部分的崩溃问题，下面针对第二种方法做一些处理：

完整代码的下载地址：【开源中国Demo】

一、系统崩溃

对于系统崩溃而引起的程序异常退出，可以通过【NSSetUncaughtExceptionHandler】机制捕获，这个方法比较简单。

二、处理signal

使用Obj-C的异常处理是得不到signal的，如果要处理它，我们还要利用unix标准的signal机制，注册SIGABRT, SIGBUS, SIGSEGV等信号发生时的处理函数。该函数中我们可以输出栈信息，版本信息等其他一切我们所想要的。NSSetUncaughtExceptionHandler 用来做异常处理，但功能非常有限.而引起崩溃的大多数原因如：内存访问错误，重复释放等错误就无能为力了，因为这种错误它抛出的是Signal，所以必须要专门做Signal处理。针对以上问题，我阅读了解了多篇博客，借鉴了多家的集成，并对每个方法和属性做了注释，定义一个【UncaughtExceptionHandler】类，用来捕获处理所有的崩溃信息,方法如下：

#import <Foundation/Foundation.h>
#import <UIKit/UIKit.h>

@interface UncaughtExceptionHandler : NSObject

/*!
 *  异常的处理方法
 *
 *  @param install   是否开启捕获异常
 *  @param showAlert 是否在发生异常时弹出alertView
 */
+ (void)installUncaughtExceptionHandler:(BOOL)install showAlert:(BOOL)showAlert;
@end


#import "UncaughtExceptionHandler.h"
#include <libkern/OSAtomic.h>
#include <execinfo.h>

//NSException错误名称
NSString * const UncaughtExceptionHandlerSignalExceptionName = @"UncaughtExceptionHandlerSignalExceptionName";
//signal错误堆栈的条数
NSString * const UncaughtExceptionHandlerSignalKey = @"UncaughtExceptionHandlerSignalKey";
//错误堆栈信息
NSString * const UncaughtExceptionHandlerAddressesKey = @"UncaughtExceptionHandlerAddressesKey";
//初始化的错误条数
volatile int32_t UncaughtExceptionCount = 0;
//错误最大的条数
const int32_t UncaughtExceptionMaximum = 10;
///是否弹窗提示
static BOOL showAlertView = nil;

//异常处理
void HandleException(NSException *exception);
//Signal类型错误信号处理
void SignalHandler(int signal);
//获取app信息
NSString* getAppInfo(void);

@interface UncaughtExceptionHandler()
///判断程序是否继续执行
@property (assign, nonatomic) BOOL dismissed;

@end

@implementation UncaughtExceptionHandler

/*!
 *  1、异常的处理方法
 *
 *  @param install   是否开启捕获异常
 *  @param showAlert 是否在发生异常时弹出alertView
 */
+ (void)installUncaughtExceptionHandler:(BOOL)install showAlert:(BOOL)showAlert {
    
    if (install && showAlert) {
        [[self alloc] alertView:showAlert];
    }
    NSSetUncaughtExceptionHandler(install ? HandleException : NULL);
    signal(SIGABRT, install ? SignalHandler : SIG_DFL);
    signal(SIGILL, install ? SignalHandler : SIG_DFL);
    signal(SIGSEGV, install ? SignalHandler : SIG_DFL);
    signal(SIGFPE, install ? SignalHandler : SIG_DFL);
    signal(SIGBUS, install ? SignalHandler : SIG_DFL);
    signal(SIGPIPE, install ? SignalHandler : SIG_DFL);
}

///设置是否弹窗提示
- (void)alertView:(BOOL)show {
    showAlertView = show;
}



#pragma mark - methond

//med 1、专门针对Signal类型的错误获取堆栈信息
+ (NSArray *)backtrace {
    
    //指针列表
    void* callstack[128];
    //backtrace用来获取当前线程的调用堆栈，获取的信息存放在这里的callstack中
    //128用来指定当前的buffer中可以保存多少个void*元素
    //返回值是实际获取的指针个数
    int frames = backtrace(callstack, 128);
    //backtrace_symbols将从backtrace函数获取的信息转化为一个字符串数组
    //返回一个指向字符串数组的指针
    //每个字符串包含了一个相对于callstack中对应元素的可打印信息，包括函数名、偏移地址、实际返回地址
    char **strs = backtrace_symbols(callstack, frames);
    
    int i;
    NSMutableArray *backtrace = [NSMutableArray arrayWithCapacity:frames];
    for (i = 0; i < frames; i++) {
        
        [backtrace addObject:[NSString stringWithUTF8String:strs[i]]];
    }
    free(strs);
    
    return backtrace;
}

//med 2、所有错误异常处理
- (void)handleException:(NSException *)exception {
    //验证和保存错误数据
    [self validateAndSaveCriticalApplicationData:exception];
    
    ///错误弹窗提示设置
    if (!showAlertView) {
        return;
    }
#pragma clang diagnostic push
#pragma clang diagnostic ignored "-Wdeprecated-declarations"
    UIAlertView *alert =
    [[UIAlertView alloc]
     initWithTitle:@"出错啦"
     message:[NSString stringWithFormat:@"你可以尝试继续操作，但是应用可能无法正常运行.\n"]
     delegate:self
     cancelButtonTitle:@"退出"
     otherButtonTitles:@"继续", nil];
    [alert show];
#pragma clang diagnostic pop
    
    CFRunLoopRef runLoop = CFRunLoopGetCurrent();
    CFArrayRef allModes = CFRunLoopCopyAllModes(runLoop);
    
    while (!self.dismissed) {
        //点击继续
        for (NSString *mode in (__bridge NSArray *)allModes) {
            //快速切换Mode
            CFRunLoopRunInMode((CFStringRef)mode, 0.001, false);
        }
    }
    
    //点击退出
    CFRelease(allModes);
    
    NSSetUncaughtExceptionHandler(NULL);
    signal(SIGABRT, SIG_DFL);
    signal(SIGILL, SIG_DFL);
    signal(SIGSEGV, SIG_DFL);
    signal(SIGFPE, SIG_DFL);
    signal(SIGBUS, SIG_DFL);
    signal(SIGPIPE, SIG_DFL);
    
    if ([[exception name] isEqual:UncaughtExceptionHandlerSignalExceptionName]) {
        kill(getpid(), [[[exception userInfo] objectForKey:UncaughtExceptionHandlerSignalKey] intValue]);
    } else {
        [exception raise];
    }
}

//点击退出
#pragma clang diagnostic push
#pragma clang diagnostic ignored "-Wdeprecated-declarations"
- (void)alertView:(UIAlertView *)anAlertView clickedButtonAtIndex:(NSInteger)anIndex {
#pragma clang diagnostic pop
    
    if (anIndex == 0) {
        self.dismissed = YES;
    }
}


//验证和保存错误数据
- (void)validateAndSaveCriticalApplicationData:(NSException *)exception {
    
    NSString *exceptionInfo = [NSString stringWithFormat:@"\n--------Log Exception---------\nappInfo             :\n%@\n\nexception name      :%@\nexception reason    :%@\nexception userInfo  :%@\ncallStackSymbols    :%@\n\n--------End Log Exception-----", getAppInfo(),exception.name, exception.reason, exception.userInfo ? : @"no user info", [exception callStackSymbols]];
    
    NSLog(@"%@", exceptionInfo);
    ///写入文件
//    [exceptionInfo writeToFile:[NSString stringWithFormat:@"%@/Documents/error.log",NSHomeDirectory()]  atomically:YES encoding:NSUTF8StringEncoding error:nil];
}

@end


///2.1、奔溃异常处理
void HandleException(NSException *exception) {
    
    int32_t exceptionCount = OSAtomicIncrement32(&UncaughtExceptionCount);
    // 如果太多不用处理
    if (exceptionCount > UncaughtExceptionMaximum) {
        return;
    }
    
    //获取调用堆栈
    NSArray *callStack = [exception callStackSymbols];
    NSMutableDictionary *userInfo = [NSMutableDictionary dictionaryWithDictionary:[exception userInfo]];
    [userInfo setObject:callStack forKey:UncaughtExceptionHandlerAddressesKey];
    
    //在主线程中，执行制定的方法, withObject是执行方法传入的参数
    [[[UncaughtExceptionHandler alloc] init]
     performSelectorOnMainThread:@selector(handleException:)
     withObject:
     [NSException exceptionWithName:[exception name]
                             reason:[exception reason]
                           userInfo:userInfo]
     waitUntilDone:YES];
}

//2.2、signal报错处理
void SignalHandler(int signal) {
    
    int32_t exceptionCount = OSAtomicIncrement32(&UncaughtExceptionCount);
    // 如果太多不用处理
    if (exceptionCount > UncaughtExceptionMaximum) {
        return;
    }
    
    NSString* description = nil;
    switch (signal) {
        case SIGABRT:
            description = [NSString stringWithFormat:@"Signal SIGABRT was raised!\n"];
            break;
        case SIGILL:
            description = [NSString stringWithFormat:@"Signal SIGILL was raised!\n"];
            break;
        case SIGSEGV:
            description = [NSString stringWithFormat:@"Signal SIGSEGV was raised!\n"];
            break;
        case SIGFPE:
            description = [NSString stringWithFormat:@"Signal SIGFPE was raised!\n"];
            break;
        case SIGBUS:
            description = [NSString stringWithFormat:@"Signal SIGBUS was raised!\n"];
            break;
        case SIGPIPE:
            description = [NSString stringWithFormat:@"Signal SIGPIPE was raised!\n"];
            break;
        default:
            description = [NSString stringWithFormat:@"Signal %d was raised!",signal];
    }
    
    NSMutableDictionary *userInfo = [NSMutableDictionary dictionary];
    NSArray *callStack = [UncaughtExceptionHandler backtrace];
    [userInfo setObject:callStack forKey:UncaughtExceptionHandlerAddressesKey];
    [userInfo setObject:[NSNumber numberWithInt:signal] forKey:UncaughtExceptionHandlerSignalKey];
    
    //在主线程中，执行指定的方法, withObject是执行方法传入的参数
    [[[UncaughtExceptionHandler alloc] init]
     performSelectorOnMainThread:@selector(handleException:)
     withObject:
     [NSException exceptionWithName:UncaughtExceptionHandlerSignalExceptionName
                             reason: description
                           userInfo: userInfo]
     waitUntilDone:YES];
}


///获取app信息
NSString* getAppInfo() {
    
    NSString *appInfo = [NSString stringWithFormat:@"App : %@ %@(%@)\nDevice : %@\nOS Version : %@ %@\n",
                         [[NSBundle mainBundle] objectForInfoDictionaryKey:@"CFBundleDisplayName"],
                         [[NSBundle mainBundle] objectForInfoDictionaryKey:@"CFBundleShortVersionString"],
                         [[NSBundle mainBundle] objectForInfoDictionaryKey:@"CFBundleVersion"],
                         [UIDevice currentDevice].model,
                         [UIDevice currentDevice].systemName,
                         [UIDevice currentDevice].systemVersion];
    return appInfo;
}

最后，在didFinishLaunchingWithOptions中调用该函数


#import "UncaughtExceptionHandler.h"

- (BOOL)application:(UIApplication *)application didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions {
    //捕获异常
    [UncaughtExceptionHandler installUncaughtExceptionHandler:YES showAlert:YES];
return YES;
}

三、测试

以下是我的三个测试案例，前两个方法属于系统奔溃，直接编译运行，即可监听到Crash。

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
//    [self exceptionHandlerTest1];
//
//    [self exceptionHandlerTest2];
    
    [self exceptionHandlerTest3];
}



///异常处理测试1
-(void)exceptionHandlerTest1{
    //1、ios崩溃【数组越界】
    NSArray *array= @[@"tom",@"xxx",@"ooo"];
    [array objectAtIndex:5];

}
///异常处理测试2
-(void)exceptionHandlerTest2{
    //2、用来制造一些异常【不存在string的方法】
    [self performSelector:@selector(string) withObject:nil afterDelay:2.0];
}

///异常处理测试3
-(void)exceptionHandlerTest3{
    //3、信号量
    int list[2]={1,2};
    int *p = list;
    //[奔溃位置]导致SIGABRT的错误，因为内存中根本就没有这个空间，哪来的free，就在栈中的对象而已
    free(p);
    p[1] = 5;
}

第三种测试属于signal类中的SIGABRT奔溃，在Xcode中测试的时候，程序不会进入bugrpt_signalHandler处理函数里面，因为Xcode屏蔽了signal的回调，为此，我们需要在【lldb】中输入以下命令，signal的回调才可以进来【pro hand -p true -s false SIGABRT】，其中，SIGABRT可以替换为你需要的任何signal类型，比如SIGSEGV。详见下图：

执行完成字后，打印的错误日志如下：


*** set a breakpoint in malloc_error_break to debug
2018-09-07 13:04:58.097353 DemoExceptionHandler[266:16655] 
--------Log Exception---------
appInfo             :
App : (null) 1.0(1)
Device : iPhone
OS Version : iOS 10.2


exception name      :UncaughtExceptionHandlerSignalExceptionName
exception reason    :Signal SIGABRT was raised!

exception userInfo  :{
    UncaughtExceptionHandlerAddressesKey =     (
        "0   DemoExceptionHandler                0x00000001000253dc +[UncaughtExceptionHandler backtrace] + 76",
        "1   DemoExceptionHandler                0x0000000100025174 SignalHandler + 676",
        "2   libsystem_platform.dylib            0x0000000182129338 _sigtramp + 36",
        "3   libsystem_pthread.dylib             0x000000018212f450 pthread_kill + 112",
        "4   libsystem_c.dylib                   0x0000000181fdb400 abort + 140",
        "5   libsystem_malloc.dylib              0x000000018209d944 <redacted> + 0",
        "6   DemoExceptionHandler                0x0000000100024a50 -[ViewController exceptionHandlerTest3] + 96",
        "7   DemoExceptionHandler                0x00000001000248a4 -[ViewController viewDidLoad] + 92",
        "8   UIKit                               0x0000000188f4e924 <redacted> + 1056",
        "9   UIKit                               0x0000000188f4e4ec <redacted> + 28",
        "10  UIKit                               0x0000000188f54c98 <redacted> + 76",
        "11  UIKit                               0x0000000188f52138 <redacted> + 272",
        "12  UIKit                               0x0000000188fc468c <redacted> + 48",
        "13  UIKit                               0x00000001891d0cb8 <redacted> + 4068",
        "14  UIKit                               0x00000001891d6808 <redacted> + 1656",
        "15  UIKit                               0x00000001891eb104 <redacted> + 48",
        "16  UIKit                               0x00000001891d37ec <redacted> + 168",
        "17  FrontBoardServices                  0x0000000184c6f92c <redacted> + 36",
        "18  FrontBoardServices                  0x0000000184c6f798 <redacted> + 176",
        "19  FrontBoardServices                  0x0000000184c6fb40 <redacted> + 56",
        "20  CoreFoundation                      0x0000000183046b5c <redacted> + 24",
        "21  CoreFoundation                      0x00000001830464a4 <redacted> + 524",
        "22  CoreFoundation                      0x00000001830440a4 <redacted> + 804",
        "23  CoreFoundation                      0x0000000182f722b8 CFRunLoopRunSpecific + 444",
        "24  UIKit                               0x0000000188fb97b0 <redacted> + 608",
        "25  UIKit                               0x0000000188fb4534 UIApplicationMain + 208",
        "26  DemoExceptionHandler                0x0000000100025fec main + 124",
        "27  libdyld.dylib                       0x0000000181f555b8 <redacted> + 4"
    );
    UncaughtExceptionHandlerSignalKey = 6;
}
callStackSymbols    :(null)

--------End Log Exception-----
2018-09-07 13:04:58.280259 DemoExceptionHandler[266:16655] invalid mode 'kCFRunLoopCommonModes' provided to CFRunLoopRunSpecific - break on _CFRunLoopError_RunCalledWithInvalidMode to debug. This message will only appear once per execution.

四、Signal部分信号说明：

序号	信号	发出信号原因
1	SIGHUP	本信号在用户终端连接(正常或非正常)结束时发出, 通常是在终端的控制进程结束时, 通知同一session内的各个作业, 这时它们与控制终端不再关联。登录Linux时，系统会分配给登录用户一个终端(Session)。在这个终端运行的所有程序，包括前台进程组和后台进程组，一般都属于这个 Session。当用户退出Linux登录时，前台进程组和后台有对终端输出的进程将会收到SIGHUP信号。这个信号的默认操作为终止进程，因此前台进程组和后台有终端输出的进程就会中止。不过可以捕获这个信号，比如wget能捕获SIGHUP信号，并忽略它，这样就算退出了Linux登录， wget也能继续下载。此外，对于与终端脱离关系的守护进程，这个信号用于通知它重新读取配置文件。
2	SIGINT	程序终止(interrupt)信号, 在用户键入INTR字符(通常是Ctrl-C)时发出，用于通知前台进程组终止进程。
3	SIGQUIT	和SIGINT类似, 但由QUIT字符(通常是Ctrl-)来控制. 进程在因收到SIGQUIT退出时会产生core文件, 在这个意义上类似于一个程序错误信号。
4	SIGILL	执行了非法指令. 通常是因为可执行文件本身出现错误, 或者试图执行数据段. 堆栈溢出时也有可能产生这个信号。
5	SIGTRAP	由断点指令或其它trap指令产生. 由debugger使用。
6	SIGABRT	调用abort函数生成的信号。
7	SIGBUS	非法地址, 包括内存地址对齐(alignment)出错。比如访问一个四个字长的整数, 但其地址不是4的倍数。它与SIGSEGV的区别在于后者是由于对合法存储地址的非法访问触发的(如访问不属于自己存储空间或只读存储空间)。
8	SIGFPE	在发生致命的算术运算错误时发出. 不仅包括浮点运算错误, 还包括溢出及除数为0等其它所有的算术的错误。
9	SIGKILL	用来立即结束程序的运行. 本信号不能被阻塞、处理和忽略。如果管理员发现某个进程终止不了，可尝试发送这个信号。
10	SIGUSR1	留给用户使用
11	SIGSEGV	试图访问未分配给自己的内存, 或试图往没有写权限的内存地址写数据.
12	SIGUSR2	留给用户使用
13	SIGPIPE	管道破裂。这个信号通常在进程间通信产生，比如采用FIFO(管道)通信的两个进程，读管道没打开或者意外终止就往管道写，写进程会收到SIGPIPE信号。此外用Socket通信的两个进程，写进程在写Socket的时候，读进程已经终止。
14	SIGALRM	时钟定时信号, 计算的是实际的时间或时钟时间. alarm函数使用该信号.
15	SIGTERM	程序结束(terminate)信号, 与SIGKILL不同的是该信号可以被阻塞和处理。通常用来要求程序自己正常退出，shell命令kill缺省产生这个信号。如果进程终止不了，我们才会尝试SIGKILL。
17	SIGCHLD	子进程结束时, 父进程会收到这个信号。如果父进程没有处理这个信号，也没有等待(wait)子进程，子进程虽然终止，但是还会在内核进程表中占有表项，这时的子进程称为僵尸进程。这种情况我们应该避免(父进程或者忽略SIGCHILD信号，或者捕捉它，或者wait它派生的子进程，或者父进程先终止，这时子进程的终止自动由init进程来接管)。
18	SIGCONT	让一个停止(stopped)的进程继续执行. 本信号不能被阻塞. 可以用一个handler来让程序在由stopped状态变为继续执行时完成特定的工作. 例如, 重新显示提示符
19	SIGSTOP	停止(stopped)进程的执行. 注意它和terminate以及interrupt的区别:该进程还未结束, 只是暂停执行. 本信号不能被阻塞, 处理或忽略.
20	SIGTSTP	停止进程的运行, 但该信号可以被处理和忽略. 用户键入SUSP字符时(通常是Ctrl-Z)发出这个信号
21	SIGTTIN	当后台作业要从用户终端读数据时, 该作业中的所有进程会收到SIGTTIN信号. 缺省时这些进程会停止执行.
22	SIGTTOU	类似于SIGTTIN, 但在写终端(或修改终端模式)时收到.
23	SIGURG	有”紧急”数据或out-of-band数据到达socket时产生.
24	SIGXCPU	超过CPU时间资源限制. 这个限制可以由getrlimit/setrlimit来读取/改变。
25	SIGXFSZ	当进程企图扩大文件以至于超过文件大小资源限制。
26	SIGVTALRM	虚拟时钟信号. 类似于SIGALRM, 但是计算的是该进程占用的CPU时间.
27	SIGPROF	类似于SIGALRM/SIGVTALRM, 但包括该进程用的CPU时间以及系统调用的时间.
28	SIGWINCH	窗口大小改变时发出.
29	SIGIO	文件描述符准备就绪, 可以开始进行输入/输出操作.
30	SIGPWR	Power failure
31	SIGSYS	非法的系统调用。

在以上列出的信号中:

1、程序不可捕获、阻塞或忽略的信号有：SIGKILL、SIGSTOP 2、不能恢复至默认动作的信号有：SIGILL、SIGTRAP 3、默认会导致进程流产的信号有：SIGABRT、SIGBUS、SIGFPE、SIGILL、SIGIOT、SIGQUIT、SIGSEGV、SIGTRAP、SIGXCPU、SIGXFSZ 4、默认会导致进程退出的信号有: SIGALRM、SIGHUP、SIGINT、SIGKILL、SIGPIPE、SIGPOLL、SIGPROF、SIGSYS、SIGTERM、SIGUSR1、SIGUSR2、SIGVTALRM 5、默认会导致进程停止的信号有：SIGSTOP、SIGTSTP、SIGTTIN、SIGTTOU 6、默认进程忽略的信号有：SIGCHLD、SIGPWR、SIGURG、SIGWINCH 7、此外，SIGIO在SVR4是退出，在4.3BSD中是忽略； 8、SIGCONT在进程挂起时是继续，否则是忽略，不能被阻塞。

要查询本机的信号表可以在终端输入【kill -l】，如下图：

其具体LinuxSignal列表,可以点击：【linux signal 列表】进一步了解。

五、Crash Callstack分析,属性说明:

1、 0x8badf00d : 在启动、终止应用或响应系统事件花费过长时间,意为“ate bad food”。 2、0xdeadfa11 : 用户强制退出,意为“dead fall”。(系统无响应时,用户按电源开关和HOME) 3、0xbaaaaaad : 用户按住Home键和音量键,获取当前内存状态,不代表崩溃 4、0xbad22222 : VoIP应用因为恢复得太频繁导致crash 5、0xc00010ff : 因为太烫了被干掉,意为“cool off” 6、0xdead10cc : 因为在后台时仍然占据系统资源(比如通讯录)被干掉,意为“dead lock”

#####参考博文：

1、Xcode里调试signal的信号回调处理函数; 2、iOS异常处理;

rattan / DemoExceptionHandler

iOS开发：Crash异常总结与捕获

一、系统崩溃

二、处理signal

三、测试

四、Signal部分信号说明：

五、Crash Callstack分析,属性说明:

简介

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iOS开发：Crash异常总结与捕获

一、系统崩溃

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