詳解Android文件描述符
介紹文件描述符的概念以及工作原理，并通過源碼了解 Android 中常見的 FD 泄漏。
一、什么是文件描述符？
文件描述符是在 Linux 文件系統(tǒng)的被使用，由于Android基 于Linux 系統(tǒng)，所以Android也繼承了文件描述符系統(tǒng)。我們都知道，在 Linux 中一切皆文件，所以系統(tǒng)在運行時有大量的文件操作，內(nèi)核為了高效管理已被打開的文件會創(chuàng)建索引，用來指向被打開的文件，這個索引即是文件描述符，其表現(xiàn)形式為一個非負整數(shù)。
可以通過命令 ls -la /proc/$pid/fd 查看當前進程文件描述符使用信息。
上圖中 箭頭前的數(shù)組部分是文件描述符，箭頭指向的部分是對應的文件信息。
Android系統(tǒng)中可以打開的文件描述符是有上限的，所以分到每一個進程可打開的文件描述符也是有限的?？梢酝ㄟ^命令 cat /proc/sys/fs/file-max 查看所有進程允許打開的最大文件描述符數(shù)量。
當然也可以查看進程的允許打開的最大文件描述符數(shù)量。Linux默認進程最大文件描述符數(shù)量是1024，但是較新款的Android設置這個值被改為32768。
可以通過命令 ulimit -n 查看，Linux 默認是1024，比較新款的Android設備大部分已經(jīng)是大于1024的，例如我用的測試機是：32768。
通過概念性的描述，我們知道系統(tǒng)在打開文件的時候會創(chuàng)建文件操作符，后續(xù)就通過文件操作符來操作文件。那么，文件描述符在代碼上是怎么實現(xiàn)的呢，讓我們來看一下Linux中用來描述進程信息的 task_struct 源碼。
struct task_struct
{
// 進程狀態(tài)
long state;
// 虛擬內(nèi)存結構體
struct mm_struct *mm;
// 進程號
pid_t pid;
// 指向父進程的指針
struct task_struct*parent;
// 子進程列表
struct list_head children;
// 存放文件系統(tǒng)信息的指針
struct fs_struct* fs;
// 存放該進程打開的文件指針數(shù)組
struct files_struct *files;
};
task_struct 是 Linux 內(nèi)核中描述進程信息的對象，其中files指向一個文件指針數(shù)組 ，這個數(shù)組中保存了這個進程打開的所有文件指針。 每一個進程會用 files_struct 結構體來記錄文件描述符的使用情況，這個 files_struct 結構體為用戶打開表，它是進程的私有數(shù)據(jù)，其定義如下：
/*
* Open file table structure
*/
struct files_struct {
/*
* read mostly part
*/
atomic_t count;//自動增量
bool resize_in_progress;
wait_queue_head_t resize_wait;
struct fdtable __rcu *fdt; //fdtable類型指針
struct fdtable fdtab; //fdtable變量實例
/*
* written part on a separate cache line in SMP
*/
spinlock_t file_lock ____cacheline_aligned_in_smp;
unsigned int next_fd;
unsigned long close_on_exec_init[1];//執(zhí)行exec時需要關閉的文件描述符初值結合（從主進程中fork出子進程）
unsigned long open_fds_init[1];//todo 含義補充
unsigned long full_fds_bits_init[1];//todo 含義補充
struct file __rcu * fd_array[NR_OPEN_DEFAULT];//默認的文件描述符長度
};
一般情況，“文件描述符”指的就是文件指針數(shù)組 files 的索引。
Linux 在2.6.14版本開始通過引入struct fdtable作為file_struct的間接成員，file_struct中會包含一個struct fdtable的變量實例和一個struct fdtable的類型指針。
struct fdtable {
unsigned int max_fds;
struct file __rcu **fd; //指向文件對象指針數(shù)組的指針
unsigned long *close_on_exec;
unsigned long *open_fds; //指向打開文件描述符的指針
unsigned long *full_fds_bits;
struct rcu_head rcu;
};
在file_struct初始化創(chuàng)建時，fdt指針指向的其實就是當前的的變量fdtab。當打開文件數(shù)超過初始設置的大小時，file_struct發(fā)生擴容，擴容后fdt指針會指向新分配的fdtable變量。
struct files_struct init_files = {
.count = ATOMIC_INIT(1),
.fdt = &init_files.fdtab,//指向當前fdtable
.fdtab = {
.max_fds = NR_OPEN_DEFAULT,
.fd = &init_files.fd_array[0],//指向files_struct中的fd_array
.close_on_exec = init_files.close_on_exec_init,//指向files_struct中的close_on_exec_init
.open_fds = init_files.open_fds_init,//指向files_struct中的open_fds_init
.full_fds_bits = init_files.full_fds_bits_init,//指向files_struct中的full_fds_bits_init
},
.file_lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(init_files.file_lock),
.resize_wait = __WAIT_QUEUE_HEAD_INITIALIZER(init_files.resize_wait),
};
RCU（Read-Copy Update）是數(shù)據(jù)同步的一種方式，在當前的Linux內(nèi)核中發(fā)揮著重要的作用。
RCU主要針對的數(shù)據(jù)對象是鏈表，目的是提高遍歷讀取數(shù)據(jù)的效率，為了達到目的使用RCU機制讀取數(shù)據(jù)的時候不對鏈表進行耗時的加鎖操作。這樣在同一時間可以有多個線程同時讀取該鏈表，并且允許一個線程對鏈表進行修改（修改的時候，需要加鎖）。
RCU適用于需要頻繁的讀取數(shù)據(jù)，而相應修改數(shù)據(jù)并不多的情景，例如在文件系統(tǒng)中，經(jīng)常需要查找定位目錄，而對目錄的修改相對來說并不多，這就是RCU發(fā)揮作用的最佳場景。
struct file 處于內(nèi)核空間，是內(nèi)核在打開文件時創(chuàng)建，其中保存了文件偏移量，文件的inode等與文件相關的信息，在 Linux 內(nèi)核中，file結構表示打開的文件描述符，而inode結構表示具體的文件。在文件的所有實例都關閉后，內(nèi)核釋放這個數(shù)據(jù)結構。
struct file {
union {
struct llist_node fu_llist; //用于通用文件對象鏈表的指針
struct rcu_head fu_rcuhead;//RCU(Read-Copy Update)是Linux 2.6內(nèi)核中新的鎖機制
} f_u;
struct path f_path;//path結構體，包含vfsmount：指出該文件的已安裝的文件系統(tǒng)，dentry：與文件相關的目錄項對象
struct inode *f_inode; /* cached value */
const struct file_operations *f_op;//文件操作，當進程打開文件的時候，這個文件的關聯(lián)inode中的i_fop文件操作會初始化這個f_op字段
/*
* Protects f_ep_links, f_flags.
* Must not be taken from IRQ context.
*/
spinlock_t f_lock;
enum rw_hint f_write_hint;
atomic_long_t f_count; //引用計數(shù)
unsigned int f_flags; //打開文件時候指定的標識，對應系統(tǒng)調(diào)用open的int flags參數(shù)。驅動程序為了支持非阻塞型操作需要檢查這個標志
fmode_t f_mode;//對文件的讀寫模式，對應系統(tǒng)調(diào)用open的mod_t mode參數(shù)。如果驅動程序需要這個值，可以直接讀取這個字段
struct mutex f_pos_lock;
loff_t f_pos; //目前文件的相對開頭的偏移
struct fown_struct f_owner;
const struct cred *f_cred;
struct file_ra_state f_ra;
u64 f_version;
#ifdef CONFIG_SECURITY
void *f_security;
#endif
/* needed for tty driver, and maybe others */
void *private_data;
#ifdef CONFIG_EPOLL
/* Used by fs/eventpoll.c to link all the hooks to this file */
struct list_head f_ep_links;
struct list_head f_tfile_llink;
#endif /* #ifdef CONFIG_EPOLL */
struct address_space *f_mapping;
errseq_t f_wb_err;
errseq_t f_sb_err; /* for syncfs */
}
整體的數(shù)據(jù)結構示意圖如下：
到這里，文件描述符的基本概念已介紹完畢。
二、文件描述符的工作原理
上文介紹了文件描述符的概念和部分源碼，如果要進一步理解文件描述符的工作原理，需要查看由內(nèi)核維護的三個數(shù)據(jù)結構。
i-node是 Linux 文件系統(tǒng)中重要的概念，系統(tǒng)通過i-node節(jié)點讀取磁盤數(shù)據(jù)。表面上，用戶通過文件名打開文件。實際上，系統(tǒng)內(nèi)部先通過文件名找到對應的inode號碼，其次通過inode號碼獲取inode信息，最后根據(jù)inode信息，找到文件數(shù)據(jù)所在的block，讀出數(shù)據(jù)。
三個表的關系如下：
進程的文件描述符表為進程私有，該表的值是從0開始，在進程創(chuàng)建時會把前三位填入默認值，分別指向 標準輸入流，標準輸出流，標準錯誤流，系統(tǒng)總是使用最小的可用值。
正常情況一個進程會從fd[0]讀取數(shù)據(jù)，將輸出寫入fd[1]，將錯誤寫入fd[2]
每一個文件描述符都會對應一個打開文件，同時不同的文件描述符也可以對應同一個打開文件。這里的不同文件描述符既可以是同一個進程下，也可以是不同進程。
每一個打開文件也會對應一個i-node條目，同時不同的文件也可以對應同一個i-node條目。
光看對應關系的結論有點亂，需要梳理每種對應關系的場景，幫助我們加深理解。
問題：如果有兩個不同的文件描述符且最終對應一個i-node，這種情況下對應一個打開文件和對應多個打開文件有什么區(qū)別呢？
答：如果對一個打開文件，則會共享同一個文件偏移量。
舉個例子：
fd1和fd2對應同一個打開文件句柄，fd3指向另外一個文件句柄,他們最終都指向一個i-node。
如果fd1先寫入“hello”，fd2再寫入“world”，那么文件寫入為“helloworld”。
fd2會在fd1偏移之后添加寫，fd3對應的偏移量為0，所以直接從開始覆蓋寫。
三、Android中FD泄漏場景
上文介紹了 Linux 系統(tǒng)中文件描述符的含義以及工作原理，下面我們介紹在Android系統(tǒng)中常見的文件描述符泄漏類型。
3.1 HandlerThread泄漏
HandlerThread是Android提供的帶消息隊列的異步任務處理類，他實際是一個帶有Looper的Thread。正常的使用方法如下：
//初始化
private void init(){
//init
if(null != mHandlerThread){
mHandlerThread = new HandlerThread("fd-test");
mHandlerThread.start();
mHandler = new Handler(mHandlerThread.getLooper());
}
}
//釋放handlerThread
private void release(){
if(null != mHandler){
mHandler.removeCallbacksAndMessages(null);
mHandler = null;
}
if(null != mHandlerThread){
mHandlerThread.quitSafely();
mHandlerThread = null;
}
}
HandlerThread在不需要使用的時候，需要調(diào)用上述代碼中的release方法來釋放資源，比如在Activity退出時。另外全局的HandlerThread可能存在被多次賦值的情況,需要做空判斷或者先釋放再賦值，也需要重點關注。
HandlerThread會泄漏文件描述符的原因是使用了Looper，所以如果普通Thread中使用了Looper，也會有這個問題。下面讓我們來分析一下Looper的代碼，查看到底是在哪里調(diào)用的文件操作。
HandlerThread在run方法中調(diào)用Looper.prepare();
public void run() {
mTid = Process.myTid();
Looper.prepare();
synchronized (this) {
mLooper = Looper.myLooper();
notifyAll();
}
Process.setThreadPriority(mPriority);
onLooperPrepared();
Looper.loop();
mTid = -1;
}
Looper在構造方法中創(chuàng)建MessageQueue對象。
private Looper(boolean quitAllowed) {
mQueue = new MessageQueue(quitAllowed);
mThread = Thread.currentThread();
}
MessageQueue，也就是我們在Handler學習中經(jīng)常提到的消息隊列，在構造方法中調(diào)用了native層的初始化方法。
MessageQueue(boolean quitAllowed) {
mQuitAllowed = quitAllowed;
mPtr = nativeInit();//native層代碼
}
MessageQueue對應native代碼，這段代碼主要是初始化了一個NativeMessageQueue，然后返回一個long型到Java層。
static jlong android_os_MessageQueue_nativeInit(JNIEnv* env, jclass clazz) {
NativeMessageQueue* nativeMessageQueue = new NativeMessageQueue();
if (!nativeMessageQueue) {
jniThrowRuntimeException(env, "Unable to allocate native queue");
return 0;
}
nativeMessageQueue->incStrong(env);
return reinterpret_cast<jlong>(nativeMessageQueue);
}
NativeMessageQueue初始化方法中會先判斷是否存在當前線程的Native層的Looper，如果沒有的就創(chuàng)建一個新的Looper并保存。
NativeMessageQueue::NativeMessageQueue() :mPollEnv(NULL), mPollObj(NULL), mExceptionObj(NULL) {
mLooper = Looper::getForThread();
if (mLooper == NULL) {
mLooper = new Looper(false);
Looper::setForThread(mLooper);
}
}
在Looper的構造函數(shù)中，我們發(fā)現(xiàn)“eventfd”，這個很有文件描述符特征的方法。
Looper::Looper(bool allowNonCallbacks): mAllowNonCallbacks(allowNonCallbacks),
mSendingMessage(false),
mPolling(false),
mEpollRebuildRequired(false),
mNextRequestSeq(0),
mResponseIndex(0),
mNextMessageUptime(LLONG_MAX) {
mWakeEventFd.reset(eventfd(0, EFD_NONBLOCK | EFD_CLOEXEC));//eventfd
LOG_ALWAYS_FATAL_IF(mWakeEventFd.get() < 0, "Could not make wake event fd: %s", strerror(errno));
AutoMutex _l(mLock);
rebuildEpollLocked();
}
從C++代碼注釋中可以知道eventfd函數(shù)會返回一個新的文件描述符。
/** * [eventfd(2)](http://man7.org/linux/man-pages/man2/eventfd.2.html) creates a file descriptor * for event notification. * * Returns a new file descriptor on success, and returns -1 and sets `errno` on failure. */ int eventfd(unsigned int __initial_value, int __flags);
3.2 IO泄漏
IO操作是Android開發(fā)過程中常用的操作，如果沒有正確關閉流操作，除了可能會導致內(nèi)存泄漏，也會導致FD的泄漏。常見的問題代碼如下：
private void ioTest(){
try {
File file = new File(getCacheDir(), "testFdFile");
file.createNewFile();
FileOutputStream out = new FileOutputStream(file);
//do something
out.close();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
如果在流操作過程中發(fā)生異常，就有可能導致泄漏。正確的寫法應該是在final塊中關閉流。
private void ioTest() {
FileOutputStream out = null;
try {
File file = new File(getCacheDir(), "testFdFile");
file.createNewFile();
out = new FileOutputStream(file);
//do something
out.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if (null != out) {
try {
out.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
同樣，我們在從源碼中尋找流操作是如何創(chuàng)建文件描述符的。首先，查看 FileOutputStream 的構造方法 ,可以發(fā)現(xiàn)會初始化一個名為fd的 FileDescriptor 變量，這個 FileDescriptor 對象是Java層對native文件描述符的封裝，其中只包含一個int類型的成員變量，這個變量的值就是native層創(chuàng)建的文件描述符的值。
public FileOutputStream(File file, boolean append) throws FileNotFoundException
{
//......
this.fd = new FileDescriptor();
//......
open(name, append);
//......
}
open方法會直接調(diào)用jni方法open0.
/**
* Opens a file, with the specified name, for overwriting or appending.
* @param name name of file to be opened
* @param append whether the file is to be opened in append mode
*/
private native void open0(String name, boolean append)
throws FileNotFoundException;
private void open(String name, boolean append)
throws FileNotFoundException {
open0(name, append);
}
Tips: 我們在看android源碼時常常遇到native方法，通過Android Studio無法跳轉查看，可以在 androidxref 網(wǎng)站，通過“Java類名_native方法名”的方法進行搜索。例如，這可以搜索 FileOutputStream_open0 。
接下來，讓我們進入native方法查看對應實現(xiàn)。
JNIEXPORT void JNICALL
FileOutputStream_open0(JNIEnv *env, jobject this, jstring path, jboolean append) {
fileOpen(env, this, path, fos_fd,
O_WRONLY | O_CREAT | (append ? O_APPEND : O_TRUNC));
}
在fileOpen方法中，通過handleOpen生成native層的文件描述符（fd）,這個fd就是這個所謂對面的文件描述符。
void fileOpen(JNIEnv *env, jobject this, jstring path, jfieldID fid, int flags)
{
WITH_PLATFORM_STRING(env, path, ps) {
FD fd;
//......
fd = handleOpen(ps, flags, 0666);
if (fd != -1) {
SET_FD(this, fd, fid);
} else {
throwFileNotFoundException(env, path);
}
} END_PLATFORM_STRING(env, ps);
}
FD handleOpen(const char *path, int oflag, int mode) {
FD fd;
RESTARTABLE(open64(path, oflag, mode), fd);//調(diào)用open，獲取fd
if (fd != -1) {
//......
if (result != -1) {
//......
} else {
close(fd);
fd = -1;
}
}
return fd;
}
到這里就結束了嗎？
回到開始，F(xiàn)ileOutputStream構造方法中初始化了Java層的文件描述符類 FileDescriptor，目前這個對象中的文件描述符的值還是初始的-1，所以目前它還是一個無效的文件描述符，native層完成fd創(chuàng)建后，還需要把fd的值傳到 Java層。
我們再來看SET_FD這個宏的定義，在這個宏定義中，通過反射的方式給Java層對象的成員變量賦值。由于上文內(nèi)容可知，open0是對象的jni方法，所以宏中的this，就是初始創(chuàng)建的FileOutputStream在Java層的對象實例。
#define SET_FD(this, fd, fid) \
if ((*env)->GetObjectField(env, (this), (fid)) != NULL) \
(*env)->SetIntField(env, (*env)->GetObjectField(env, (this), (fid)),IO_fd_fdID, (fd))
而fid則會在native代碼中提前初始化好。
static void FileOutputStream_initIDs(JNIEnv *env) {
jclass clazz = (*env)->FindClass(env, "java/io/FileOutputStream");
fos_fd = (*env)->GetFieldID(env, clazz, "fd", "Ljava/io/FileDescriptor;");
}
收，到這里FileOutputStream的初始化跟進就完成了，我們已經(jīng)找到了底層fd初始化的路徑。Android的IO操作還有其他的流操作類，大致流程基本類似，這里不再細述。
并不是不關閉就一定會導致文件描述符泄漏，在流對象的析構方法中會調(diào)用close方法，所以這個對象被回收時，理論上也是會釋放文件描述符。但是最好還是通過代碼控制釋放邏輯。
3.3 SQLite泄漏
在日常開發(fā)中如果使用數(shù)據(jù)庫SQLite管理本地數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)庫查詢的cursor使用完成后，亦需要調(diào)用close方法釋放資源，否則也有可能導致內(nèi)存和文件描述符的泄漏。
public void get() {
db = ordersDBHelper.getReadableDatabase();
Cursor cursor = db.query(...);
while (cursor.moveToNext()) {
//......
}
if(flag){
//某種原因導致retrn
return;
}
//不調(diào)用close，fd就會泄漏
cursor.close();
}
按照理解query操作應該會導致文件描述符泄漏，那我們就從query方法的實現(xiàn)開始分析。
然而，在query方法中并沒有發(fā)現(xiàn)文件描述符相關的代碼。
經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)，moveToNext 調(diào)用后才會導致文件描述符增長。通過query方法可以獲取cursor的實現(xiàn)類SQLiteCursor。
public Cursor query(CursorFactory factory, String[] selectionArgs) {
final SQLiteQuery query = new SQLiteQuery(mDatabase, mSql, mCancellationSignal);
final Cursor cursor;
//......
if (factory == null) {
cursor = new SQLiteCursor(this, mEditTable, query);
} else {
cursor = factory.newCursor(mDatabase, this, mEditTable, query);
}
//......
}
在SQLiteCursor的父類找到moveToNext的實現(xiàn)。getCount 是抽象方法，在子類SQLiteCursor實現(xiàn)。
@Override
public final boolean moveToNext() {
return moveToPosition(mPos + 1);
}
public final boolean moveToPosition(int position) {
// Make sure position isn't past the end of the cursor
final int count = getCount();
if (position >= count) {
mPos = count;
return false;
}
//......
}
getCount 方法中對成員變量mCount做判斷，如果還是初始值，則會調(diào)用fillWindow方法。
@Override
public int getCount() {
if (mCount == NO_COUNT) {
fillWindow(0);
}
return mCount;
}
private void fillWindow(int requiredPos) {
clearOrCreateWindow(getDatabase().getPath());
//......
}
clearOrCreateWindow 實現(xiàn)又回到父類 AbstractWindowedCursor 中。
protected void clearOrCreateWindow(String name) {
if (mWindow == null) {
mWindow = new CursorWindow(name);
} else {
mWindow.clear();
}
}
在CursorWindow的構造方法中，通過nativeCreate方法調(diào)用到native層的初始化。
public CursorWindow(String name, @BytesLong long windowSizeBytes) {
//......
mWindowPtr = nativeCreate(mName, (int) windowSizeBytes);
//......
}
在C++代碼中會繼續(xù)調(diào)用一個native層CursorWindow的create方法。
static jlong nativeCreate(JNIEnv* env, jclass clazz, jstring nameObj, jint cursorWindowSize) {
//......
CursorWindow* window;
status_t status = CursorWindow::create(name, cursorWindowSize, &window);
//......
return reinterpret_cast<jlong>(window);
}
在CursorWindow的create方法中，我們可以發(fā)現(xiàn)fd創(chuàng)建相關的代碼。
status_t CursorWindow::create(const String8& name, size_t size, CursorWindow** outCursorWindow) {
String8 ashmemName("CursorWindow: ");
ashmemName.append(name);
status_t result;
int ashmemFd = ashmem_create_region(ashmemName.string(), size);
//......
}
ashmem_create_region 方法最終會調(diào)用到open函數(shù)打開文件并返回系統(tǒng)創(chuàng)建的文件描述符。這部分代碼不在贅述，有興趣的可以自行查看 。
native完成初始化會把fd信息保存在CursorWindow中并會返回一個指針地址到Java層，Java層可以通過這個指針操作c++層對象從而也能獲取對應的文件描述符。
3.4 InputChannel 導致的泄漏
WindowManager.addView
通過WindowManager反復添加view也會導致文件描述符增長，可以通過調(diào)用removeView釋放之前創(chuàng)建的FD。
private void addView() {
View windowView = LayoutInflater.from(getApplication()).inflate(R.layout.layout_window, null);
//重復調(diào)用
mWindowManager.addView(windowView, wmParams);
}
WindowManagerImpl中的addView最終會走到ViewRootImpl的setView。
public void addView(View view, ViewGroup.LayoutParams params, Display display, Window parentWindow) {
//......
root = new ViewRootImpl(view.getContext(), display);
//......
root.setView(view, wparams, panelParentView);
}
setView中會創(chuàng)建InputChannel,并通過Binder機制傳到服務端。
public void setView(View view, WindowManager.LayoutParams attrs, View panelParentView) {
//......
//創(chuàng)建inputchannel
if ((mWindowAttributes.inputFeatures
& WindowManager.LayoutParams.INPUT_FEATURE_NO_INPUT_CHANNEL) == 0) {
mInputChannel = new InputChannel();
}
//遠程服務接口
res = mWindowSession.addToDisplay(mWindow, mSeq, mWindowAttributes,
getHostVisibility(), mDisplay.getDisplayId(), mWinFrame,
mAttachInfo.mContentInsets, mAttachInfo.mStableInsets,
mAttachInfo.mOutsets, mAttachInfo.mDisplayCutout, mInputChannel);//mInputChannel 作為參數(shù)傳過去
//......
if (mInputChannel != null) {
if (mInputQueueCallback != null) {
mInputQueue = new InputQueue();
mInputQueueCallback.onInputQueueCreated(mInputQueue);
}
//創(chuàng)建 WindowInputEventReceiver 對象
mInputEventReceiver = new WindowInputEventReceiver(mInputChannel,
Looper.myLooper());
}
}
addToDisplay是一個AIDL方法，它的實現(xiàn)類是源碼中的Session。最終調(diào)用的是 WindowManagerService 的 addWIndow 方法。
public int addToDisplay(IWindow window, int seq, WindowManager.LayoutParams attrs,
int viewVisibility, int displayId, Rect outFrame, Rect outContentInsets,
Rect outStableInsets,
DisplayCutout.ParcelableWrapper outDisplayCutout, InputChannel outInputChannel,
InsetsState outInsetsState, InsetsSourceControl[] outActiveControls) {
return mService.addWindow(this, window, seq, attrs, viewVisibility, displayId, outFrame,
outContentInsets, outStableInsets, outDisplayCutout, outInputChannel,
outInsetsState, outActiveControls, UserHandle.getUserId(mUid));
}
WMS在 addWindow 方法中創(chuàng)建 InputChannel 用于通訊。
public int addWindow(Session session, IWindow client, int seq,
LayoutParams attrs, int viewVisibility, int displayId, Rect outFrame,
Rect outContentInsets, Rect outStableInsets, Rect outOutsets,
DisplayCutout.ParcelableWrapper outDisplayCutout, InputChannel outInputChannel) {
//......
final boolean openInputChannels = (outInputChannel != null
&& (attrs.inputFeatures & INPUT_FEATURE_NO_INPUT_CHANNEL) == 0);
if (openInputChannels) {
win.openInputChannel(outInputChannel);
}
//......
}
在 openInputChannel 中創(chuàng)建 InputChannel ，并把客戶端的傳回去。
void openInputChannel(InputChannel outInputChannel) {
//......
InputChannel[] inputChannels = InputChannel.openInputChannelPair(name);
mInputChannel = inputChannels[0];
mClientChannel = inputChannels[1];
//......
}
InputChannel 的 openInputChannelPair 會調(diào)用native的 nativeOpenInputChannelPair ，在native中創(chuàng)建兩個帶有文件描述符的 socket 。
int socketpair(int domain, int type, int protocol, int sv[2]) {
//創(chuàng)建一對匿名的已經(jīng)連接的套接字
int rc = __socketpair(domain, type, protocol, sv);
if (rc == 0) {
//跟蹤文件描述符
FDTRACK_CREATE(sv[0]);
FDTRACK_CREATE(sv[1]);
}
return rc;
}
WindowManager 的分析涉及WMS，WMS內(nèi)容比較多，本文重點關注文件描述符相關的內(nèi)容。簡單的理解，就是進程間通訊會創(chuàng)建socket，所以也會創(chuàng)建文件描述符，而且會在服務端進程和客戶端進程各創(chuàng)建一個。另外，如果系統(tǒng)進程文件描述符過多，理論上會造成系統(tǒng)崩潰。
四、如何排查
如果你的應用收到如下這些崩潰堆棧，恭喜你，你的應用存在文件描述符泄漏。
- abort message 'could not create instance too many files'
- could not read input file descriptors from parcel
- socket failed:EMFILE (Too many open files)
- ...
文件描述符導致的崩潰往往無法通過堆棧直接分析。道理很簡單: 出問題的代碼在消耗文件描述符同時，正常的代碼邏輯可能也同樣在創(chuàng)建文件描述符，所以崩潰可能是被正常代碼觸發(fā)了。
4.1 打印當前FD信息
遇到這類問題可以先嘗試本體復現(xiàn)，通過命令 ‘ls -la /proc/$pid/fd' 查看當前進程文件描述符的消耗情況。一般android應用的文件描述符可以分為幾類，通過對比哪一類文件描述符數(shù)量過高，來縮小問題范圍。
4.2 dump系統(tǒng)信息
通過dumpsys window ，查看是否有異常window。用于解決 InputChannel 相關的泄漏問題。
4.3 線上監(jiān)控
如果是本地無法復現(xiàn)問題，可以嘗試添加線上監(jiān)控代碼，定時輪詢當前進程使用的FD數(shù)量，在達到閾值時，讀取當前FD的信息，并傳到后臺分析，獲取FD對應文件信息的代碼如下。
if (Build.VERSION.SDK_INT >= VersionCodes.L) {
linkTarget = Os.readlink(file.getAbsolutePath());
} else {
//通過 readlink 讀取文件描述符信息
}
4.4 排查循環(huán)打印的日志
除了直接對 FD相關的信息進行分析，還需要關注logcat中是否有頻繁打印的信息，例如：socket創(chuàng)建失敗。
以上就是詳解Android 文件描述符的詳細內(nèi)容，更多關于Android文件描述符的資料請關注腳本之家其它相關文章！
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