Android native层的线程分析(C++)，以及堆栈打印调试

文章目录

  • Android native层的线程分析(C++)，多线程实现
    • 1.native线程的创建
      • 第一部分：android_thread模块
      • 第二部分：linux_thread模块
    • 2.测试linux_thread模块
    • 3.Android native的Thread类
      • 3.1源码分析
    • 4.native层堆栈调试方法
        • 1. 引用库
        • 2. 头文件
        • 3. 调用代码

Android native层的线程分析(C++)，多线程实现

1.native线程的创建

pthread_t //表示线程ID

pthread_equal (pthread_t __thread1, pthread_t __thread2);//比较线程ID

pthread_t pthread_self (void);//用户返回线程ID

pthread_create()//线程创建

编写Android.mk文件，

这个MK文件是一个Android.mk构建脚本，用于指导Android Native Development Kit (NDK)如何编译和链接两个可执行模块：android_thread 和 linux_thread。下面是该脚本的详细解析：

LOCAL_PATH := $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)LOCAL_SRC_FILES := MyThread.cpp \Main.cpp \LOCAL_SHARED_LIBRARIES :=libandroid_runtime \libcutils \libutils \liblog LOCAL_MODULE := android_threadLOCAL_PRELINK_MODULE := falseinclude $(BUILD_EXECUTABLE)include $(CLEAR_VARS)LOCAL_SRC_FILES := thread_posix.c LOCAL_MODULE := linux_thread
LOCAL_SHARED_LIBRARIES :=liblog  LOCAL_PRELINK_MODULE := falseinclude $(BUILD_EXECUTABLE)//把thread_posix.c 文件编译(BUILD_EXECUTABLE)成为一个二进制的可执行文件，这个二进制可执行文件的名字是linux_thread。

第一部分：android_thread模块

  1. LOCAL_PATH: 这一行定义了当前目录的路径，通过my-dir函数自动获取，作为查找其他文件（如源代码文件）的相对路径基础。
  2. include $(CLEAR_VARS): 这行代码包含了清除所有之前定义的LOCAL变量的脚本，确保为新模块提供一个干净的构建环境。
  3. LOCAL_SRC_FILES: 指定了要编译的源文件列表。在这个例子中，包括MyThread.cpp 和 Main.cpp。
  4. LOCAL_SHARED_LIBRARIES: 列出了该模块需要链接的共享库，包括libandroid_runtime, libcutils, libutils, 和 liblog。这些都是Android系统提供的库，用于支持Android运行时功能、实用工具函数、日志输出等功能。
  5. LOCAL_MODULE: 定义了模块的名称，这里是android_thread。
  6. LOCAL_PRELINK_MODULE: 设定为false，表示该模块在预链接阶段不会被处理。预链接是一个可选步骤，通常用于减少应用启动时间，但在这里不适用。
  7. include $(BUILD_EXECUTABLE): 告诉NDK构建系统，根据前面定义的规则，将这些源文件编译成一个可执行文件。

第二部分：linux_thread模块

这部分结构与第一部分相似，但是针对另一个模块linux_thread：

  • LOCAL_SRC_FILES 只包含一个源文件：thread_posix.c，意味着这是一个基于POSIX线程标准实现的模块。
  • LOCAL_SHARED_LIBRARIES 只列出了liblog，说明这个模块依赖于日志库来记录日志信息。
  • 其他如LOCAL_MODULE、LOCAL_PRELINK_MODULE以及最后的include $(BUILD_EXECUTABLE)指令用法与android_thread模块相同，用于构建名为linux_thread的独立可执行模块。

综上所述，这个MK文件配置了两个C++/C语言编写的可执行模块的构建过程，一个是与Android系统紧密结合的android_thread，另一个是使用POSIX线程API的linux_thread，两者都将作为独立的可执行文件生成。

thread_posix.c

这段代码是一个简单的C语言程序，演示了如何在Linux或类Unix系统中使用POSIX线程库（pthread.h）创建并管理一个线程。同时，它也使用了Android的日志系统（通过utils/Log.h头文件）来记录日志信息。以下是代码的详细解释：

#include <pthread.h> // 包含POSIX线程库头文件
#include <stdlib.h> // 用于exit函数
#include <stdio.h> // 用于printf函数
#include <utils/Log.h> // 包含Android日志系统头文件// 定义线程执行的函数
void *thread_posix_function(void *arg) {(void*)arg; // 忽略传入的参数，这里没有使用int i;for (i = 0; i < 30; i++) {printf("hello thread i = %d\n", i); // 打印到标准输出ALOGD("hello thread i = %d\n", i); // 使用Android日志系统打印DEBUG级别日志sleep(1); // 线程暂停1秒}return NULL; // 线程函数结束，返回空指针
}int main(void) {pthread_t mythread; // 定义一个线程标识符// 创建一个新的线程，执行thread_posix_function函数，传入参数为NULLif (pthread_create(&mythread, NULL, thread_posix_function, NULL)) {ALOGD("error creating thread."); // 如果创建失败，记录错误日志abort(); // 终止程序执行}// 主线程等待mythread线程结束if (pthread_join(mythread, NULL)) {ALOGD("error joining thread."); // 如果等待失败，记录错误日志abort(); // 终止程序执行}ALOGD("hello thread has run end exit\n"); // 记录日志，表明线程已正确执行完毕exit(0); // 主程序正常退出
}

这段代码首先定义了一个线程执行的函数thread_posix_function，该函数每隔一秒打印一次消息到控制台和Android日志系统，共打印30次。在main函数中，它创建了一个新的线程并执行thread_posix_function，然后主线程等待这个新线程完成其任务后才退出。整个过程中，还利用了Android的日志系统来报告错误或提供执行状态信息。

2.测试linux_thread模块

在这里插入图片描述

在安卓源码的根目录下创建一个文件夹，并写上mk文件，提供编译的脚本。

然后单独编译模块名即可 ===== LOCAL_MODULE

在这里插入图片描述

把编译后的可执行二进制文件push到设备中

在这里插入图片描述

执行一下，可以看到线程在打印输出。

在这里插入图片描述

3.Android native的Thread类

Android native的Thread类是Android提供的一个基础类

system\core\libutils\include\utils\Thread.h
system\core\libutils\Threads.cpp

智能指针，主要用来释放和控制内存。

在这里插入图片描述

 virtual void            onFirstRef();

第一次这个类被创建就会执行这个智能指针的这个方法，在这个方法里面我们就可以做一些事情了。执行线程创建并启动运行un方法，status_t run(const char* name, int32_t priority, size_t stack);，先执行readyToRun()，创建完成后，通过调用threadLoop()函数，线程请求退出方法，实现requestExit()函数。

3.1源码分析

run（）方法，可以看到它也是用的pthread那套线程api，Android的native层的线程就是基于linux的pthread方案进行封装的。

在这里插入图片描述

进入_threadLoop

int Thread::_threadLoop(void* user)
{Thread* const self = static_cast<Thread*>(user);sp<Thread> strong(self->mHoldSelf);wp<Thread> weak(strong);self->mHoldSelf.clear();#if defined(__ANDROID__)// this is very useful for debugging with gdbself->mTid = gettid();
#endifbool first = true;do {bool result;if (first) {first = false;//我们一旦调用了线程的run方法之后首先执行的就是这个readyToRun方法。self->mStatus = self->readyToRun();result = (self->mStatus == OK);if (result && !self->exitPending()) {// Binder threads (and maybe others) rely on threadLoop// running at least once after a successful ::readyToRun()// (unless, of course, the thread has already been asked to exit// at that point).// This is because threads are essentially used like this://   (new ThreadSubclass())->run();// The caller therefore does not retain a strong reference to// the thread and the thread would simply disappear after the// successful ::readyToRun() call instead of entering the// threadLoop at least once.result = self->threadLoop();}} else {result = self->threadLoop();}// establish a scope for mLock{Mutex::Autolock _l(self->mLock);if (result == false || self->mExitPending) {self->mExitPending = true;self->mRunning = false;// clear thread ID so that requestExitAndWait() does not exit if// called by a new thread using the same thread ID as this one.self->mThread = thread_id_t(-1);// note that interested observers blocked in requestExitAndWait are// awoken by broadcast, but blocked on mLock until break exits scopeself->mThreadExitedCondition.broadcast();break;}}// Release our strong reference, to let a chance to the thread// to die a peaceful death.strong.clear();// And immediately, re-acquire a strong reference for the next loopstrong = weak.promote();} while(strong != nullptr);return 0;
}

测试

#ifndef _MYTHREAD_H
#define _MYTHREAD_H#include <utils/threads.h>namespace android {class MyThread: public Thread {
public:MyThread();virtual void        onFirstRef();virtual status_t    readyToRun();virtual bool threadLoop();virtual void        requestExit();
private:int hasRunCount = 0;
};}
#endif

#define LOG_TAG "MyThread"#include <utils/Log.h>
#include "MyThread.h"namespace android {MyThread::MyThread() :Thread(false) {ALOGD("MyThread");}bool MyThread::threadLoop() {ALOGD("threadLoop hasRunCount = %d",hasRunCount);hasRunCount++;if (hasRunCount == 10) {return false;		}return true;}void MyThread::onFirstRef() {ALOGD("onFirstRef");}status_t MyThread::readyToRun() {ALOGD("readyToRun");return 0;}void MyThread::requestExit() {ALOGD("requestExit");}
}

同上linux_thread操作编译push即可。

4.native层堆栈调试方法

android::CallStack()。所在线程的堆栈调用打印出来。

进入对应的cpp文件，解开注释，并且修改值为1

在这里插入图片描述

声明头文件

在这里插入图片描述

调用方法，

在这里插入图片描述

android::CallStack cs("zxx");cs.update();cs.log("zxx",ANDROID_LOG_ERROR,"=======================");

测试

在这里插入图片描述

1. 引用库
cc_defaults {name: "bootanimation_defaults",...shared_libs: ["libandroidfw","libbase","libbinder","libcutils","liblog","libutils",# 库"libutilscallstack"],
}
2. 头文件
#include "utils/CallStack.h"
3. 调用代码
    android::CallStack cs("zxx");cs.update();cs.log("zxx",ANDROID_LOG_ERROR,"");

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