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

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_thread


LOCAL_PRELINK_MODULE := false

include $(BUILD_EXECUTABLE)

include $(CLEAR_VARS)

LOCAL_SRC_FILES := thread_posix.c 
	
LOCAL_MODULE := linux_thread
LOCAL_SHARED_LIBRARIES :=liblog  
	
LOCAL_PRELINK_MODULE := false

include $(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NULL
    if (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 gdb
    self->mTid = gettid();
#endif

    bool 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 scope
            self->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 loop
        strong = 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

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