IOS将异常输出到日志

对于那些做后端开发的工程师来说，看LOG解Bug应该是理所当然的事，但我接触到的移动应用开发的工程师里面，很多人并没有这个意识，查Bug时总是一遍一遍的试图重现，试图调试，特别是对一些不太容易重现的Bug经常焦头烂额。而且iOS的异常机制比较复杂，Objective-C的语言驾驭也需要一定的功力，做出来的应用有时候挺容易产生崩溃闪退。一遍一遍的用XCode取应用崩溃记录、解析符号，通常不胜其烦，有时还对着解析出来的调用栈发呆，因为程序当时的内部状态常常难以看明白，只能去猜测。

好了，先从一个自制的日志组件开始吧。我们需要一个专门的后台线程去输出日志，线程根函数如下：

- ( void ) threadProc
{
do
{
NSAutoreleasePool* pool = [ [ NSAutoreleasePool alloc ] init ];
for ( int i = 0; i < 20; i++ )
{
[ _signal lock ];
while ( [ _queue count ] == 0 ) // NSMutableArray* _queue，其它线程将日志加入_queue，日志线程负责输出到文件和控制台
[ _signal wait ]; // NSCondition* _signal
NSArray* items = [ NSArray arrayWithArray: _queue ];
[ _queue removeAllObjects ];
[ _signal unlock ];
if ( [ items count ] > 0 && [ self checkFileCreated ] /* 检查日志文件是否已创建 */ )
[ self logToFile: items ]; // 输出到文件以及控制台
}

// 每20次输出日志执行一次NSAutoreleasePool的release
// 保证既不太频繁也不太滞后
[ pool release ];

} while ( YES );
}

再上记录日志的入口函数。注意Objective-C作为一门动态语言，要以动态语言的思维去使用，比如习惯去用NSDictionary，而不是自己定义一个数据类。好处很多，后面再说

void writeCinLog( const char* function,        // 记录日志所在的函数名称
CinLogLevel level,            // 日志级别，Debug、Info、Warn、Error
NSString* format,            // 日志内容，格式化字符串
... )                        // 格式化字符串的参数
{
CinLoggerManager* manager = instanceOfLoggerManager(); // CinLoggerManager是单件的日志管理器

if ( manager.mLogLevel > level || ! format ) // 先检查当前程序设置的日志输出级别。如果这条日志不需要输出，就不用做字符串格式化
return;

va_list args;
va_start( args, format );
NSString* str = [ [ NSString alloc ] initWithFormat: format arguments: args ];
va_end( args );
NSThread* currentThread = [ NSThread currentThread ];
NSString* threadName = [ currentThread name ];
NSString* functionName = [ NSString stringWithUTF8String: function ];
if ( ! threadName )
threadName = @"";
if ( ! functionName )
functionName = @"";
if ( ! str )
str = @"";

// NSDictionary中加入所有需要记录到日志中的信息
NSDictionary* entry = [ [ NSDictionary alloc ] initWithObjectsAndKeys:
@"LogEntry", @"Type",
str, @"Message",                                                // 日志内容
[ NSDate date ], @"Date",                                    // 日志生成时间
[ NSNumber numberWithUnsignedInteger: level ], @"Level",        // 本条日志级别
threadName, @"ThreadName",                                    // 本条日志所在的线程名称
functionName, @"FunctionName",                                // 本条日志所在的函数名称
nil ];
[ str release ];
[ manager appendLogEntry: entry ];
[ entry release ];
}

appendLogEntry实现如下：

- ( void ) appendLogEntry: ( NSDictionary* )entry
{
[ _signal lock ];
[ _queue addObject: entry ];
[ _signal signal ];
[ _signal unlock ];
}

日志文件的管理也是必须考虑的。我现在日志文件的文件名形如：“03月27日 09:57:25 (0).txt”；其中前面是本次程序启动的时间，括号内默认是0。如果同一次的运行进程输出的日志文件超过1M，就创建新文件“03月27日 09:57:25 (1).txt”。这样文件不会太大，也有利于在时间点上与测试报上的Bug对应起来。

另外为了调用writeCinLog时能将当前所在的函数名传进来，我们需要借助宏，使用__FUNCTION__预定义宏在编译期将函数名转换为字符串

#define FeLogDebug(format,...)        writeCinLog(__FUNCTION__,CinLogLevelDebug,format,##__VA_ARGS__)
#define FeLogInfo(format,...)        writeCinLog(__FUNCTION__,CinLogLevelInfo,format,##__VA_ARGS__)
#define FeLogWarn(format,...)        writeCinLog(__FUNCTION__,CinLogLevelWarning,format,##__VA_ARGS__)
#define FeLogError(format,...)        writeCinLog(__FUNCTION__,CinLogLevelError,format,##__VA_ARGS__)

这样，如果在didFinishLaunchingWithOptions函数中写一句日志

FeLogInfo( @"========= 应用已经启动成功了 =========" );

输出的日志可能是这样的

<- 03-27 10:44:59 INFO -> [UI] -[myAppDelegate application:didFinishLaunchingWithOptions:]
========= 应用已经启动成功了 =========

其中前面是时间，INFO是日志级别，UI是线程名称，myAppDelegate是记录日志的类的名称，application:didFinishLaunchingWithOptions:是所在的函数名称。还有其它可利用的预定义宏，比如__FILE__、__LINE__，能将代码文件名和行号也加入到日志中，就看有没有必要了。

开发iOS应用，解决Crash问题始终是一个难题。Crash分为两种，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；另一种是未被捕获的Objective-C异常（NSException），导致程序向自身发送了SIGABRT信号而崩溃。其实对于未捕获的Objective-C异常，我们是有办法将它记录下来的，如果日志记录得当，能够解决绝大部分崩溃的问题。这里对于UI线程与后台线程分别说明。

先看UI线程。iOS SDK提供了NSSetUncaughtExceptionHandler函数，用法如：

NSSetUncaughtExceptionHandler( handleRootException );

这样在UI线程发生未捕获异常后，进程崩溃之前，handleRootException会被执行。这个函数实现如下

static void handleRootException( NSException* exception )
{
NSString* name = [ exception name ];
NSString* reason = [ exception reason ];
NSArray* symbols = [ exception callStackSymbols ]; // 异常发生时的调用栈
NSMutableString* strSymbols = [ [ NSMutableString alloc ] init ]; // 将调用栈拼成输出日志的字符串
for ( NSString* item in symbols )
{
[ strSymbols appendString: item ];
[ strSymbols appendString: @"\r\n" ];
}

// 写日志，级别为ERROR
writeCinLog( __FUNCTION__, CinLogLevelError, @"[ Uncaught Exception ]\r\nName: %@, Reason: %@\r\n[ Fe Symbols Start ]\r\n%@[ Fe Symbols End ]", name, reason, strSymbols );
[ strSymbols release ];

// 这儿必须Hold住当前线程，等待日志线程将日志成功输出，当前线程再继续运行
blockingFlushLogs( __FUNCTION__ );

// 写一个文件，记录此时此刻发生了异常。这个挺有用的哦
NSDictionary* dict = [ NSDictionary dictionaryWithObjectsAndKeys:
currentCinLogFileName(), @"LogFile",                // 当前日志文件名称
currentCinLogFileFullPath(), @"LogFileFullPath",    // 当前日志文件全路径
[ NSDate date ], @"TimeStamp",                        // 异常发生的时刻
nil ];
NSString* path = [ NSString stringWithFormat: @"%@/Documents/", NSHomeDirectory() ];
NSString* lastExceptionLog = [ NSString stringWithFormat: @"%@LastExceptionLog.txt", path ];
[ dict writeToFile: lastExceptionLog atomically: YES ];

}

而我们的日志组件必须实现blockingFlushLogs函数，确保进程在日志完全写入文件后再退出。这个实现应该很简单吧。

当应用下次启动时，我们可以检查，如果有LastExceptionLog.txt，则弹窗引导测试人员将日志发过来。如果iPhone上面配置了EMail帐户，可以很简单的调用MFMailComposeViewController将日志文件作为附件发送，当然也可以想其它办法。

记得正式发布的版本要将它条件编译去掉哦。



其中文件中的最后一条ERROR即为导致崩溃的异常，而从ERROR之前的日志可以看出当前程序的运行情况。ERROR如下：

<- 03-20 17:21:43 ERROR -> [UI] -[CinUIRunLoopActionManager(Protected) handleRootException:]
[ Uncaught Exception ]
Name: NSDestinationInvalidException, Reason: *** -[CinThreadRunLoopActionManager performSelector:onThread:withObject:waitUntilDone:modes:]: target thread exited while waiting for the perform
[ Fe Symbols Start ]
0   CoreFoundation                      0x340c88d7 __exceptionPreprocess + 186
1   libobjc.A.dylib                     0x343181e5 objc_exception_throw + 32
2   CoreFoundation                      0x340c87b9 +[NSException raise:format:] + 0
3   CoreFoundation                      0x340c87db +[NSException raise:format:] + 34
4   Foundation                          0x35a12493 -[NSObject(NSThreadPerformAdditions) performSelector:onThread:withObject:waitUntilDone:modes:] + 998
5   Foundation                          0x35a3afb5 -[NSObject(NSThreadPerformAdditions) performSelector:onThread:withObject:waitUntilDone:] + 108
6   MyiOSapplication                    0x0022b7e9 -[CinThreadRunLoopActionManager(Protected) performAction:] + 144
13  UIKit                               0x374b36b5 -[UIViewController _setViewAppearState:isAnimating:] + 144
14  UIKit                               0x374b38c1 -[UINavigationController viewWillAppear:] + 288
15  UIKit                               0x374b36b5 -[UIViewController _setViewAppearState:isAnimating:] + 144
16  UIKit                               0x3750e61b -[UIViewController beginAppearanceTransition:animated:] + 190
17  UIKit                               0x3750b415 -[UITabBarController transitionFromViewController:toViewController:transition:shouldSetSelected:] + 184
18  UIKit                               0x3750b357 -[UITabBarController transitionFromViewController:toViewController:] + 30
19  UIKit                               0x3750ac91 -[UITabBarController _setSelectedViewController:] + 300
20  UIKit                               0x3750a9c5 -[UITabBarController setSelectedIndex:] + 240
21  MyiOSapplication                    0x0007ef1d +[Utility ResetCurrentTabIndex] + 172
22  MyiOSapplication                    0x001a87bd -[UIViewController(statusBar) dismissModalViewControllerAnimatedEx:] + 416
23  MyiOSapplication                    0x001793fb -[ImageProcessingViewController save:] + 690
24  CoreFoundation                      0x34022435 -[NSObject performSelector:withObject:withObject:] + 52
25  UIKit                               0x3748c9eb -[UIApplication sendAction:to:from:forEvent:] + 62
26  UIKit                               0x3748c9a7 -[UIApplication sendAction:toTarget:fromSender:forEvent:] + 30
27  UIKit                               0x3748c985 -[UIControl sendAction:to:forEvent:] + 44
28  UIKit                               0x3748c6f5 -[UIControl(Internal) _sendActionsForEvents:withEvent:] + 492
29  UIKit                               0x3748d02d -[UIControl touchesEnded:withEvent:] + 476
30  UIKit                               0x3748b50f -[UIWindow _sendTouchesForEvent:] + 318
31  UIKit                               0x3748af01 -[UIWindow sendEvent:] + 380
32  UIKit                               0x374714ed -[UIApplication sendEvent:] + 356
33  UIKit                               0x37470d2d _UIApplicationHandleEvent + 5808
34  GraphicsServices                    0x308a3df3 PurpleEventCallback + 882
35  CoreFoundation                      0x3409c553 __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE1_PERFORM_FUNCTION__ + 38
36  CoreFoundation                      0x3409c4f5 __CFRunLoopDoSource1 + 140
37  CoreFoundation                      0x3409b343 __CFRunLoopRun + 1370
38  CoreFoundation                      0x3401e4dd CFRunLoopRunSpecific + 300
39  CoreFoundation                      0x3401e3a5 CFRunLoopRunInMode + 104
40  GraphicsServices                    0x308a2fcd GSEventRunModal + 156
41  UIKit                               0x3749f743 UIApplicationMain + 1090
42  MyiOSapplication                    0x000d4ccb main + 174
43  MyiOSapplication                    0x000039c8 start + 40
[ Fe Symbols End ]

可以看到，即使我们没有编译时生成的符号文件，也能够打印出调用栈上的每个函数的名称，只是没有文件名和行号。

那么，除了UI线程之外，自己创建的后台线程呢？运行NSRunLoop的后台线程的线程函数应该如下：

- ( void ) threadProc: ( NSString* )threadName
{
NSThread* current = [ NSThread currentThread ];
[ current setName: threadName ];
NSAutoreleasePool *pool = [ [ NSAutoreleasePool alloc ] init ];

// 一个没有实际作用的NSTimer，确保NSRunLoop不退出。不知道有没有更好的办法啊
_dummyTimer = [ [ NSTimer timerWithTimeInterval: 10.0
target: self
selector: @selector( dummyTimerProc: )
userInfo: nil
repeats: YES ] retain ];

NSRunLoop *r = [ NSRunLoop currentRunLoop ];
[ r addTimer: _dummyTimer forMode: NSDefaultRunLoopMode ];
@try {
// 启动后台线程的NSRunLoop
[ r run ];
}
@catch ( NSException *exception ) {
[ self handleRootException: exception ];
// 一旦在线程根上捕捉到未知异常，记录异常后本线程退出
}
@finally {
[ _dummyTimer invalidate ];
[ _dummyTimer release ];
[ pool release ];
}
}

后台线程的handleRootException与UI线程基本一致。不过为了测试人员更加方便，其实只要不是UI线程发生未捕获异常，都可以先引导用户发送日志，再把进程崩溃掉。