iOS全埋点解决方案-采集奔溃

小蚂蚁

前言
采集应用程序奔溃信息，主要分为以下两种场景：

NSException 异常
Unix 信号异常

一、NSException 异常
NSException 异常是 Objective-C 代码抛出的异常。在 iOS 应用程序中，最常见就是通过 @throw 抛出的异常。比如，常见的数组越界访问异常。
1.1 捕获 NSException
我们可以通过 NSSetUNcaughtExceptionHandle 函数来全局设置异常处理函数，然后手机异常堆栈信息并触发响应的事件（$AppCrashed），来实现 NSException 异常的全埋点。
第一步：在 SensorsSDK 项目中创建 SensorsAnalyticsExtensionHandler 类，并增加 + sharedInstance 方法并实现

#import <Foundation/Foundation.h>
NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN
@interface SensorsAnalyticsExtensionHandler : NSObject
+ (instancetype)sharedInstance;
@end
NS_ASSUME_NONNULL_END

@implementation SensorsAnalyticsExtensionHandler
+ (instancetype)sharedInstance {
  static SensorsAnalyticsExtensionHandler *instance = nil;
  static dispatch_once_t onceToken;
  dispatch_once(&onceToken, ^{
    instance = [[SensorsAnalyticsExtensionHandler alloc] init];
  });
  return instance;
}
@end

第二步：实现 -init ，并通过 NSSetUncaughtExceptionHandler 函数全局设置异常处理函数，然后再全局处理函数中采集异常信息，并触发 $AppCrashed 事件。其中，异常的堆栈信息会放到 $app_crashed_reason 事件属性中。

//
//  SensorsAnalyticsExtensionHandler.m
//  SensorsSDK
//
//  Created by renhao on 2022/4/22.
//
#import "SensorsAnalyticsExtensionHandler.h"
#import "SensorsAnalyticsSDK.h"
@implementation SensorsAnalyticsExtensionHandler
+ (instancetype)sharedInstance {
  static SensorsAnalyticsExtensionHandler *instance = nil;
  static dispatch_once_t onceToken;
  dispatch_once(&onceToken, ^{
    instance = [[SensorsAnalyticsExtensionHandler alloc] init];
  });
  return instance;
}
- (instancetype)init {
  self = [super init];
  if (self) {
    NSSetUncaughtExceptionHandler(&sensorsdata_uncaught_excepting_handler);
  }
  return self;
}
static void sensorsdata_uncaught_excepting_handler(NSException *exception) {
  // 采集 $AppCrashec 事件
  [[SensorsAnalyticsExtensionHandler sharedInstance] trackAppCrashedWithException:exception];
}
- (void)trackAppCrashedWithException:(NSException *)exception {
  NSMutableDictionary *properties = [NSMutableDictionary dictionary];
  // 异常名称
  NSString *name = [exception name];
  // 出现异常的原因
  NSString *reason = [exception reason];
  // 异常的堆栈信息
  NSArray *stacks = [exception callStackSymbols];
  // 将异常信息组装
  NSString *exceptionInfo = [NSString stringWithFormat:@"Exception name: %@\n Exception reason: %@\n Exception stack: %@", name, reason, stacks];
  properties[@"$app_crashed_reason"] = exceptionInfo;
  [[SensorsAnalyticsSDK sharedInstance] track:@"$AppCrashed" properties:properties];
  
  NSSetUncaughtExceptionHandler(NULL);
}
@end

第三步：在 SensorsAnalyticsSDK 的 - initWithServerURL: 方法中初始化 SensorsAnalyticsExtensionHandler 的单例对象

#import "SensorsAnalyticsExtensionHandler.h"
- (instancetype)initWithServerURL:(NSString *)urlString {
  self = [super init];
  if (self) {
    _automaticProperties = [self collectAutomaticProperties];
    // 设置是否需是被动启动标记
    _launchedPassively = UIApplication.sharedApplication.backgroundTimeRemaining != UIApplicationBackgroundFetchIntervalNever;
    
    _loginId = [[NSUserDefaults standardUserDefaults] objectForKey:SensorsAnalyticsLoginId];
    
    _trackTimer = [NSMutableDictionary dictionary];
    
    _enterBackgroundTrackTimerEvents = [NSMutableArray array];
    
    _fileStroe = [[SensorsAnalyticsFileStore alloc] init];
    
    _database = [[SensorsAnalyticsDatabase alloc] init];
    
    _network = [[SensorsAnalyticsNetwork alloc] initWithServerURL:[NSURL URLWithString:urlString]];
    
    NSString *queueLabel = [NSString stringWithFormat:@"cn.sensorsdata.%@.%p", self.class, self];
    _serialQueue = dispatch_queue_create(queueLabel.UTF8String, DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    
    _flushBulkSize = 100;
    
    _flushInterval = 15;
    
    [SensorsAnalyticsExtensionHandler sharedInstance];
    
    // 添加应用程序状态监听
    [self setupListeners];
    
    [self startFlushTimer];
  }
  return self;
}

第四步：测试验证

NSArray *array = @[@"first"];
    NSLog(@"%@", array[1]);

{
  "propeerties" : {
  "$model" : "arm64",
  "$manufacturer" : "Apple",
  "$app_crashed_reason" : "Exception name: NSRangeException\n Exception reason: *** -[__NSSingleObjectArrayI objectAtIndex:]: index 1 beyond bounds [0 .. 0]\n Exception stack: (\n\t0   CoreFoundation            0x00000001803f25e4 __exceptionPreprocess + 236\n\t1   libobjc.A.dylib           0x000000018019813c objc_exception_throw + 56\n\t2   CoreFoundation            0x000000018043da14 -[__NSSingleObjectArrayI getObjects:range:] + 0\n\t3   Demo                0x0000000100b0bbc0 -[ViewController tableView:didSelectRowAtIndexPath:] + 696\n\t4   CoreFoundation            0x00000001803f8aa0 __invoking___ + 144\n\t5   CoreFoundation            0x00000001803f5fc8 -[NSInvocation invoke] + 300\n\t6   CoreFoundation            0x00000001803f6288 -[NSInvocation invokeWithTarget:] + 76\n\t7   SensorsSDK            libc++abi: terminating with uncaught exception of type NSException
  0x0000000100ea9210 -[SensorsAnalyticsDelegateProxy forwardInvocation:] + 96\n\t8   CoreFoundation            0x00000001803f6594 ___forwarding___ + 736\n\t9   CoreFoundation            0x00000001803f88ec _CF_forwarding_prep_0 + 92\n\t10  UIKitCore               0x0000000184fa79a4 -[UITableView _selectRowAtIndexPath:animated:scrollPosition:notifyDelegate:isCellMultiSelect:deselectPrevious:] + 1620\n\t11  UIKitCore               0x0000000184fa7338 -[UITableView _selectRowAtIndexPath:animated:scrollPosition:notifyDelegate:] + 112\n\t12  UIKitCore               0x0000000184fa7c20 -[UITableView _userSelectRowAtPendingSelectionIndexPath:] + 316\n\t13  UIKitCore               0x0000000185287568 -[_UIAfterCACommitBlock run] + 64\n\t14  UIKitCore               0x0000000185287a3c -[_UIAfterCACommitQueue flush] + 188\n\t15  libdispatch.dylib           0x00000001010f433c _dispatch_call_block_and_release + 24\n\t16  libdispatch.dylib           0x00000001010f5b94 _dispatch_client_callout + 16\n\t17  libdispatch.dylib           0x0000000101104650 _dispatch_main_queue_drain + 1064\n\t18  libdispatch.dylib           0x0000000101104218 _dispatch_main_queue_callback_4CF + 40\n\t19  CoreFoundation            0x0000000180360218 __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__ + 12\n\t20  CoreFoundation            0x000000018035a69c __CFRunLoopRun + 2432\n\t21  CoreFoundation            0x0000000180359804 CFRunLoopRunSpecific + 572\n\t22  GraphicsServices          0x000000018c23660c GSEventRunModal + 160\n\t23  UIKitCore               0x0000000184d7bd2c -[UIApplication _run] + 992\n\t24  UIKitCore               0x0000000184d808c8 UIApplicationMain + 112\n\t25  Demo                0x0000000100b0c334 main + 128\n\t26  dyld                0x0000000100df5cd8 start_sim + 20\n\t27  ???                 0x0000000100b3d0f4 0x0 + 4306751732\n\t28  ???                 0xac3c800000000000 0x0 + 12410935410614599680\n)",
  "$lib_version" : "1.0.0",
  "$os" : "iOS",
  "$app_version" : "1.0",
  "$os_version" : "15.4",
  "$lib" : "iOS"
  },
  "event" : "$AppCrashed",
  "time" : 1650616086146,
  "distinct_id" : "3E0DD30F-4F2F-425C-8323-FA43C149CE27"
}

1.2 传递 UncaughtExceptionHandler
问题描述：在应用程序实际开发过程中，可能会采集多个 SDK，如果这些 SDK 都按照上面介绍的方法采集异常信息，总会有一些 SDK 采集不到异常信息。这是因为通过 NSSetUncaughtExceptionHandler 函数设置的是一个全局异常处理函数，后面设置的异常处理函数会自动覆盖前面设置的异常处理函数。
解决方法：在调用 NSSetUncaughtExceptionHandler 函数设置全局异常处理函数前，先通过 NSGetUncaughtExceptionHandler 函数获取之前已设置的异常处理函数并保存，在处理完异常信息采集后，再主动调用已备份的处理函数（让所有的异常处理函数形成链条），即可解决上面提到的覆盖问题。

#import "SensorsAnalyticsExtensionHandler.h"
#import "SensorsAnalyticsSDK.h"
@interface SensorsAnalyticsExtensionHandler()
/// 保存之前已设置的异常处理函数
@property (nonatomic) NSUncaughtExceptionHandler *previousExceptionHandler;
@end
@implementation SensorsAnalyticsExtensionHandler
+ (instancetype)sharedInstance {
  static SensorsAnalyticsExtensionHandler *instance = nil;
  static dispatch_once_t onceToken;
  dispatch_once(&onceToken, ^{
    instance = [[SensorsAnalyticsExtensionHandler alloc] init];
  });
  return instance;
}
- (instancetype)init {
  self = [super init];
  if (self) {
    _previousExceptionHandler = NSGetUncaughtExceptionHandler();
    NSSetUncaughtExceptionHandler(&sensorsdata_uncaught_excepting_handler);
  }
  return self;
}
static void sensorsdata_uncaught_excepting_handler(NSException *exception) {
  // 采集 $AppCrashec 事件
  [[SensorsAnalyticsExtensionHandler sharedInstance] trackAppCrashedWithException:exception];
  NSUncaughtExceptionHandler *handle = [SensorsAnalyticsExtensionHandler sharedInstance].previousExceptionHandler;
  if (handle) {
    handle(exception);
  }
}
- (void)trackAppCrashedWithException:(NSException *)exception {
  NSMutableDictionary *properties = [NSMutableDictionary dictionary];
  // 异常名称
  NSString *name = [exception name];
  // 出现异常的原因
  NSString *reason = [exception reason];
  // 异常的堆栈信息
  NSArray *stacks = [exception callStackSymbols];
  // 将异常信息组装
  NSString *exceptionInfo = [NSString stringWithFormat:@"Exception name: %@\n Exception reason: %@\n Exception stack: %@", name, reason, stacks];
  properties[@"$app_crashed_reason"] = exceptionInfo;
  [[SensorsAnalyticsSDK sharedInstance] track:@"$AppCrashed" properties:properties];
  
  NSSetUncaughtExceptionHandler(NULL);
}
@end

二、捕获信号
2.1 Mach 异常和 Unix 信号
Mach 是 Mac OS 和 iOS 操作系统的微内核，Mach 异常就是最底层的内核级异常。在 iOS 系统中，每个 Thread、Task、Host 都有一个异常端口数据。开发者可以通过设置 Thread、Task、Host 的异常端口来捕获 Mach 异常。Mach 异常会被转换成相应的 Unix 信号，并传递给出错的线程。
2.2 捕获 Unix 信号异常
第一步：新增捕获 Unix 信号的处理函数

static NSString * const SensorsDataSignalExceptionHandlerName = @"SignalExceptionHandler";
static NSString * const SensorsDataSignalExceptionHandlerUserInfo = @"SignalExceptionHandlerUserIfo";
static void sensorsdata_signal_exception_handler(int sig, struct __siginfo *info, void *context) {
  NSDictionary *userInfo = @{SensorsDataSignalExceptionHandlerUserInfo: @(sig)};
  NSString *reason = [NSString stringWithFormat:@"Signal %d was raised.", sig];
  // 创建一个异常对象， 用于采集异常信息
  NSException *exception = [NSException exceptionWithName:SensorsDataSignalExceptionHandlerName reason:reason userInfo:userInfo];
  
  SensorsAnalyticsExtensionHandler *handler = [SensorsAnalyticsExtensionHandler sharedInstance];
  [handler trackAppCrashedWithException:exception];
}

第二步：在 - init 初始化方法中，注册信号处理函数

- (instancetype)init {
  self = [super init];
  if (self) {
    _previousExceptionHandler = NSGetUncaughtExceptionHandler();
    NSSetUncaughtExceptionHandler(&sensorsdata_uncaught_excepting_handler);
    
    // 定义信号集结构体
    struct sigaction sig;
    // 将信号集初始化为空
    sigemptyset(&sig.sa_mask);
    // 在处理函数中传入__siginfo参数
    sig.sa_flags = SA_SIGINFO;
    // 设置信号集处理函数
    sig.sa_sigaction = &sensorsdata_signal_exception_handler;
    // 定义需要采集的信号类型
    int signals[] = {SIGILL, SIGABRT, SIGBUS, SIGFPE, SIGSEGV};
    for(int i = 0; i < sizeof(signals) / sizeof(int); i++){
      // 注册信号处理
      int err = sigaction(signals[i], &sig, NULL);
      if (err) {
        NSLog(@"Errored while trying to set up sigaction for signal %d", signals[i]);
      }
    }
  }
  return self;
}

第三步：修改 - trackAppCrashedWithException: 方法，当异常对象中没有堆栈信息时，就是默认获取当前线程的堆栈信息（由于 Unix 信息异常对象是我们自己构建的，因此并没有堆栈信息）

- (void)trackAppCrashedWithException:(NSException *)exception {
  NSMutableDictionary *properties = [NSMutableDictionary dictionary];
  // 异常名称
  NSString *name = [exception name];
  // 出现异常的原因
  NSString *reason = [exception reason];
  // 异常的堆栈信息
  NSArray *stacks = [exception callStackSymbols] ?: [NSThread callStackSymbols];
  // 将异常信息组装
  NSString *exceptionInfo = [NSString stringWithFormat:@"Exception name: %@\n Exception reason: %@\n Exception stack: %@", name, reason, stacks];
  properties[@"$app_crashed_reason"] = exceptionInfo;
  [[SensorsAnalyticsSDK sharedInstance] track:@"$AppCrashed" properties:properties];
  
  // 获取 seasorsAnalyticsSDK 中的 serialQueue
  dispatch_queue_t serialQueue = [[SensorsAnalyticsSDK sharedInstance] valueForKey:@"serialQueue"];
  // 阻塞当前的线程，让 serialQueue 执行完成
  dispatch_sync(serialQueue, ^{});
  // 获取数据存储是的线程
  dispatch_queue_t databaseQueue = [[SensorsAnalyticsSDK sharedInstance] valueForKey:@"database.queue"];
  // 阻塞当前线程，让 $AppCrashed 事件完成入库
  dispatch_sync(databaseQueue, ^{});
  NSSetUncaughtExceptionHandler(NULL);
  
  int signals[] = {SIGILL, SIGABRT, SIGBUS, SIGFPE, SIGSEGV};
  for (int i = 0; i < sizeof(signals) / sizeof(int); i ++) {
    signal(signals[i], SIG_DFL);
  }
}

第四步：测试验证
三、采集应用程序异常时的 $AppEnd 事件
通过监听应用程序的状态（UIApplicationDidEnterBackgroundNotification），实现了 $AppEnd 事件的全埋点。但是，一旦应用程序发生异常，我们将采集不到 $AppEnd 事件，这样会造成在用户的行为序列中，出现 $AppStart 事件和 $AppEnd 事件不成对的情况。因此，在应用程序发生奔溃时，我们需要补发 $AppEnd 事件。
第一步：在 - trackAppCrashedWithException: 方法中，补发 $AppEnd 事件

- (void)trackAppCrashedWithException:(NSException *)exception {
  NSMutableDictionary *properties = [NSMutableDictionary dictionary];
  // 异常名称
  NSString *name = [exception name];
  // 出现异常的原因
  NSString *reason = [exception reason];
  // 异常的堆栈信息
  NSArray *stacks = [exception callStackSymbols] ?: [NSThread callStackSymbols];
  // 将异常信息组装
  NSString *exceptionInfo = [NSString stringWithFormat:@"Exception name: %@\n Exception reason: %@\n Exception stack: %@", name, reason, stacks];
  properties[@"$app_crashed_reason"] = exceptionInfo;
  [[SensorsAnalyticsSDK sharedInstance] track:@"$AppCrashed" properties:properties];
  
  // 采集 $AppEnd 回调 block
  dispatch_block_t trackAppEndBlock = ^ {
    // 判断应用是否处于运行状态
    if (UIApplication.sharedApplication.applicationState == UIApplicationStateActive) {
      // 触发事件
      [[SensorsAnalyticsSDK sharedInstance] track:@"$AppEnd" properties:nil];
    }
  };
  // 获取主线程
  dispatch_queue_t mainQueue = dispatch_get_main_queue();
  // 判断当前线程是否为主线程
  if (strcmp(dispatch_queue_get_label(DISPATCH_CURRENT_QUEUE_LABEL), dispatch_queue_get_label(mainQueue)) == 0) {
    // 如果当前线程是主线程，直接调用 block
    trackAppEndBlock();
  } else {
    // 如果当前线程不是主线程，同步调用block
    dispatch_sync(mainQueue, trackAppEndBlock);
  }
  
  // 获取 seasorsAnalyticsSDK 中的 serialQueue
  dispatch_queue_t serialQueue = [[SensorsAnalyticsSDK sharedInstance] valueForKey:@"serialQueue"];
  // 阻塞当前的线程，让 serialQueue 执行完成
  dispatch_sync(serialQueue, ^{});
  // 获取数据存储是的线程
  dispatch_queue_t databaseQueue = [[SensorsAnalyticsSDK sharedInstance] valueForKey:@"database.queue"];
  // 阻塞当前线程，让 $AppCrashed 事件完成入库
  dispatch_sync(databaseQueue, ^{});
  NSSetUncaughtExceptionHandler(NULL);
  
  int signals[] = {SIGILL, SIGABRT, SIGBUS, SIGFPE, SIGSEGV};
  for (int i = 0; i < sizeof(signals) / sizeof(int); i ++) {
    signal(signals[i], SIG_DFL);
  }
}

第二步：测试验证

[iOS开发] iOS全埋点解决方案-采集奔溃

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