Android Studio中三方so库的源码调试

一、需求背景

Android Studio 2.2+版本支持使用CMake构建native库,同时调试器也能对自构建的native代码进行源码的调试,我们可以像调试java代码一样方便地调试native代码
我们很多的项目都依赖的so库,有些是我们单独的库工程中的,有些是三方提供的。如果想在主工程中调试这些库的源码,一种方法添加子工程或者CMake子模块关联源码,作为自身构建的一部分,当然需要所有的子工程都编译通过。
搭建多工程环境和构建子工程本身就是一个耗时又麻烦的事情,我们希望和库工程尽量不要耦合,而且调试时不需要再去构建库工程。

问题:我们本地有so库对应版本的源码,也有带符号so文件,如何进行源码的调试?

二、工程示例

这里我们示例一个简单的库工程mylib,它的c++代码中封装了一个求平均数的方法,然后java对外暴露了native的接口。

#include <jni.h>

extern "C"
JNIEXPORT jint JNICALL
Java_smarttime_tsia_com_mylib_MyLibNative_nativeCalAverage(JNIEnv *env, jclass type, jint a, jint b) {

    int sum = a+b;

    int avg = sum/2;

    return avg;
}

MyLibNative.java

package smarttime.tsia.com.mylib;

public class MyLibNative {

    static {
        System.loadLibrary("test-lib");
    }

    public static native int nativeCalAverage(int a, int b);
}

然后我们将它打包成一个armeabi-v7a架构的so库(libtest-lib.so):

我们APP主工程中,依赖这个三方库(可以通过fileTree或maven),有一个按钮点击触发调用nativeCalAverage:

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    ...
    void onClick(View v) {

        int ret = MyLibNative.nativeCalAverage(3,5);
    }
}

三、源码调试

要在主工程中进行源码调试,首先要有源码,这边要注意要和主工程依赖的版本对应。工程依赖的三方库都是不带符号的,我们可以解压APK查看libtest-lib.so,stripped表示调试信息已经去掉了

1. 获取符号文件

符号文件中包含了行号信息,这样调试器就知道符号地址对应的行号,也包含源码文件的信息,这样在IDE中调试器就能调到对应的文件中的某一行了。

在库工程中,虽然发布的时候so去掉了调试信息,但是构建时会生成cmake原始的构建产物,其中带有符号信息,注意到带符号的so要比不带符号的要大很多

2. 调试过程和原理

1)启动调试器

可通过Debug 'app'或者Attach Debugger to Process的方式,后者无需重启应用,注意选择Debug Type为native,因为我们要调试的是native代码。

2)设置断点

调试器连接上进程之后,点击pause program,然后我们在jni方法Java_smarttime_tsia_com_mylib_MyLibNative_nativeCalAverage设置一个断点,source info可以查看当前堆栈的源码和行号信息,但这时候我们还没有符号文件,所以只能看到一个它的地址。

3)添加符号文件

add-dsym可以添加指定的符号文件,如果这时候libtest-lib.so还没有加载进来就会添加失败,匹配不到对应的模块。

add-dsym的时候我们取得是mylib库工程中cmake的构建产物,现在我们将库工程的源码在主工程的IDE中打开。这时我们通过IDE在文件中打断点就能看到行号都已经对上了。

4)触发断点

断点触发以后,source info查看到当前的行号已经有了,源码信息也指向我们工程中打开的源码文件,所以IDE就跳到对应的断点上了,然后我们就可以进行单步调试、条件断点、watch point等调试了。

实际调试中只要调试器连接到进程,然后添加调试符号就行了,然后Android Studio中在对应的源码文件中直接打断点调试即可,上述过程只是方便分析原理。

3. 源码映射

上述的符号文件和源码是在库工程里,符号文件是源码构建生成的,所以我们添加了符号文件就能调试源码了。实际在很多项目中库构建和发布都是在一台专门用来打包的服务器(云端)上进行的,本地只有对应版本的源码,为了保证一致性,主工程依赖的是打包机器发布的库,我们也用打包机器上生成的符号文件来调试。
打包机器和本地生成的符号文件唯一的不同就是构建环境,也就是源码文件的路径信息。我们来模拟一下,假设上述在mylib工程的目录就是打包发布的专用目录,而我们要调试的native代码放在了另一个目录里。

打包时环境:/Users/derek/Documents/AndroidProject/jniTest2/mylib/src/main/jni/test.cpp
调试源码路径:/Users/derek/Downloads/src/test.cpp

符号文件添加后,断点到jni方法,虽然有行号信息,但IDE中并没有调到对应的文件,因为这时候调试器只知道符号文件的源码信息,它没有指向本地要调试的源码。

执行LLDB的setting set target.source-map命令把符号文件中的源码信息指向本地调试的文件路径,设置成功后,可以看到断点就生效了,这时候source info也改变了。

4. Android Studio Debugger配置

以上我们都是通过执行lldb命令来添加符号、源码映射的,如果觉得麻烦Android Studio也提供了Debugger配置:

Symbol Directories为符号目录,调试器会递归的寻找这个目录下的文件,直到匹配到需要的符号文件为止;LLDB Post Attach Commands为调试器连接到进程后执行的命令,我们可以在这里添加setting set target.source-map源码映射的命令。

如果通过Debugger配置来调试,必须用Debug 'app'的方式,不能使用Attach的方式,因为只有前者才会去执行Debugger里的命令。

参考:

http://lldb.llvm.org/tutorial.html
https://developer.android.com/studio/run/rundebugconfig?hl=zh-cn#definingbefore

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