編輯：關於Android編程
眾所周知，Android* 開發人員頭頂許多稱呼：設計員、程序猿等，並且通常會不可避免地被稱為故障檢修工。代碼中的錯誤無法避免，因此無論您是否一開始就造成錯誤，了解調試工具以及如何迅速而有效地跟蹤並解決錯誤都很重要。鑒於此，如今的 Android 開發人員必須掌握有效的調試技巧。本文提供了 Android 應用程序調試工具的簡單教學，用於幫助 Android SDK 以及相關工具的新手迅速入門，並在 Android x86 平台上更有效地解決故障。
Android SDK 提供了試應用程序所需的大多數工具。如果希望進行諸如單步調試代碼、查看變量值以及暫停執行應用程序的操作，則需要兼容 JDWP 的調試程序。如果使用 Eclipse，則已附帶兼容 JDWP 的調試程序，無需設置。如果使用其它 IDE，則可使用其附帶的調試程序並將調試程序與特殊端口連接，使其可以和您設備上的應用程序虛擬機通信。
如果使用 ADT（Android 開發工具）插件在 Eclipse 中進行開發，則可使用內置的 Java* 調試程序並結合 DDMS（Dalvik 調試監測程序服務器）來調試應用程序。為了便於訪問調試程序和 DDMS，Eclipse 以視圖形式顯示調試程序和 DDMS 功能，這些都是自定義的 Eclipse 視圖，根據您所在的視圖顯示特定選項卡和窗口。Eclipse 還可負責為您啟動ADB (Android Debug Bridge) 主機守護程序，從而無需手動運行該工具。如果使用其他 IDE 進行調試，則可使用 Android SDK 提供的所有調試工具，例如 ADB、DDMS、Java 調試程序等。
圖 1. Dalvik 調試監測程序服務器
借助 DDMS，開發人員可查看進程的堆區使用情況、跟蹤對象的內存分配、使用模擬器或設備的文件系統、檢查線程信息、獲取方法配置、使用網絡流量工具（在 Android 4.0 中提供）、使用 LogCat 跟蹤代碼信息以及模擬手機操作和位置。如欲了解更多信息，請參閱 http://developer.android.com/guide/developing/debugging/ddms.html。Android SDK 還提供 Hierarchy Viewer（層級觀察器）和 layoutopt（布局優化分析工具）幫助開發人員調試布局問題。
Hierarchy Viewer 應用程序可讓您調試並優化您的用戶界面 (UI)。它以可視方式呈現布局的視圖層級（View Hierarchy 口），提供放大的顯示視圖（Pixel Perfect 窗口）。
圖 2. Hierarchy Viewer（層級查看器）
View Hierarchy窗口顯示形成您設備上或模擬器上運行的活動的 UI 的視圖對象。您可以用它在整個視圖樹的上下文中查看各個視圖對象。對於每個視圖對象，View Hierarchy 窗口還顯示渲染性能數據。在選擇節點時，視圖的額外信息出現在節點上方的小窗口中。 在單擊其中一個節點時，可看到有關圖像、視圖計數和渲染時間的信息。
圖 3. 查看對象信息窗口
Pixel Perfect 是一個工具，用於檢查像素屬性並通過設計圖排布用戶界面。Pixel Perfect 窗口顯示模擬器或設備上可見的屏幕的放大圖像。在該窗口中，可檢查屏幕圖像中各個像素的屬性。也可使用 Pixel Perfect 窗口根據位圖設計幫助排布應用程序的用戶界面。
圖 4. Pixel Perfect 窗口
layoutopt 工具可讓您分析 XML 文件，該文件定義應用程序的用戶界面以查找視圖層級中的不當之處。要運行工具，可打開終端並從 SDK 工具/目錄啟動 layoutopt
$ layoutopt samples/ samples/compound.xml 7:23 The root-level <framelayout> can be replaced with
Traceview 是執行日志的圖形化查看器，這些日志在您使用調試類記錄代碼中的跟蹤信息時創建。Traceview 可幫助您調試應用程序並概述其性能。Traceview 可加載日志文件並在窗口中顯示其數據，該窗口如圖 5 和圖 6 所示以兩個面板將您的應用程序可視化：
圖 5. 時間軸面板描述每個線程和方法何時開始和停止
圖 6. Profile（概要）面板提供方法中花費的所有時間的摘要。
dmtracedump 是一種工具，為您提供一種備選方式，用於從跟蹤日志文件生成圖形調用棧圖。該工具使用 Graphviz Dot 實用程序創建圖形化輸出，因此您需要在運行 dmtracedump 之前安裝 Graphviz。dmtracedump 工具以樹圖形式生成調用堆棧數據，每個調用表示為一個節點。它使用箭頭顯示調用流程（從父節點至子節點）。圖 7 顯示了 dmtracedump 輸出的一個示例。
圖 7. dmtracedump
由於 Android NDK 基於 GCC 工具鏈，Android NDK 包含 GDB、GNU 調試程序，因而可讓您啟動、暫停、檢查和修改程序。在 Android 設備上，GDB 配置為客戶端/服務器模式，在嵌入式設備上這種配置更為常見。程序在設備上作為服務器和遠程客戶端運行。開發人員的工作站與其連接，並發送與本地應用程序相似的調試命令。GDB 本身是一個命令行實用程序，如果手動使用會顯得較為繁瑣。幸好 GDB 可由大多數 IDE 尤其是 CDT 處理。從而可直接使用 Eclipse 來添加斷點並檢查程序，但前提是先正確配置它！
通過單擊文本編輯器的左端，Eclipse 確實可方便地用 Java 和 C/C++ 源文件插入斷點。Java 斷點借助 ADT 插件可以立即使用，該插件管理通過 Android Debug Bridge 進行的調試。但對 CDT 並非如此，CDT 並不能感知 Android。因此，插入斷點將不會有作用，除非我們配置 CDT 以使用 NDK 的 GDB，GDB 本身需要綁定至原生應用程序以對其進行調試。 在 NDK 版本中改善了對調試程序的支持（例如，之前不能調試純原生線程）。盡管 NDK 越來越適用，但 NDK R5（甚至包括 R7）還很不完善。但是，它仍然有用處！ 現在讓我們了解下如何調試原生應用程序。
首先通過以下步驟在我們的應用程序中啟用調試模式：
1）有一步操作很重要，但也很容易被忽略，那就是在 Android 項目中激活調試標記。該操作在應用程序清單 AndroidManifest.xml 中完成。請勿忘記對原生代碼使用適用的 SDK 版本：
2）在清單中啟用調試標記會自動以原生代碼激活調試模式。但是，APP_OPTIM 標記也控制著調試模式。如果已在 Android.mk 中手動設置它，則檢查是否已設置其值以進行調試（並不發布）或直接刪除它：
APP_OPTIM := debug
3）現在讓我們配置將連接至設備的 GDB 客戶端。重新編譯項目並插入設備或啟動模擬器。運行然後離開應用程序。確保加載應用程序並且其 PID 可用。可通過使用以下命令（在 Windows 中使用 Cygwin）監聽進程來檢查它：
$ adb shell ps |grep gl2jni
應該會返回一行：
app_75 13178 1378 201108 68672 ffffffff 80118883 S com.android.gl2jni
4）打開終端窗口並轉到項目目錄。運行 ndk-gdb 命令（位於 Android NDK 文件夾，例如 android-ndk-r8）：
$ ndk-gdb
該命令不會返回消息，但是會在 objlocal? 目錄創建三個文件（對於 arm 設備目錄為 objlocalarmeabi）：
5）在您的項目目錄中，復制 objlocal?gdb.setup 並將其命名為 gdb2.setup。打開它並刪除請求 GDB 客戶端連接至運行於設備上的 GDB 服務器的以下行（將由 Eclipse 自身執行）：
target remote :5039
6）在 Eclipse 主菜單中，轉至“Run（運行）| Debug Configurations（調試配置）...”，並在名為 GL2JNIActivityDefault 的 C/C++ 應用程序項目中創建新的調試配置。該配置將在您的計算機上啟動 GDB 客戶端並連接至設備上運行的 GDB 服務器。
7）在 Main（主菜單）選項卡中，使用浏覽按鈕，將項目設置為自己的項目目錄，將 C/C++ 應用程序設置為指向 objlocal x86app_process（可以使用絕對或相對路徑）。
圖 8. 為 C/C++ 應用程序調試配置
8）使用窗口底部的鏈接“Select other（選擇其他）...”，將啟動程序類型切換為“Standard Create Process Launcher（標准創建進程啟動程序）”：
圖 9. 選擇首選啟動程序
9）轉至調試程序文件並設置調試程序類型為 gdbserver，將 GDB 調試程序設置為 android-ndk-r8 oolchains?-4.4.3prebuiltwindowsini686-android-linux-gdb.exe 或針對 arm 平台設置為 android-ndk-r8 oolchainsarm-linux-androideabi-4.4.3prebuiltlinux-x86inarm-linux-androideabi-gdb，針對 arm 平台將 GDB 命令文件需求設置為指向位於 objlocal? 或 objlocalarmeabi 中的 gdb2.setup 文件（使用絕對或相對路徑均可）。
圖 10. 調試程序設置面板
10）轉至 Connection（連接）選項卡並將類型設置為 TCP。主機名、IP 地址和端口號 (localhost d 5039) 都保留默認值。
圖 11. 調試程序設置面板上的鏈接設置
11）現在讓我們配置 Eclipse 以在設備上運行 GDB 服務器。復制 android-ndk-r8 dk-gdb 並用文本編輯器打開它。查找以下行：
$GDBCLIENT -x `native_path $GDBSETUP`
由於 GDB 客戶端將由 Eclipse 本身運行，因此對其進行注釋：
#$GDBCLIENT -x `native_path $GDBSETUP`
12）在 Eclipse 主菜單中，轉到“Run（運行）| External Tools（外部工具）| External Tools Configurations（外部工具
配置）...”，並創建新配置 GL2JNIActivity_GDB。
該配置將在設備上啟動 GDB 服務器。
13）在 Main（主菜單）選項卡上，將位置設置為指向 android-ndk-r8 中我們修改過的 ndk-gdb。 將工作目錄設置為您的應用程序目錄位置
也可設置 Arguments（變量）文本框：
Verbose：詳細查看 Eclipse 控制台中發生了什麼。Force：自動終止之前所有會話。start：讓 GDB 服務器啟動應用程序，而不是在應用程序啟動之後連接至應用程序。該選項在您僅調試原生代碼而非 Java 代碼時有用。
圖 12. 外部工具配置
14）現在，和往常一樣啟動應用程序。
15）一旦應用程序啟動，就可直接通過控制台啟動 ndk-gdb 或啟動外部工具配置 GL2JNIActivity_GDB，該配置將啟動設備上的 GDB 服務器。GDB 服務器接收遠程 GDB 客戶端發送的調試命令，並在本地調試您的應用程序。
16）打開 jnigl_code.cpp 並通過雙擊文本編輯器的左端在 setupGraphics 中設置斷點（或右鍵單擊並選擇 Toggle breakpoint（切換斷點））。
圖 13. 斷點設置
17）最後啟動 GL2JNIActivity 默認 C/C++ 應用程序配置啟動 GDB 客戶端。它會通過套接字連接將調試命令從 Eclipse CDT 中繼至 GDB 服務器。從開發人員的觀點來看，這與調試本地應用程序很相似。
也有一些專用工具用於調試圖形性能，例如 Intel® GPA System Analyzer 為英特爾® 圖形性能分析器（英特爾® GPA）之一，新增加了對於英特爾架構 Android 設備的支持，並且專供應用程序和驅動程序工程師優化其 OpenGL* ES 工作量。
該部分提供的信息涉及如何配置英特爾 GPA 並通過 USB 連接將其用於您的 Android 設備。在連接至 Android 設備時，英特爾 GPA System Analyzer 提供 OpenGL ES API、CPU 和 GPU 性能標准，並通過提供多個圖形管線狀態重寫以幫助分析 OpenGL ES 應用程序性能。
要在基於 Android x86 的設備上使用英特爾 GPA System Analyzer，需要從文檔檢查目標機器和固件/版本。
要開始收集標准，需要在客戶端系統上安裝英特爾 GPA System Analyzer 並將其連接至目標設備：
1）在 Windows*/Linux* 客戶端機器上安裝英特爾 GPA 2012 R3。
2）啟動英特爾 GPA System Analyzer。
3）確保 Android 設備通過 USB 電纜連接至客戶端系統。
4）在客戶端系統檢測目標設備時，最多等待 10 秒。發現的設備會出現在對話框窗口中。目標設備的列表會每隔 5 到 6 秒刷新一次。
5）查找要連接的設備並單擊“Connect（連接）”。英特爾 GPA System Analyzer 會將所需的組件復制到目標設備並生成已安裝應用程序的列表。可通過單擊“Stop（停止）”中斷連接進程。
圖 14. 選擇互聯設備
6）從可用應用程序列表中選擇所需的應用程序。“Application List（應用程序列表）”屏幕顯示所有用戶以及 Android 設備上安裝的所有系統應用程序。
圖 15. 應用列表
7）將會啟動應用程序並且您將在英特爾 GPA System Analyzer 窗口中看到其數據。
8）要切換至不同應用程序，單擊“Back（返回）”。請注意，將強制關閉正在運行的應用程序。
9）要切換至不同目標，單擊“Back（返回）”。
PowerVR 顯卡架構由以下核心模塊構成，這些模塊可將提交的 3D 應用程序數據轉換為渲染的圖形：Tile Accelerator (TA)、Image Synthesis Processor (ISP) 以及 Texture & Shading Processor (TSP)。“GPU” 組中的英特爾 GPA 標准對應這些核心模塊之一，“Metrics List（標准列表）”中標准的順序取決於圖形管線中核心模塊的順序。
圖 16. Intel GPA System Analyzer 窗口
Perf 是自 Linux 版本 2.6.30 起 Linux 中很有用的一個工具，可同時用於與硬件和軟件相關的性能分析。盡管 Android 基於 Linux 構建，但和不包含其他 Linux 組件和庫一樣，它也不包含 perf。您必須將靜態構建的 perf 推送至其中。如果您已有該工具，只需將其置於 /system/bin/ 下，就可有效發揮其作用。有關 perf 的簡短說明、基本用法和教程，可訪問https://perf.wiki.kernel.org/index.php/Main_Page。
借助 traceview，開發人員可獲取 Java 代碼的性能信息；借助 perf，開發人員可獲取有關原生和系統級代碼的性能信息，如圖 17 中所示。
圖 17. 性能統計數據
圖 18. 函數調用棧
UxTune 是一個工程工具，用於 Android 用戶交互分析和優化。它是一種增強的 pyTimeChart 工具。
UxTune 設計特性包括：
垂直相關：將跨層的系統事件映射至用戶級別活動，例如事件、手勢、幀等。水平相關：將不同系統實體間的運行時活動（例如一個線程觸發垃圾回收）關聯。基於 pyTimeChart 的可視化。
要使用 UxTune 分析響應能力，開發人員需要熟悉 Android 系統的某些重要進程（在 pyTimeChart 中顯示為行），即：
InputReader 行：該行以觸摸坐標顯示所有觸摸事件。事件將發送至 InputDispatcher。InputDispatcher 行：InputDispatcher 將把連續的觸摸事件打包，並將該包發送至應用程序的 uiThread。uiThread 行：該行顯示從 InputDispatcher 收到的包的主要觸摸事件。uiThread 將根據特定操作繪制（渲染）其表面。 “D” 表示繪制進程。Surface 行：uiThread 在繪制開始時鎖定其表面，並在繪制完成後解鎖表面。“S” 和 “E” 表示應用程序渲染的開始和結束。SurfaceFlinger 行：在完成應用程序渲染後，應用程序將通知 SurfaceFlinger 合成並更新屏幕。“S” 表示 SurfaceFlinger 開始處理應用程序請求，而 “E” 表示合成完成（幀緩沖區交換完成）。
圖 19. UxTune 分析窗口
Meter-FPS 是一個工具，用於測量系統的 FPS 值，它會截取顯卡處理路徑以獲得每幀的記錄，還包含其他標准，例如最大幀時間、幀時間變化、#長時幀和掉幀率。fps 監控器有兩種模式。Real Time Pattern（實時模式）可實時顯示所有正在運行的應用程序的 fps。Measure Pattern（測量模式）可在用戶定義的啟動和停止時間測量 fps 和其他參數。要使用該工具，必須取得設備最高權限。
設置環境：
setprop debug.graphic_log 1
stop zygote
start zygote
圖 20 顯示了配置界面，開發人員可在其中為調試目標配置工具。
20. Meter-FPS 配置
在 Real Time（實時）模式中單擊監控器按鈕。fps 工具將監控所有正在運行的應用程序，並在屏幕上的浮動窗口中更新 fps。
圖 21. Meter-FPS 實時模式
在 Measure（測量）模式中單擊監控器按鈕。將顯示一個浮動窗口，其中顯示“Click to start（單擊以開始）...”；單擊浮動窗口開始監控。
圖 22. Meter-FPS 實時模式 1
現在測量模式正在運行：
圖 23. Meter-FPS 實時模式 1
單擊浮動窗口停止監控；其將顯示結果：
圖 24. Meter-FPS 分析結果列表
單擊上面列表中的每個項目以獲取詳細記錄：
圖 25. Meter-FPS 分析詳細記錄
http://developer.android.com/guide/developing/debugging/index.html
http://www.eclipse.org/sequoyah/documentation/native_debug.php
http://mhandroid.wordpress.com/2011/01/23/using-eclipse-for-android-cc-development/
http://mhandroid.wordpress.com/2011/01/23/using-eclipse-for-android-cc-debugging/
http://packages.python.org/pytimechart/userguide.html
https://perf.wiki.kernel.org/index.php/Main_Page
Xiaodong Wang 是英特爾軟件及服務事業部的應用工程師。 他專注於采用 Android 操作系統的基於英特爾的平台的 ISV。 Xiaodong 提供技術支持的 PRC Plus 項目（Android 平板電腦 ISV 啟用）成功啟用了前 50 個 NDK 應用程序作為技術接口。最近 Xiaodong 參與了英特爾的數個創新項目，並在開發過程中扮演重要角色。尤其是其中一個項目被選為英特爾信息技術峰會的演示項目，而 Xiaodong 成功地提供了技術支持。 在加入英特爾之前，Xiaodong 在 MediaTek 進行有關框架和應用程序開發的工作。Xiaodong 是北京大學碩士，並在作為訪問學者在新加坡南洋大學進行研究期間，在《IEEE 計算機匯刊》上發表了一篇技術論文。他感興趣的領域為移動互聯網技術（例如 LBS、NFC AR 等）以及創新設計。
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