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一个极简的RePlugin

一个极简的RePlugin

作者: jeepc | 来源:发表于2018-07-09 13:12 被阅读15次

    本文将通过一个极简的例子来说明RePlugin的one hook原理。文章相关代码:https://github.com/jeepc/SimplifiedRP

    所谓one hook,即hook classloader。为什么hook classloader就能实现插件化,这要从Android四大组件启动原理说起(这里只说Activity,其他读者自行探究)。

    熟悉Android framework层的读者应该知道,一次startActivity的调用,会通过Binder IPC调用到AMS的startActivity方法,AMS会进行一系列检验工作,其中包括该Activity是否在AndroidManifest.xml中注册过。只有通过检验才能返回到App自己的进程来创建Activity。RePlugin的做法非常巧妙,就是一开始传递的Activity为在AndroidManifest.xml预注册的StubActivity(大部分的插件化框架都会用这个方案,巧妙的在后头),以此来骗过AMS的检验,返回App创建Activity时,由于我们hook了classloader,所以我们就可以为所欲为,替换成自己想启动的Activity(巧妙之处在于只hook一个地方,兼容性更好,不易出错)。

    hook相关代码(核心代码都来自RePlugin):

    public class App extends Application {
    
        @Override
        protected void attachBaseContext(Context base) {
            super.attachBaseContext(base);
            hookClassloader();
    
        }
    
        private void hookClassloader() {
            try {
                Context oBase = this.getBaseContext();
                Object oPackageInfo = null;
    
                oPackageInfo = ReflectUtils.readField(oBase, "mPackageInfo");
    
                // 获取mPackageInfo.mClassLoader
                ClassLoader oClassLoader = (ClassLoader) ReflectUtils.readField(oPackageInfo, "mClassLoader");
                if (oClassLoader == null) {
                    return;
                }
                ClassLoader cl = new SRPClassloader(oClassLoader.getParent(), oClassLoader);
                // 将新的ClassLoader写入mPackageInfo.mClassLoader
                ReflectUtils.writeField(oPackageInfo, "mClassLoader", cl);
    
                // 设置线程上下文中的ClassLoader为RePluginClassLoader
                // 防止在个别Java库用到了Thread.currentThread().getContextClassLoader()时,“用了原来的PathClassLoader”,或为空指针
                Thread.currentThread().setContextClassLoader(cl);
            } catch (Throwable e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    

    代码很简单就是利用反射,将我们自定义的Classloader替换掉原来mPackageInfo中的Classloader,因为后面类的加载都会用到mPackageInfo的Classloader,更深层的原因可以参考这篇文章《唯一插件化Replugin源码及原理深度剖析--唯一Hook点原理》。自定义的SRPClassloader里面具体实现,我们接着说。

     public SRPClassloader(ClassLoader parent, ClassLoader orig) {
    
            // 由于PathClassLoader在初始化时会做一些Dir的处理,所以这里必须要传一些内容进来
            // 但我们最终不用它,而是拷贝所有的Fields
            super("", "", parent);
            mOrig = orig;
    
            // 将原来宿主里的关键字段,拷贝到这个对象上,这样骗系统以为用的还是以前的东西(尤其是DexPathList)
            // 注意,这里用的是“浅拷贝”(浅拷贝就是复制引用,确保对象一模一样)
            // Added by Jiongxuan Zhang
            copyFromOriginal(orig);
    
            initMethods(orig);
        }
        
         private void copyFromOriginal(ClassLoader orig) {
    
                // Android 4.0以上只需要复制pathList即可
                // 以下方法在较慢的手机上用时:1ms
                copyFieldValue("pathList", orig);
        }
        
        private void copyFieldValue(String field, ClassLoader orig) {
            try {
                Field f = ReflectUtils.getField(orig.getClass(), field);
                if (f == null) {
                    return;
                }
    
                // 删除final修饰符
                ReflectUtils.removeFieldFinalModifier(f);
    
                // 复制Field中的值到this里
                Object o = ReflectUtils.readField(f, orig);
                ReflectUtils.writeField(f, this, o);
            } catch (IllegalAccessException e) {
            }
        }
    

    以上代码注释已经解释很清楚了,就是利用反射将原来宿主里的关键字段,拷贝到自定的classloader对象中。

    以上过程都是初始化,后面就是实际调用的过程了。

    我们在MainActivity启动StubActivity,StubAcitivity一行代码都没有,只是在AndroidManifest.xml注册过,以此欺骗AMS,后面就会调用到自定义的SRPClassloader的loadClass方法。

      @Override
        protected Class<?> loadClass(String className, boolean resolve) throws ClassNotFoundException {
            //
            Class<?> c = null;
            //这里直接用最简单的方法hook(实际上启动插件的Activity,有很多工作要做,有很多问题要解决)
            if(className.contains("StubActivity")){
    
                c = mOrig.loadClass("com.jeepc.simplifiedrp.RealActivity");
            }
            if (c != null) {
                return c;
            }
            //
            try {
                c = mOrig.loadClass(className);
                return c;
            } catch (Throwable e) {
                //
            }
            //
            return super.loadClass(className, resolve);
        }
    

    这里是我自己写的代码,简直让人不忍直视,哈哈哈。就是判断如果类名包含"StubActivity",就替换为RealActivity,所以这只是一个demo用来说明道理的,没有实用价值。

    最后再补充一下,为什么这样替换,RealActivity具有正常的生命周期呢?原因是因为创建RealActivity的时候会传入一个token对象,这个token对象是一个IBinder用来和AMS通信的。AMS后面就只认这个IBinder,不认Activity的名字了。所以RealActivity生命周期相关的方法能正常的运行。详细可以参考这篇文章《Android 插件化原理解析——Activity生命周期管理》

    总结:这篇文章涉及到的内容很多,其中有关于java动态代理,以及binder、AMS等Android framework等知识。因为篇幅有限(其实是作者水平有限),未能深入剖析,读者可以自行探究。而且关于RePlugin的原理,远不止这些,该文章只是提及一小部分。不过通过几天的学习,我发现RePlugin的代码写得真心漂亮,如果Android framework的基础,深入学习也不是问题。有以下参考链接都是非常好的学习资料,感谢!

    参考:《Android插件化原理解析——概要》

              《唯一插件化RePlugin源码及原理深度剖析--工程职责及大纲》

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