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Android中间件-插件化和热补丁等

Android中间件-插件化和热补丁等

作者: Fitz_Lee | 来源:发表于2018-06-04 12:44 被阅读143次

    应用在Google市场上架之前会经过安全扫描,包含病毒的应用无法上架。目前安卓应用可以通过下载并动态加载dex/jar/elf/的方式,进行升级,以达到以下目的:问题修复,版本升级等。这都是热补丁的正常使用方式。除此之外,个别恶意应用利用热补丁技术,故意使上架检测版本和实际运行版本不一致,恶意绕过上架检测机制。

    提供的动态加载接口有Dexclassloader、Desfile.loadDex、System.load、System.loadlibrary,它们底层在虚拟机的实现接口是openDexFileNative和JVM_NativeLoad,分别用于加载dex/jar和so格式的文件,应用通过调用这些接口实现动态加载。

    那么热补丁插件的实现方式大概有以下几种:

    Android中间件

    插件化

    http://weishu.me/2016/01/28/understand-plugin-framework-overview/
    https://github.com/wangwangheng/BestBlogReprinted_AndroidNotes/tree/master/%E6%8F%92%E4%BB%B6%E5%BC%8F%E5%BC%80%E5%8F%91/weishu%E7%B3%BB%E5%88%97
    http://blog.csdn.net/ganyao939543405/article/details/76146760
    https://cloud.tencent.com/developer/article/1038868
    http://www.10tiao.com/html/227/201703/2650239063/1.html
    https://github.com/tiann/understand-plugin-framework
    http://www.10tiao.com/html/227/201703/2650239063/1.html
    https://github.com/prife/VirtualAppDoc

    热修复

    http://www.androidchina.net/6213.html
    https://github.com/Tencent/tinker/wiki
    https://www.cnblogs.com/popfisher/p/8543973.html
    深入探索Android热修复技术原理 by 阿里 pdf
    AndFix原理 https://blog.csdn.net/jiangwei0910410003/article/details/53099390

    Hook框架

    http://www.snowdream.tech/2016/09/02/android-install-xposed-framework/
    https://jaq.alibaba.com/community/art/show?articleid=809

    VirtualXposed 和epic

    https://github.com/android-hacker/VirtualXposed
    https://github.com/tiann/epic
    http://weishu.me/2017/12/02/non-root-xposed/

    classLoader的问题
    https://blog.csdn.net/xiangzhihong8/article/details/52880327
    http://weishu.me/2016/04/05/understand-plugin-framework-classloader/

    插件的原理
    https://github.com/wangwangheng/BestBlogReprinted_AndroidNotes/blob/master/%E6%8F%92%E4%BB%B6%E5%BC%8F%E5%BC%80%E5%8F%91/weishu%E7%B3%BB%E5%88%97/1.Android%E6%8F%92%E4%BB%B6%E5%8C%96%E5%8E%9F%E7%90%86%E8%A7%A3%E6%9E%90%E2%80%94%E2%80%94%E6%A6%82%E8%A6%81.md
    首先要明白静态代理/动态代理/hook原理机制,静态代理在程序运行前,代理类的.class文件就已经存在了。动态代理类:在程序运行时,运用JDK本身反射机制动态创建而成,如果复杂可能要用cglib;创建出来的对象都集成的相同的接口。动态代理主要设计以下几个方法

    Shopping women = new ShoppingImpl();
    // 正常购物
    System.out.println(Arrays.toString(women.doShopping(100)));
    // 招代理
    women = (Shopping) Proxy.newProxyInstance(Shopping.class.getClassLoader(),
                    women.getClass().getInterfaces(), new ShoppingHandler(women));
    System.out.println(Arrays.toString(women.doShopping(100)));
    
    public class ShoppingHandler implements InvocationHandler {
        Object base;
        public ShoppingHandler(Object base) {
            this.base = base;
        }
        @Override
        public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
           if ("doShopping".equals(method.getName())) {
            System.out.println(String.format("花了%s块钱", readCost));
            Object[] things = (Object[]) method.invoke(base, readCost);
           } else if {}
        }
    }
    

    但是hook相当于直接改变已有类的静态成员或者单例,hook常用发射的方法,来替换成员达到修改相关类的效果。如下方法:

    public static void attachContext() throws Exception{
            // 先获取到当前的ActivityThread对象
            Class<?> activityThreadClass = Class.forName("android.app.ActivityThread");
            Method currentActivityThreadMethod = activityThreadClass.getDeclaredMethod("currentActivityThread");
            currentActivityThreadMethod.setAccessible(true);
            //currentActivityThread是一个static函数所以可以直接invoke,不需要带实例参数
            Object currentActivityThread = currentActivityThreadMethod.invoke(null);
    
            // 拿到原始的 mInstrumentation字段
            Field mInstrumentationField = activityThreadClass.getDeclaredField("mInstrumentation");
            mInstrumentationField.setAccessible(true);
            Instrumentation mInstrumentation = (Instrumentation) mInstrumentationField.get(currentActivityThread);
    
            // 创建代理对象
            Instrumentation evilInstrumentation = new EvilInstrumentation(mInstrumentation);
    
            // 偷梁换柱
            mInstrumentationField.set(currentActivityThread, evilInstrumentation);
    }
    

    binder的hook,可以通过ServiceManager修改掉相关的其中的sCache这个变量即可,然后填相关service。

    final String CLIPBOARD_SERVICE = "clipboard";
    
    // 下面这一段的意思实际就是: ServiceManager.getService("clipboard");
    // 只不过 ServiceManager这个类是@hide的
    Class<?> serviceManager = Class.forName("android.os.ServiceManager");
    Method getService = serviceManager.getDeclaredMethod("getService", String.class);
    // ServiceManager里面管理的原始的Clipboard Binder对象
    // 一般来说这是一个Binder代理对象
    IBinder rawBinder = (IBinder) getService.invoke(null, CLIPBOARD_SERVICE);
    
    // Hook 掉这个Binder代理对象的 queryLocalInterface 方法
    // 然后在 queryLocalInterface 返回一个IInterface对象, hook掉我们感兴趣的方法即可.
    IBinder hookedBinder = (IBinder) Proxy.newProxyInstance(serviceManager.getClassLoader(),
            new Class<?>[] { IBinder.class },
            new BinderProxyHookHandler(rawBinder));
    
    // 把这个hook过的Binder代理对象放进ServiceManager的cache里面
    // 以后查询的时候 会优先查询缓存里面的Binder, 这样就会使用被我们修改过的Binder了
    Field cacheField = serviceManager.getDeclaredField("sCache");
    cacheField.setAccessible(true);
    Map<String, IBinder> cache = (Map) cacheField.get(null);
    cache.put(CLIPBOARD_SERVICE, hookedBinder);
    

    binder的ams hook也是通过类似的方法,替换掉了ActivityManagerNative的gDefault变量来替换。

    Class<?> activityManagerNativeClass = Class.forName("android.app.ActivityManagerNative");
    
    // 获取 gDefault 这个字段, 想办法替换它
    Field gDefaultField = activityManagerNativeClass.getDeclaredField("gDefault");
    gDefaultField.setAccessible(true);
    Object gDefault = gDefaultField.get(null);
    
    // 4.x以上的gDefault是一个 android.util.Singleton对象; 我们取出这个单例里面的字段
    Class<?> singleton = Class.forName("android.util.Singleton");
    Field mInstanceField = singleton.getDeclaredField("mInstance");
    mInstanceField.setAccessible(true);
    
    // ActivityManagerNative 的gDefault对象里面原始的 IActivityManager对象
    Object rawIActivityManager = mInstanceField.get(gDefault);
    
    // 创建一个这个对象的代理对象, 然后替换这个字段, 让我们的代理对象帮忙干活
    Class<?> iActivityManagerInterface = Class.forName("android.app.IActivityManager");
    
    Object proxy = Proxy.newProxyInstance(Thread.currentThread().getContextClassLoader(),
            new Class<?>[] { iActivityManagerInterface }, 
                    new IActivityManagerHandler(rawIActivityManager));
                    
    mInstanceField.set(gDefault, proxy);
    

    热修复和冷修复的原理
    动态加载某一个dex或者jar包,替换有问题的类或者方法或者变量,以达到热修复的功能。热修复行不通的情况下,那么就要等待重新启动,冷启动修复对应的dex的方法或类。那么如何替换呢?
    目前有两种方式,参考sophix,热修复第一种方法是底层替换原理,直接替换调ARTMethod结构体,需要适配每一个版本,比较复杂。另外一种是类加载冷启动的多dex全量替换方式,替换dexElements这个dex文件的list使得虚拟机能优先加载修复过的类,从而达到修复效果。

    There are three injection points for a given method: before, after, replace.

    Example 1: Attach a piece of code before and after all occurrences of Activity.onCreate(Bundle).
    
            // Target class, method with parameter types, followed by the hook callback (XC_MethodHook).
            DexposedBridge.findAndHookMethod(Activity.class, "onCreate", Bundle.class, new XC_MethodHook() {
            
                // To be invoked before Activity.onCreate().
                @Override protected void beforeHookedMethod(MethodHookParam param) throws Throwable {
                    // "thisObject" keeps the reference to the instance of target class.
                    Activity instance = (Activity) param.thisObject;
            
                    // The array args include all the parameters.
                    Bundle bundle = (Bundle) param.args[0];
                    Intent intent = new Intent();
                    // XposedHelpers provide useful utility methods.
                    XposedHelpers.setObjectField(param.thisObject, "mIntent", intent);
            
                    // Calling setResult() will bypass the original method body use the result as method return value directly.
                    if (bundle.containsKey("return"))
                        param.setResult(null);
                }
                        
                // To be invoked after Activity.onCreate()
                @Override protected void afterHookedMethod(MethodHookParam param) throws Throwable {
                    XposedHelpers.callMethod(param.thisObject, "sampleMethod", 2);
                }
            });
    Example 2: Replace the original body of the target method.
    
            DexposedBridge.findAndHookMethod(Activity.class, "onCreate", Bundle.class, new XC_MethodReplacement() {
            
                @Override protected Object replaceHookedMethod(MethodHookParam param) throws Throwable {
                    // Re-writing the method logic outside the original method context is a bit tricky but still viable.
                    ...
                }
    
            });
    
    

    Android开源框架源码解析

    http://a.codekk.com/

    反射

    https://blog.csdn.net/yongjian1092/article/details/7364451

    三、JAVA反射机制提供了什么功能
    
    Java反射机制提供如下功能:
    
    在运行时判断任意一个对象所属的类
    
    在运行时构造任意一个类的对象
    
    在运行时判段任意一个类所具有的成员变量和方法
    
    在运行时调用任一个对象的方法
    
    在运行时创建新类对象
    

    动态代理

    代理:

    • 隐藏委托类的实现
    • 解耦,不改变委托类代码情况下做一些额外处理,比如添加初始判断及其他公共操作

    静态:代理类在程序运行前已经存在的代理方式称为静态代理。静态代理可以理解为对象的组合。

    实现动态代理包括三步:
    (1). 新建委托类;
    (2). 实现InvocationHandler接口,这是负责连接代理类和委托类的中间类必须实现的接口;
    (3). 通过Proxy类新建代理类对象。
    public class TimingInvocationHandler implements InvocationHandler {
    
        private Object target;
    
        public TimingInvocationHandler() {}
    
        public TimingInvocationHandler(Object target) {
            this.target = target;
        }
    
        @Override
        public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
            long start = System.currentTimeMillis();
            Object obj = method.invoke(target, args);
            System.out.println(method.getName() + " cost time is:" + (System.currentTimeMillis() - start));
            return obj;
        }
    }
    
    public class Main {
        public static void main(String[] args) {
            // create proxy instance
            TimingInvocationHandler timingInvocationHandler = new TimingInvocationHandler(new OperateImpl());
            Operate operate = (Operate)(Proxy.newProxyInstance(Operate.class.getClassLoader(), new Class[] {Operate.class},
                    timingInvocationHandler));
    
            // call method of proxy instance
            operate.operateMethod1();
            System.out.println();
            operate.operateMethod2();
            System.out.println();
            operate.operateMethod3();
        }
    }
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args)
    函数需要去实现,参数:
    proxy表示下面2.3 通过 Proxy.newProxyInstance() 生成的代理类对象。
    method表示代理对象被调用的函数。
    args表示代理对象被调用的函数的参数。
    
    调用代理对象的每个函数实际最终都是调用了InvocationHandler的invoke函数。这里我们在invoke实现中添加了开始结束计时,其中还调用了委托类对象target的相应函数,这样便完成了统计执行时间的需求。
    invoke函数中我们也可以通过对method做一些判断,从而对某些函数特殊处理。
    这里我们先将委托类对象new OperateImpl()作为TimingInvocationHandler构造函数入参创建timingInvocationHandler对象;
    然后通过Proxy.newProxyInstance(…)函数新建了一个代理对象,实际代理类就是在这时候动态生成的。我们调用该代理对象的函数就会调用到timingInvocationHandler的invoke函数(是不是有点类似静态代理),而invoke函数实现中调用委托类对象new OperateImpl()相应的 method(是不是有点类似静态代理)。
    
    public static Object newProxyInstance(ClassLoader loader, Class<?>[] interfaces, InvocationHandler h)
    loader表示类加载器
    interfaces表示委托类的接口,生成代理类时需要实现这些接口
    h是InvocationHandler实现类对象,负责连接代理类和委托类的中间类
    
    我们可以这样理解,如上的动态代理实现实际是双层的静态代理,开发者提供了委托类 B,程序动态生成了代理类 A。开发者还需要提供一个实现了InvocationHandler的子类 C,子类 C 连接代理类 A 和委托类 B,它是代理类 A 的委托类,委托类 B 的代理类。用户直接调用代理类 A 的对象,A 将调用转发给委托类 C,委托类 C 再将调用转发给它的委托类 B。
    

    动态代理得原理:
    http://a.codekk.com/detail/Android/Caij/%E5%85%AC%E5%85%B1%E6%8A%80%E6%9C%AF%E7%82%B9%E4%B9%8B%20Java%20%E5%8A%A8%E6%80%81%E4%BB%A3%E7%90%86

    public final class $Proxy0 extends Proxy
      implements Operate
    {
      private static Method m4;
      private static Method m1;
      private static Method m5;
      private static Method m0;
      private static Method m3;
      private static Method m2;
    
      public $Proxy0(InvocationHandler paramInvocationHandler)
        throws 
      {
        super(paramInvocationHandler);
      }
    
      public final void operateMethod1()
        throws 
      {
        try
        {
          h.invoke(this, m4, null);
          return;
        }
        catch (Error|RuntimeException localError)
        {
          throw localError;
        }
        catch (Throwable localThrowable)
        {
          throw new UndeclaredThrowableException(localThrowable);
        }
      }
    

    从中我们可以看出动态生成的代理类是以$Proxy为类名前缀,继承自Proxy,并且实现了Proxy.newProxyInstance(…)第二个参数传入的所有接口的类。
    如果代理类实现的接口中存在非 public 接口,则其包名为该接口的包名,否则为com.sun.proxy。
    其中的operateMethod1()、operateMethod2()、operateMethod3()函数都是直接交给h去处理,h在父类Proxy中定义为

    protected InvocationHandler h;
    即为Proxy.newProxyInstance(…)第三个参数。
    所以InvocationHandler的子类 C 连接代理类 A 和委托类 B,它是代理类 A 的委托类,委托类 B 的代理类。

    Anotation注解

    @Documented
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Target(ElementType.METHOD)
    @Inherited
    public @interface MethodInfo {
    
        String author() default "trinea@gmail.com";
    
        String date();
    
        int version() default 1;
    }
    
    public class App {
    
        @MethodInfo(
            author = “trinea.cn+android@gmail.com”,
            date = "2014/02/14",
            version = 2)
        public String getAppName() {
            return "trinea";
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Class cls = Class.forName("cn.trinea.java.test.annotation.App");
            for (Method method : cls.getMethods()) {
                MethodInfo methodInfo = method.getAnnotation(
    MethodInfo.class);
                if (methodInfo != null) {
                    System.out.println("method name:" + method.getName());
                    System.out.println("method author:" + methodInfo.author());
                    System.out.println("method version:" + methodInfo.version());
                    System.out.println("method date:" + methodInfo.date());
                }
            }
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    

    依赖注入

    通过 @Inject 注解了构造函数之后,在 Activity 中的 Boss 属性声明之前也添加 @Inject 注解。像这种在属性前添加的 @Inject 注解的目的是告诉 Dagger 哪些属性需要被注入。

    public class MainActivity extends Activity {
    @Inject Boss boss;
    ...
    }
    最后,我们在合适的位置(例如 onCreate() 函数中)调用 ObjectGraph.inject() 函数,Dagger 就会自动调用上面 (1) 中的生成方法生成依赖的实例,并注入到当前对象(MainActivity)。

    public class MainActivity extends Activity {
    @Inject Boss boss;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        ObjectGraph.create(AppModule.class).inject(this);
    }
    ...
    

    }
    具体怎么注入即设置的过程后面会详细介绍,这里简单透露下,APT 会在 MainActivity 所在 package 下生成一个辅助类 MainActivity$$InjectAdapter,这个类有个 injectMembers() 函数,代码类似:

    public void injectMembers(MainActivity paramMainActivity) {
    paramMainActivity.boss = ((Boss)boss.get());
    ……
    }
    上面我们已经通过 ObjectGraph.inject() 函数传入了 paramMainActivity,并且 boss 属性是 package 权限,所以 Dagger 只需要调用这个辅助类的 injectMembers() 函数即可完成依赖注入,这里的 boss.get() 会调用 Boss 的生成函数。
    到此为止,使用 Dagger 的 @Inject 方式将一个 Boss 对象注入到 MainActivity 的流程就完成了。

    public class Human {
        ...
        @Inject Father father;
        ...
        public Human() {
        }
    }
    
    public class Human {
        ...
        Father father;
        ...
        public Human() {
            father = new Father();
        }
    }
    

    切面编程

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