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Android插件化系列第(一)篇---Hook技术之Activity的启动过程拦截

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LooperJing 22d8d123 271c 4d80 9c59 6990844a9e37
2017.02.09 14:04* 字数 1339

这篇文章主要讲解如何利用动态代理技术Hook掉系统的AMS服务,来实现拦截Activity的启动流程,这种hook原理方式来自DroidPlugin。代码量不是很多,为了更容易的理解,需要掌握JAVA的反射,动态代理技术,以及Activity的启动流程。

1、寻找Hook点的原则

Android中主要是依靠分析系统源码类来做到的,首先我们得找到被Hook的对象,我称之为Hook点;什么样的对象比较好Hook呢?一般来说,静态变量和单例变量是相对不容易改变,是一个比较好的hook点,而普通的对象有易变的可能,每个版本都不一样,处理难度比较大。我们根据这个原则找到所谓的Hook点。

2、寻找Hook点

通常点击一个Button就开始Activity跳转了,这中间发生了什么,我们如何Hook,来实现Activity启动的拦截呢?

    public void start(View view) {
        Intent intent = new Intent(this, OtherActivity.class);
        startActivity(intent);
    }

我们的目的是要拦截startActivity方法,跟踪源码,发现最后启动Activity是由Instrumentation类的execStartActivity做到的。其实这个类相当于启动Activity的中间者,启动Activity中间都是由它来操作的

public ActivityResult execStartActivity(
            Context who, IBinder contextThread, IBinder token, Activity target,
            Intent intent, int requestCode, Bundle options) {
        IApplicationThread whoThread = (IApplicationThread) contextThread;
        ....
        try {
            intent.migrateExtraStreamToClipData();
            intent.prepareToLeaveProcess(who);
            
        //通过ActivityManagerNative.getDefault()获取一个对象,开始启动新的Activity
            int result = ActivityManagerNative.getDefault()
                .startActivity(whoThread, who.getBasePackageName(), intent,
                        intent.resolveTypeIfNeeded(who.getContentResolver()),
                        token, target != null ? target.mEmbeddedID : null,
                        requestCode, 0, null, options);
                        
                        
            checkStartActivityResult(result, intent);
        } catch (RemoteException e) {
            throw new RuntimeException("Failure from system", e);
        }
        return null;
    }

对于ActivityManagerNative这个东东,熟悉Activity/Service启动过程的都不陌生

public abstract class ActivityManagerNative extends Binder implements IActivityManager

继承了Binder,实现了一个IActivityManager接口,这就是为了远程服务通信做准备的"Stub"类,一个完整的AID L有两部分,一个是个跟服务端通信的Stub,一个是跟客户端通信的Proxy。ActivityManagerNative就是Stub,阅读源码发现在ActivityManagerNative 文件中还有个ActivityManagerProxy,这里就多不扯了。

static public IActivityManager getDefault() {
    return gDefault.get();
}

ActivityManagerNative.getDefault()获取的是一个IActivityManager对象,由IActivityManager去启动Activity,IActivityManager的实现类是ActivityManagerService,ActivityManagerService是在另外一个进程之中,所有Activity 启动是一个跨进程的通信的过程,所以真正启动Activity的是通过远端服务ActivityManagerService来启动的。

    private static final Singleton<IActivityManager> gDefault = new Singleton<IActivityManager>() {
        protected IActivityManager create() {
            IBinder b = ServiceManager.getService("activity");
            if (false) {
                Log.v("ActivityManager", "default service binder = " + b);
            }
            IActivityManager am = asInterface(b);
            if (false) {
                Log.v("ActivityManager", "default service = " + am);
            }
            return am;
        }

其实gDefalut借助Singleton实现的单例模式,而在内部可以看到先从ServiceManager中获取到AMS远端服务的Binder对象,然后使用asInterface方法转化成本地化对象,我们目的是拦截startActivity,所以改变IActivityManager对象可以做到这个一点,这里gDefault又是静态的,根据Hook原则,这是一个比较好的Hook点。

3、Hook掉startActivity,输出日志

我们先实现一个小需求,启动Activity的时候打印一条日志,写一个工具类HookUtil。

public class HookUtil {

    private Class<?> proxyActivity;

    private Context context;

    public HookUtil(Class<?> proxyActivity, Context context) {
        this.proxyActivity = proxyActivity;
        this.context = context;
    }

    public void hookAms() {
        
        //一路反射,直到拿到IActivityManager的对象
        try {
            Class<?> ActivityManagerNativeClss = Class.forName("android.app.ActivityManagerNative");
            Field defaultFiled = ActivityManagerNativeClss.getDeclaredField("gDefault");
            defaultFiled.setAccessible(true);
            Object defaultValue = defaultFiled.get(null);
            //反射SingleTon
            Class<?> SingletonClass = Class.forName("android.util.Singleton");
            Field mInstance = SingletonClass.getDeclaredField("mInstance");
            mInstance.setAccessible(true);
            //到这里已经拿到ActivityManager对象
            Object iActivityManagerObject = mInstance.get(defaultValue);
            
            
            //开始动态代理,用代理对象替换掉真实的ActivityManager,瞒天过海
            Class<?> IActivityManagerIntercept = Class.forName("android.app.IActivityManager");

            AmsInvocationHandler handler = new AmsInvocationHandler(iActivityManagerObject);

            Object proxy = Proxy.newProxyInstance(Thread.currentThread().getContextClassLoader(), new Class<?>[]{IActivityManagerIntercept}, handler);

            //现在替换掉这个对象
            mInstance.set(defaultValue, proxy);


        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }


    private class AmsInvocationHandler implements InvocationHandler {

        private Object iActivityManagerObject;

        private AmsInvocationHandler(Object iActivityManagerObject) {
            this.iActivityManagerObject = iActivityManagerObject;
        }

        @Override
        public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {

            Log.i("HookUtil", method.getName());
            //我要在这里搞点事情
            if ("startActivity".contains(method.getName())) {
                Log.e("HookUtil","Activity已经开始启动");
                Log.e("HookUtil","小弟到此一游!!!");
            }
            return method.invoke(iActivityManagerObject, args);
        }
    }
}

结合注释应该很容易看懂,在Application中配置一下

public class MyApplication extends Application {

    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        HookUtil hookUtil=new HookUtil(SecondActivity.class, this);
        hookUtil.hookAms();
    }
}

看看执行结果:


可以看到,我们成功的Hook掉了startActivity,输出了一条日志。有了上面的基础,现在我们开始来点有用的东西,Activity不用在清单文件中注册,就可以启动起来,这个怎么搞呢?

4、无需注册,启动Activity

如下,TargetActivity没有在清单文件中注册,怎么去启动TargetActivity?

   public void start(View view) {
        Intent intent = new Intent(this, TargetActivity.class);
        startActivity(intent);
    }

这个思路可以是这样,上面已经拦截了启动Activity流程,在invoke中我们可以得到启动参数intent信息,那么就在这里,我们可以自己构造一个假的Activity信息的intent,这个Intent启动的Activity是在清单文件中注册的,当真正启动的时候(ActivityManagerService校验清单文件之后),用真实的Intent把代理的Intent在调换过来,然后启动即可。

首先获取真实启动参数intent信息

  @Override
  public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
            if ("startActivity".contains(method.getName())) {
                //换掉
                Intent intent = null;
                int index = 0;
                for (int i = 0; i < args.length; i++) {
                    Object arg = args[i];
                    if (arg instanceof Intent) {
                        //说明找到了startActivity的Intent参数
                        intent = (Intent) args[i];
                        //这个意图是不能被启动的,因为Acitivity没有在清单文件中注册
                        index = i;
                    }
                }

               //伪造一个代理的Intent,代理Intent启动的是proxyActivity
                Intent proxyIntent = new Intent();
                ComponentName componentName = new ComponentName(context, proxyActivity);
                proxyIntent.setComponent(componentName);
                proxyIntent.putExtra("oldIntent", intent);
                args[index] = proxyIntent;
            }

            return method.invoke(iActivityManagerObject, args);
        }

有了上面的两个步骤,这个代理的Intent是可以通过ActivityManagerService检验的,因为我在清单文件中注册过

      <activity android:name=".ProxyActivity" />

为了不启动ProxyActivity,现在我们需要找一个合适的时机,把真实的Intent换过了来,启动我们真正想启动的Activity。看过Activity的启动流程的朋友,我们都知道这个过程是由Handler发送消息来实现的,可是通过Handler处理消息的代码来看,消息的分发处理是有顺序的,下面是Handler处理消息的代码:

    public void dispatchMessage(Message msg) {
        if (msg.callback != null) {
            handleCallback(msg);
        } else {
            if (mCallback != null) {
                if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                    return;
                }
            }
            handleMessage(msg);
        }
    }

handler处理消息的时候,首先去检查是否实现了callback接口,如果有实现的话,那么会直接执行接口方法,然后才是handleMessage方法,最后才是执行重写的handleMessage方法,我们一般大部分时候都是重写了handleMessage方法,而ActivityThread主线程用的正是重写的方法,这种方法的优先级是最低的,我们完全可以实现接口来替换掉系统Handler的处理过程。这里详见Android源码解析Handler系列第(一)篇 --- Message全局池

    public void hookSystemHandler() {
        try {
            Class<?> activityThreadClass = Class.forName("android.app.ActivityThread");
            Method currentActivityThreadMethod = activityThreadClass.getDeclaredMethod("currentActivityThread");
            currentActivityThreadMethod.setAccessible(true);
            //获取主线程对象
            Object activityThread = currentActivityThreadMethod.invoke(null);
            //获取mH字段
            Field mH = activityThreadClass.getDeclaredField("mH");
            mH.setAccessible(true);
            //获取Handler
            Handler handler = (Handler) mH.get(activityThread);
            //获取原始的mCallBack字段
            Field mCallBack = Handler.class.getDeclaredField("mCallback");
            mCallBack.setAccessible(true);
            //这里设置了我们自己实现了接口的CallBack对象
            mCallBack.set(handler, new ActivityThreadHandlerCallback(handler)) ;
            
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

自定义Callback类

 private class ActivityThreadHandlerCallback implements Handler.Callback {
        
        private Handler handler;

        private ActivityThreadHandlerCallback(Handler handler) {
            this.handler = handler;
        }

        @Override
        public boolean handleMessage(Message msg) {
            Log.i("HookAmsUtil", "handleMessage");
            //替换之前的Intent
            if (msg.what ==100) {
                Log.i("HookAmsUtil","lauchActivity");
                handleLauchActivity(msg);
            }

            handler.handleMessage(msg);
            return true;
        }

        private void handleLauchActivity(Message msg) {
            Object obj = msg.obj;//ActivityClientRecord
            try{
                Field intentField = obj.getClass().getDeclaredField("intent");
                intentField.setAccessible(true);
                Intent proxyInent = (Intent) intentField.get(obj);
                Intent realIntent = proxyInent.getParcelableExtra("oldIntent");
                if (realIntent != null) {
                    proxyInent.setComponent(realIntent.getComponent());
                }
            }catch (Exception e){
                Log.i("HookAmsUtil","lauchActivity falied");
            }

        }
    }

最后在application中注入

public class MyApplication extends Application {
    @Override
    public void onCreate() {
        super.onCreate();
        //这个ProxyActivity在清单文件中注册过,以后所有的Activitiy都可以用ProxyActivity无需声明,绕过监测
        HookAmsUtil hookAmsUtil = new HookAmsUtil(ProxyActivity.class, this);
        hookAmsUtil.hookSystemHandler();
        hookAmsUtil.hookAms();
    }
}

执行,点击MainActivity中的按钮成功跳转到了TargetActivity。这是插件化系列博客的第一篇。

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