Android插件化的兼容性（上）：Android O的适配

Posted 2020-12-31 包建强的无线技术空间

      首先声明，《android插件化开发指南》这本书所介绍的Android底层是基于Android6.0（API level 23）的，而本书介绍的各种插件化解决方案，以及配套的70多个例子，在Android7.0（API level 24）手机上测试都是能正常工作的。

     如果读者您的手机是Android 26、27，甚至28（也就是Android P），那么会有30个插件化的例子不能正常工作，这是因为Android系统底层的源码改动导致的。

     本篇文章，专门介绍Android O的改动对插件化产生的影响，以及相应的插件化解决方案。

 

（一）从ActivityManagerNative的重构谈起

     首先是ActivityManagerNative这个类的gDefault字段，这个字段在API 25以及之前的版本，定义如下：

public abstract class ActivityManagerNative extends Binder implements IActivityManager {
    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;
        }
    };
}

 

     所以，我们可以通过反射获取ActivityManagerNative的gDefault字段，执行它的create方法，得到IActivityManager接口类型的对象。

     看到这个接口类型，我们眼前一亮，可以通过Proxy.newProxyInstance方法，hook掉这个IActivityManager对象，拦截它的startActivity方法，把要启动的、没有在Manifest中声明的Activity，替换成占坑StubActivity，代码如下所示：

    public static void hookAMN() throws ClassNotFoundException,
            NoSuchMethodException, InvocationTargetException,
            IllegalAccessException, NoSuchFieldException {

        //获取AMN的gDefault单例gDefault，gDefault是final静态的
        Object gDefault = RefInvoke.getStaticFieldObject("android.app.ActivityManagerNative", "gDefault");
        // gDefault是一个 android.util.Singleton<T>对象; 我们取出这个单例里面的mInstance字段
        Object mInstance = RefInvoke.getFieldObject("android.util.Singleton", gDefault, "mInstance");

        // 创建一个这个对象的代理对象MockClass1, 然后替换这个字段, 让我们的代理对象帮忙干活
        Class<?> classB2Interface = Class.forName("android.app.IActivityManager");
        Object proxy = Proxy.newProxyInstance(
                Thread.currentThread().getContextClassLoader(),
                new Class<?>[] { classB2Interface },
                new MockClass1(mInstance));

        //把gDefault的mInstance字段，修改为proxy
        Class class1 = gDefault.getClass();
        RefInvoke.setFieldObject("android.util.Singleton", gDefault, "mInstance", proxy);
    }

 

     我们在书中的第5章详细讲解过上述这些代码。但不幸的是，这些代码在Android O（API level 26）以上的系统版本中就不能运行了，在运行到这句话的时候，gDefault的值为空：

Object gDefault = RefInvoke.getStaticFieldObject("android.app.ActivityManagerNative", "gDefault");

 

     这是因为Google在Android O中，把ActivityManagerNative中的这个gDefault字段删除了，转移到了ActivityManager类中，但此时，这个字段改名为IActivityManagerSingleton，所以在Android P中，要把这句话改为：

Object gDefault = RefInvoke.getStaticFieldObject("android.app.ActivityManager", "IActivityManagerSingleton");

    

     但这又不兼容于Android O以下的版本了，所以写一个if-else条件语句，根据Android系统的版本，来做不同的处理，如下所示：

        Object gDefault = null;
        if (android.os.Build.VERSION.SDK_INT <= 25) {
            //获取AMN的gDefault单例gDefault，gDefault是静态的
            gDefault = RefInvoke.getStaticFieldObject("android.app.ActivityManagerNative", "gDefault");
        } else {
            //获取ActivityManager的单例IActivityManagerSingleton，他其实就是之前的gDefault
            gDefault = RefInvoke.getStaticFieldObject("android.app.ActivityManager", "IActivityManagerSingleton");
        }

 

（二）Element和DexFile的兴衰史

     接下来我们把目光转移到插件类的加载。我们在书中介绍了3种加载方式：

     1. 为每一个插件创建一个ClassLoader，用插件ClassLoader去加载插件中的类。

     2. 把所有插件中的dex，都合并到宿主App的dex数组中。

     3. 把宿主App所使用的ClassLoader，替换成我们自己创建的ClassLoader，在这个新的ClassLoader中，有一个容器变量，承载所有插件的ClassLoader，用来加载插件中的类。

     这其中，第2种方式的实现是最简单的，也就是合并所有插件的dex到一个数组中，具体代码实现如下所示：

public final class BaseDexClassLoaderHookHelper {

    public static void patchClassLoader(ClassLoader cl, File apkFile, File optDexFile)
            throws IllegalAccessException, NoSuchMethodException, IOException, InvocationTargetException, InstantiationException, NoSuchFieldException {
        // 获取 BaseDexClassLoader : pathList
        Object pathListObj = RefInvoke.getFieldObject(DexClassLoader.class.getSuperclass(), cl, "pathList");

        // 获取 PathList: Element[] dexElements
        Object[] dexElements = (Object[]) RefInvoke.getFieldObject(pathListObj, "dexElements");

        // Element 类型
        Class<?> elementClass = dexElements.getClass().getComponentType();

        // 创建一个数组, 用来替换原始的数组
        Object[] newElements = (Object[]) Array.newInstance(elementClass, dexElements.length + 1);

        // 构造插件Element(File file, boolean isDirectory, File zip, DexFile dexFile) 这个构造函数
        Class[] p1 = {File.class, boolean.class, File.class, DexFile.class};
        Object[] v1 = {apkFile, false, apkFile, DexFile.loadDex(apkFile.getCanonicalPath(), optDexFile.getAbsolutePath(), 0)};
        Object o = RefInvoke.createObject(elementClass, p1, v1);

        Object[] toAddElementArray = new Object[] { o };
        // 把原始的elements复制进去
        System.arraycopy(dexElements, 0, newElements, 0, dexElements.length);
        // 插件的那个element复制进去
        System.arraycopy(toAddElementArray, 0, newElements, dexElements.length, toAddElementArray.length);

        // 替换
        RefInvoke.setFieldObject(pathListObj, "dexElements", newElements);
    }
}

 

     这个思路没问题。注意其中的这么几句话：

Class[] p1 = {File.class, boolean.class, File.class, DexFile.class};
Object[] v1 = {apkFile, false, apkFile, DexFile.loadDex(apkFile.getCanonicalPath(), optDexFile.getAbsolutePath(), 0)};
Object o = RefInvoke.createObject(elementClass, p1, v1);
Object[] toAddElementArray = new Object[] { o };

 

     这几句话中，通过反射执行了Element的带有4个参数的构造函数，但不幸的是，在Android O以及之后的版本，这个带有4个参数的构造函数就被废弃了。

     此外，在这个构造函数中使用到的DexFile这个类，也被废弃了，对此Google给出的解释是，只有Android系统可以使用DexFile，App层面不能使用它。

     于是，我们不得不另辟蹊径，通过执行DexPathList类的makeDexElements方法，来生成插件中的dex：

List<File> legalFiles = new ArrayList<>();
legalFiles.add(apkFile);

List<IOException> suppressedExceptions = new ArrayList<IOException>();

Class[] p1 = {List.class, File.class, List.class, ClassLoader.class};
Object[] v1 = {legalFiles, optDexFile, suppressedExceptions, cl};
Object[] toAddElementArray = (Object[])
RefInvoke.invokeStaticMethod("dalvik.system.DexPathList", "makeDexElements", p1, v1);

 

     这段代码，在Android O之前的版本也是适用的。所以，我们找到了比DexFile更好用的makeDexElements方法，进行Hook。