Android 插件化Hook 插件化框架 ( Hook Activity 启动过程 | 静态代理 )

Posted 韩曙亮

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Android 插件化Hook 插件化框架 ( Hook Activity 启动过程 | 静态代理 )相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

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【Android 插件化】Hook 插件化框架 ( Hook Activity 启动过程 | 静态代理 )

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前言

上一篇博客 【Android 插件化】Hook 插件化框架 ( Hook 实现思路 | Hook 按钮点击事件 ) 简要介绍了 Hook 实现思路 , 以及使用静态代理实现了 Hook 按钮点击事件 ;

在本博客中使用 Hook 技术进行 Hook 住 Activity 启动过程 ;





一、分析 Activity 启动源码



1、源码分析


在 " 宿主 " 模块中 , 启动 " 插件 " 模块 , 调用的是 startActivity 方法 ;

如果要 Hook Activity 的启动过程 , 必须熟悉启动 Activity 的源码 , 下面开始分析 调用 startActivity 方法的源码逻辑 ;


在 Activity 中启动另外一个 Activity , 调用 void startActivity(Intent intent) 方法 ,

    @Override
    public void startActivity(Intent intent) {
        this.startActivity(intent, null);
    }

在该 void startActivity(Intent intent) 方法中主要调用 void startActivity(Intent intent, @Nullable Bundle options) 重载方法 ;

    @Override
    public void startActivity(Intent intent, @Nullable Bundle options) {
        if (mIntent != null && mIntent.hasExtra(AutofillManager.EXTRA_RESTORE_SESSION_TOKEN)
                && mIntent.hasExtra(AutofillManager.EXTRA_RESTORE_CROSS_ACTIVITY)) {
            if (TextUtils.equals(getPackageName(),
                    intent.resolveActivity(getPackageManager()).getPackageName())) {
                // Apply Autofill restore mechanism on the started activity by startActivity()
                final IBinder token =
                        mIntent.getIBinderExtra(AutofillManager.EXTRA_RESTORE_SESSION_TOKEN);
                // Remove restore ability from current activity
                mIntent.removeExtra(AutofillManager.EXTRA_RESTORE_SESSION_TOKEN);
                mIntent.removeExtra(AutofillManager.EXTRA_RESTORE_CROSS_ACTIVITY);
                // Put restore token
                intent.putExtra(AutofillManager.EXTRA_RESTORE_SESSION_TOKEN, token);
                intent.putExtra(AutofillManager.EXTRA_RESTORE_CROSS_ACTIVITY, true);
            }
        }
        if (options != null) {
            startActivityForResult(intent, -1, options);
        } else {
            // Note we want to go through this call for compatibility with
            // applications that may have overridden the method.
            startActivityForResult(intent, -1);
        }
    }

在 void startActivity(Intent intent, @Nullable Bundle options) 中 , 最终调用了 void startActivityForResult(@RequiresPermission Intent intent, int requestCode) 方法 启动 Activity ;

void startActivityForResult(@RequiresPermission Intent intent, int requestCode) 方法最终也是调用 void startActivityForResult(@RequiresPermission Intent intent, int requestCode,
@Nullable Bundle options) 重载方法 , 最后一个参数设置为 null ;

    public void startActivityForResult(@RequiresPermission Intent intent, int requestCode) {
        startActivityForResult(intent, requestCode, null);
    }

    public void startActivityForResult(@RequiresPermission Intent intent, int requestCode,
            @Nullable Bundle options) {
        if (mParent == null) {
            options = transferSpringboardActivityOptions(options);
            Instrumentation.ActivityResult ar =
                mInstrumentation.execStartActivity(
                    this, mMainThread.getApplicationThread(), mToken, this,
                    intent, requestCode, options);
            if (ar != null) {
                mMainThread.sendActivityResult(
                    mToken, mEmbeddedID, requestCode, ar.getResultCode(),
                    ar.getResultData());
            }
            if (requestCode >= 0) {
                // If this start is requesting a result, we can avoid making
                // the activity visible until the result is received.  Setting
                // this code during onCreate(Bundle savedInstanceState) or onResume() will keep the
                // activity hidden during this time, to avoid flickering.
                // This can only be done when a result is requested because
                // that guarantees we will get information back when the
                // activity is finished, no matter what happens to it.
                mStartedActivity = true;
            }

            cancelInputsAndStartExitTransition(options);
            // TODO Consider clearing/flushing other event sources and events for child windows.
        } else {
            if (options != null) {
                mParent.startActivityFromChild(this, intent, requestCode, options);
            } else {
                // Note we want to go through this method for compatibility with
                // existing applications that may have overridden it.
                mParent.startActivityFromChild(this, intent, requestCode);
            }
        }
    }

在 void startActivityForResult(@RequiresPermission Intent intent, int requestCode,
@Nullable Bundle options) 方法中 , 调用了 Instrumentation mInstrumentation 成员的 execStartActivity 方法 , 启动 Activity ;

            Instrumentation.ActivityResult ar =
                mInstrumentation.execStartActivity(
                    this, mMainThread.getApplicationThread(), mToken, this,
                    intent, requestCode, options);

通过 Hook 该 execStartActivity 方法 , 使用该方法启动的 Activity 有完整的上下文环境 ;


2、涉及到的 Activity 相关代码


Activity 相关完整代码 :

public class Activity extends ContextThemeWrapper
        implements LayoutInflater.Factory2,
        Window.Callback, KeyEvent.Callback,
        OnCreateContextMenuListener, ComponentCallbacks2,
        Window.OnWindowDismissedCallback,
        AutofillManager.AutofillClient, ContentCaptureManager.ContentCaptureClient {
        
    @Override
    public void startActivity(Intent intent) {
        this.startActivity(intent, null);
    }
    
    @Override
    public void startActivity(Intent intent, @Nullable Bundle options) {
        if (mIntent != null && mIntent.hasExtra(AutofillManager.EXTRA_RESTORE_SESSION_TOKEN)
                && mIntent.hasExtra(AutofillManager.EXTRA_RESTORE_CROSS_ACTIVITY)) {
            if (TextUtils.equals(getPackageName(),
                    intent.resolveActivity(getPackageManager()).getPackageName())) {
                // Apply Autofill restore mechanism on the started activity by startActivity()
                final IBinder token =
                        mIntent.getIBinderExtra(AutofillManager.EXTRA_RESTORE_SESSION_TOKEN);
                // Remove restore ability from current activity
                mIntent.removeExtra(AutofillManager.EXTRA_RESTORE_SESSION_TOKEN);
                mIntent.removeExtra(AutofillManager.EXTRA_RESTORE_CROSS_ACTIVITY);
                // Put restore token
                intent.putExtra(AutofillManager.EXTRA_RESTORE_SESSION_TOKEN, token);
                intent.putExtra(AutofillManager.EXTRA_RESTORE_CROSS_ACTIVITY, true);
            }
        }
        if (options != null) {
            startActivityForResult(intent, -1, options);
        } else {
            // Note we want to go through this call for compatibility with
            // applications that may have overridden the method.
            startActivityForResult(intent, -1);
        }
    }

    public void startActivityForResult(@RequiresPermission Intent intent, int requestCode) {
        startActivityForResult(intent, requestCode, null);
    }

    public void startActivityForResult(@RequiresPermission Intent intent, int requestCode,
            @Nullable Bundle options) {
        if (mParent == null) {
            options = transferSpringboardActivityOptions(options);
            Instrumentation.ActivityResult ar =
                mInstrumentation.execStartActivity(
                    this, mMainThread.getApplicationThread(), mToken, this,
                    intent, requestCode, options);
            if (ar != null) {
                mMainThread.sendActivityResult(
                    mToken, mEmbeddedID, requestCode, ar.getResultCode(),
                    ar.getResultData());
            }
            if (requestCode >= 0) {
                // If this start is requesting a result, we can avoid making
                // the activity visible until the result is received.  Setting
                // this code during onCreate(Bundle savedInstanceState) or onResume() will keep the
                // activity hidden during this time, to avoid flickering.
                // This can only be done when a result is requested because
                // that guarantees we will get information back when the
                // activity is finished, no matter what happens to it.
                mStartedActivity = true;
            }

            cancelInputsAndStartExitTransition(options);
            // TODO Consider clearing/flushing other event sources and events for child windows.
        } else {
            if (options != null) {
                mParent.startActivityFromChild(this, intent, requestCode, options);
            } else {
                // Note we want to go through this method for compatibility with
                // existing applications that may have overridden it.
                mParent.startActivityFromChild(this, intent, requestCode);
            }
        }
    }
}




二、Hook Activity 启动过程



1、分析相关 类 / 成员 / 方法 结构


要 Hook 的方法是 Instrumentation 的 execStartActivity 方法 ;

public class Instrumentation {
    @UnsupportedAppUsage
    public ActivityResult execStartActivity(
            Context who, IBinder contextThread, IBinder token, Activity target,
            Intent intent, int requestCode, Bundle options) {
    }
}

Activity 中维护了 Instrumentation mInstrumentation 成员变量 ;

public class Activity extends ContextThemeWrapper
        implements LayoutInflater.Factory2,
        Window.Callback, KeyEvent.Callback,
        OnCreateContextMenuListener, ComponentCallbacks2,
        Window.OnWindowDismissedCallback,
        AutofillManager.AutofillClient, ContentCaptureManager.ContentCaptureClient {
        
    // set by the thread after the constructor and before onCreate(Bundle savedInstanceState) is called.
    @UnsupportedAppUsage
    private Instrumentation mInstrumentation;
}

2、反射获取 Activity 中的 Instrumentation mInstrumentation 成员字段


首先 , 任何反射操作 , 都要获取其字节码文件 , 作为反射的入口 , 这里先获取 Activity 字节码对象 , 直接通过 Activity.class 获取即可 ;

        // 1. 获取 Activity 字节码文件
        //    字节码文件是所有反射操作的入口
        Class<?> clazz = Activity.class;

然后 , 获取 Activity 中的 Instrumentation mInstrumentation 成员 Field 字段 ;

        // 2. 获取 Activity 的 Instrumentation mInstrumentation 成员 Field 字段
        Field mInstrumentation_Field = null;
        try {
            mInstrumentation_Field = clazz.getDeclaredField("mInstrumentation");
        } catch (NoSuchFieldException e) {
            e.printStackTrace();
        }

最后 , 设置 Field mInstrumentation 字段的可访问性 , 只要是调用反射方法 , 或者访问反射的成员字段 , 第一件事就是设置可访问性 ;

正常可访问的方法或字段 , 绝对不会使用反射获取 , 既然使用了反射 , 那么设置可访问性是标配操作 ;

        // 3. 设置 Field mInstrumentation 字段的可访问性
        mInstrumentation_Field.setAccessible(true);

本步骤完整代码示例 :

        // 1. 获取 Activity 字节码文件
        //    字节码文件是所有反射操作的入口
        Class<?> clazz = Activity.class;

        // 2. 获取 Activity 的 Instrumentation mInstrumentation 成员 Field 字段
        Field mInstrumentation_Field = null;
        try {
            mInstrumentation_Field = clazz.getDeclaredField("mInstrumentation");
        } catch (NoSuchFieldException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // 3. 设置 Field mInstrumentation 字段的可访问性
        mInstrumentation_Field.setAccessible(true);

3、获取 Activity 中的 Instrumentation mInstrumentation 成员字段值


获取 Activity 的 Instrumentation mInstrumentation 成员对象值 , 该成员值就是需要被代理的目标对象 ;

代理者 需要 持有 被代理的目标对象 ;

获取该成员的意义是 , 创建 Instrumentation 代理时, 需要将原始的 Instrumentation 传入代理对象中 ;

        // 4. 获取 Activity 的 Instrumentation mInstrumentation 成员对象值
        //      获取该成员的意义是 , 创建 Instrumentation 代理时, 需要将原始的 Instrumentation 传入代理对象中
        Instrumentation mInstrumentation = null;
        try {
            mInstrumentation = (Instrumentation) mInstrumentation_Field.get(this);
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }

4、设置 Activity 中的 Instrumentation mInstrumentation 成员字段值


设置 Activity 中的 Instrumentation mInstrumentation 成员字段值 , 将 Activity 的 Instrumentation mInstrumentation 成员变量 设置为自己定义的 Instrumentation 代理对象 ;

此处使用的是静态代理 ;

        // 5. 将 Activity 的 Instrumentation mInstrumentation 成员变量
        //      设置为自己定义的 Instrumentation 代理对象
        try {
            mInstrumentation_Field.set(this, new InstrumentationProxy(mInstrumentation));
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }

5、代理类开发


被代理的目标对象是 Activity 中的 Instrumentation mInstrumentation 成员变量 ;

代理类中需要持有上述成员变量 , 通过反射获取该成员 , 并设置给代理者 ;

在代理类中 , 继承 Instrumentation 类 , 这是因为还需要通过反射 , 将代理类设置给 Activity 的 Instrumentation mInstrumentation 成员 , 以达到偷梁换柱的目的 , 档 Activity 调用 Instrumentation mInstrumentation 成员时 , 其实调用的是开发者开发的代理类 ;

在 Android 界面跳转时 , 会自动回调 Activity 中的 Instrumentation mInstrumentation 成员的 execStartActivity 方法 ;

实际上调用的是代理类的 execStartActivity 方法 ;

在代理类 execStartActivity 方法中 , 首先调用持有的 Activity 中原本的 Instrumentation mInstrumentation 成员的 execStartActivity 方法 , 然后在该方法的前面 , 后面 , 可以添加自己的业务逻辑 , 该方法的执行参数也可以进行修改 ;

这样就成功将自己的业务逻辑注入到了 Activity 启动过程中 ;


代码示例 :

package com.example.plugin_hook;

import android.app.Activity;
import android.app.Instrumentation;
import android.content.Context;
import android.content.Intent;
import android.os.Bundle;
import android.os.IBinder;
import android.util.Log;

import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

public class InstrumentationProxy extends Instrumentation {

    private static final String TAG = "InstrumentationProxy";
    /**
     * Activity 中原本的 Instrumentation mInstrumentation 成员
     * 从构造函数中进行初始化
     */
    final Instrumentation orginalInstrumentation;

    public InstrumentationProxy(Instrumentation orginalInstrumentation) {
        this.orginalInstrumentation = orginalInstrumentation;
    }

    public ActivityResult execStartActivity(
            Context who, IBinder contextThread, IBinder token, Activity target,
            Intent intent, int requestCode, Bundle options) {

        Log.i(TAG, "注入的 Hook 前执行的业务逻辑");

        // 1. 反射执行 Instrumentation orginalInstrumentation 成员的 execStartActivity 方法
        Method execStartActivity_Method = null;
        try {
            execStartActivity_Method = Instrumentation.class.getDeclaredMethod(
                    "execStartActivity",
                    Context.class,
                    IBinder.class,
                    IBinder.class,
                    Activity.class,
                    Intent.class,
                    int.class,
                    Bundle.class);
        } catch (NoSuchMethodException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // 2. 设置方法可访问性
        execStartActivity_Method.setAccessible(true);

        // 3. 执行 Instrumentation orginalInstrumentation 的 execStartActivity 方法
        //    使用 Object 类型对象接收反射方法执行结果
        ActivityResult activityResult = null;
        try {
            activityResult = (ActivityResult) execStartActivity_Method.invoke(orginalInstrumentation,
                    who,
                    contextThread,
                    token,
                    target,
                    intent,
                    requestCode,
                    options);
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InvocationTargetException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        Log.i(TAG, "注入的 Hook 后执行的业务逻辑");

        return activityResult;
    }
}




三、完整代码示例



1、主界面代码示例


主界面代码示例 :

package com.example.plugin_hook;

import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;

import android.app.Activity;
import android.app.Instrumentation;
import android.content.Intent;
以上是关于Android 插件化Hook 插件化框架 ( Hook Activity 启动过程 | 静态代理 )的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
 

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