修改 Android 源代码的核心 java 库以在应用程序中使用

Posted 2023-02-18

【中文标题】修改 Android 源代码的核心 java 库以在应用程序中使用

【英文标题】：Modify core java libraries of Android source for use in apps

【发布时间】：2019-07-18 15:02:13

【问题描述】：

我想对 android 源代码进行一些修改以满足我的要求。这是要求：

我想通过在java.lang.Object 类中再添加一个公共int 字段来索引Android 应用程序中的所有对象。因此，所有类都可以继承新添加的字段，因为它们都是Object类的子类。

目前我所做的是修改<Android_source>/libcore/libart/src/main/java/java/lang文件夹下的java.lang.Object类并重新编译源代码。

我想问我是否做对了。我的 Android 应用能否识别此更改（例如，String 对象能否访问新添加的字段）？

编辑

经过大约 3 周的尝试和错误，我终于得到了完整的答案。如果有人想修改Android源码的核心java库（例如修改Object.java和String.java等），我想与其他人分享这个经验。同样，正如 Michael 所提到的，请注意此类修改可能仅适用于研究或测试目的。

成功修改的关键挑战（这里的“成功”是指修改后的 Android 源代码可以在模拟器或真实设备上毫无问题地构建和运行）是核心 java 库中的一些类具有它们的 C++ 镜像（位于<Android_source>/art/runtime/mirrors/）。在修改这些 java 类时，您还应该对它们的 C++ 镜像进行相同的修改。否则，您可能会导致构建过程失败，因为您需要通过大量检查。由于我只是在Object.java 中添加了一个新字段，因此我将在下面列出我遇到的一些检查（或要求）：

1.对象实例的大小=其C++镜像的大小。例如，如果我在Object.java 中添加一个long 字段，我还应该在其C++ 镜像中添加一个uint64_t 字段以使其大小相等。

2.尝试使对象实例的大小为 2 的幂（例如，2、4、8、16，...）。比如原来Object.java的大小是8，所以我添加了一个long字段来将大小增加到16。如果我添加一个int字段，大小变成12，它可能会失败很多检查。我不知道确切的原因，但我想这与memory alignment 有关。

3.尽量将原始类型字段放在非原始类型字段之后，原始类型字段应按大小排序。这意味着您应该将引用类型字段放在前面，然后是 8 字节原始类型字段，然后是 4 字节原始类型字段，然后是 2 字节原始类型字段，然后是 1 字节原始类型字段-类型字段。再说一次，我猜原因是memory alignment

这就是我为满足我的要求所做的一切。如果您对这些检查的目的有任何想法（尤其是第 2 次和第 3 次），我愿意进行任何讨论

新编辑

更具体地说，我做了以下事情：

在Object.java 中添加一个新字段（例如public long tag;）

在Object.h 中将static constexpr uint32_t kObjectHeaderSize = kUse***sReadBarrier ? 16 : 8; 更改为static constexpr uint32_t kObjectHeaderSize = kUse***sReadBarrier ? 24 : 16;

在Object.h中添加如下方法

static MemberOffset TagOffset() 
    return OFFSET_OF_OBJECT_MEMBER(Object, tag);

在Object.h中添加一个新的公共字段public: uint64_t tag;

改变

#define MIRROR_OBJECT_CLASS_OFFSET 0
ADD_TEST_EQ(MIRROR_OBJECT_CLASS_OFFSET, art::mirror::Object::ClassOffset().Int32Value())
#define MIRROR_OBJECT_LOCK_WORD_OFFSET 4
ADD_TEST_EQ(MIRROR_OBJECT_LOCK_WORD_OFFSET, art::mirror::Object::MonitorOffset().Int32Value())
#if defined(USE_***S_READ_BARRIER)
#define MIRROR_OBJECT_HEADER_SIZE 16
#else
#define MIRROR_OBJECT_HEADER_SIZE 8

到

#define MIRROR_OBJECT_CLASS_OFFSET 0
ADD_TEST_EQ(MIRROR_OBJECT_CLASS_OFFSET, art::mirror::Object::ClassOffset().Int32Value())
#define MIRROR_OBJECT_LOCK_WORD_OFFSET 4
ADD_TEST_EQ(MIRROR_OBJECT_LOCK_WORD_OFFSET, art::mirror::Object::MonitorOffset().Int32Value())
#define MIRROR_OBJECT_CLASS_TAG 8
ADD_TEST_EQ(MIRROR_OBJECT_CLASS_TAG, art::mirror::Object::TagOffset().Int32Value())

#if defined(USE_***S_READ_BARRIER)
#define MIRROR_OBJECT_HEADER_SIZE 24
#else
#define MIRROR_OBJECT_HEADER_SIZE 16

在asm_support.h

在class_linker_test.cc中添加addOffset(OFFSETOF_MEMBER(mirror::Object, tag), "tag");

改变

static_assert(kObjectHeaderSize == sizeof(mirror::HeapReference<mirror::Class>) +
                    sizeof(LockWord),

到

static_assert(kObjectHeaderSize == sizeof(mirror::HeapReference<mirror::Class>) +
                    sizeof(LockWord) + 8,

在art/runtime/gc/collector/concurrent_copying.cc

8 在array.h 中将static constexpr size_t kFirstElementOffset = 12u; 更改为static constexpr size_t kFirstElementOffset = 20u;

9 将 runtime_globals.h 中的 static constexpr size_t kObjectAlignmentShift = 3; 更改为 static constexpr size_t kObjectAlignmentShift = 4;（尚未完成）

10 改变

static_assert(kObjectAlignment == 8, "Alignment check");
class PACKED(8) ImageHeader 

到

static_assert(kObjectAlignment == 16, "Alignment check");
class PACKED(16) ImageHeader 

在image.h（尚未完成）

11 将gc::space::BumpPointerSpace 中的static constexpr size_t kAlignment = 8; 更改为static constexpr size_t kAlignment = 16;（尚未完成）

12 将device/generic/goldfish/tools/mk_combined_img.py 中的#!/usr/bin/python 更改为#!/usr/local/bin/python（值取决于您的/bin/env python）

13 改变

#define DCHECK_ALIGNED_PARAM(value, alignment) \
  DCHECK(::art::IsAlignedParam(value, alignment)) << reinterpret_cast<const void*>(value)

到

#define DCHECK_ALIGNED_PARAM(value, alignment) \
  DCHECK(::art::IsAlignedParam(value, alignment)) << reinterpret_cast<const void*>(value) << "," << alignment

in art/libartbase/base/bit_utils.h（用于调试目的）（仅适用于 Android 11）

14 改变

DCHECK_ALIGNED_PARAM(remaining_space, object_class->GetObjectSize());
      Object* end = dst + remaining_space / object_class->GetObjectSize();

到

DCHECK_ALIGNED_PARAM(remaining_space, kObjectAlignment);
      Object* end = dst + remaining_space / kObjectAlignment;

在art/dex2oat/linker/image_writer.cc 中（仅适用于 Android 11）

【问题讨论】：

这似乎是一种非常极端的处理方式，您的应用只能在运行您自定义构建的 AOSP 的设备上运行。在您的应用程序中使用int 方法创建接口并将其应用于所有相关类不是更容易吗？或者您是否也尝试通过继承来更改其他 Android SDK 类？

嗨迈克尔，谢谢您的回复！是的，我希望更改适用于每个类，包括核心 Java 库、Android SDK 类和我的应用程序类。我制作这个定制的 AOSP 仅用于研究目的，因此这实际上是我能找到的最简单的方法来满足我的要求。

您还需要创建一个自定义 Android SDK 并将其导入 Android Studio，否则您的新方法将不会显示在 Android Studio 中并且不会编译。这个链接应该是一个很好的起点：android.googlesource.com/platform/sdk/+/master/docs/…

嗨迈克尔，再次感谢！所以基本上我正在尝试做的是可行的，对吗？为什么不提出答案，我会将其标记为正确的。

【参考方案1】：

首先，我想声明，我认为这不是一个好主意，而且在研究目的之外可能是矫枉过正。如果您正在修改 AOSP，那么您编写的代码将取决于运行该自定义 AOSP 构建的目标设备。不过还是可以的。

我假设您已经知道如何编译自定义 AOSP 构建并将其闪存到设备。为了编写使用新功能的代码，您还需要编译自定义 SDK。这样 Android Studio 就会知道您的新方法存在于 Object 中，并且可以针对它正确编译。完整的文档可以在here 找到，但基本上可以归结为：

. build/envsetup.sh
lunch sdk-eng
make sdk

当您拥有 SDK zip 文件后，您需要将其解压缩到 SDK 的 platforms 目录 - 它现在应该会显示在您的 SDK 管理器中。如果您为 SDK 提供了自定义平台 ID，那么您应该可以在 build.gradle 文件中使用它。

免责声明：这个建议完全来自记忆，这是一个漫长的过程，所以我没有时间仔细检查，并且可能有一些我错过了的小事情.不过，这应该可以让您大部分时间到达您想要的位置。