手把手讲解 Android Hook-Activity的启动流程
前言
手把手講解系列文章，是我寫給各位看官，也是寫給我自己的。
文章可能過(guò)分詳細(xì)，但是這是為了幫助到盡量多的人，畢竟工作5,6年，不能老吸血，也到了回饋開(kāi)源的時(shí)候.
這個(gè)系列的文章：
1、用通俗易懂的講解方式，講解一門技術(shù)的實(shí)用價(jià)值
2、詳細(xì)書寫源碼的追蹤，源碼截圖，繪制類的結(jié)構(gòu)圖，盡量詳細(xì)地解釋原理的探索過(guò)程
3、提供Github 的 可運(yùn)行的Demo工程,但是我所提供代碼，更多是提供思路，拋磚引玉，請(qǐng)酌情cv
4、集合整理原理探索過(guò)程中的一些坑，或者demo的運(yùn)行過(guò)程中的注意事項(xiàng)
5、用gif圖，最直觀地展示demo運(yùn)行效果
如果覺(jué)得細(xì)節(jié)太細(xì)，直接跳過(guò)看結(jié)論即可。
本人能力有限，如若發(fā)現(xiàn)描述不當(dāng)之處，歡迎留言批評(píng)指正。
學(xué)到老活到老，路漫漫其修遠(yuǎn)兮。與眾君共勉 !
引子
上一篇文章手把手講解 Android Hook入門Demo 中，用了一個(gè)最最簡(jiǎn)單的案例 講解hook是個(gè)什么玩意. 咱不能老玩低端，來(lái)點(diǎn)復(fù)雜的吧。Activity的啟動(dòng)流程，做安卓開(kāi)發(fā)的人都是繞不開(kāi)它的，但是要真正知悉其源碼邏輯，還是不太容易.
先給出本文的代碼Demo，有興趣的大神們可以下載看看
鳴謝
翻了很多關(guān)于hook Activity啟動(dòng)流程的博客，這位大佬的文章給我的啟發(fā)最大
https://blog.csdn.net/gdutxiaoxu/article/details/81459910
但是，可能大佬的博文對(duì)于有些基礎(chǔ)不足的初中級(jí)安卓工程師還不夠友好，所以我把大佬的思想用更通俗，更具象化的方式再展示一遍.并且，閱讀源碼的時(shí)候一些坑，我都會(huì)詳細(xì)給出解決方案。
正文大綱
1. 兩種啟動(dòng)Activity的方式源碼追蹤 示例代碼，程序執(zhí)行走向圖.
2. 第一種啟動(dòng)方式的hook方案
3. 第二種啟動(dòng)方式的hook方案
4. 目前方案弊端分析
5. 最終解決方案
6. HOOK開(kāi)發(fā)可能的坑
正文
1. 兩種啟動(dòng)Activity的方式源碼追蹤 (源碼基于 SDK 28 ~ android-9.0)
方式1：使用Activity自帶的startActivity
示例代碼
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private void startActivityByActivity() {Intent i = new Intent(MainActivity.this, Main2Activity.class);startActivity(i);}程序執(zhí)行走向圖.
代碼追蹤：
?image.png
?image.png
?image.png
這里有個(gè)if(mParent==null)判定,先看true分支:
發(fā)現(xiàn)一個(gè)坑，mInstrumentation.execStartActivity 這里居然不能繼續(xù)往下索引了?很奇怪，不過(guò)不重要，我們直接進(jìn)入Instrumentation.java去找這個(gè)方法:
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image.png
在這個(gè)execStartActivity中，可以找到關(guān)鍵代碼：
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int result = ActivityManager.getService().startActivity(whoThread, who.getBasePackageName(), intent,intent.resolveTypeIfNeeded(who.getContentResolver()),token, target != null ? target.mEmbeddedID : null,requestCode, 0, null, options); checkStartActivityResult(result, intent);通過(guò)這種方式啟動(dòng)Activity，最終的執(zhí)行權(quán)被交給了 ActivityManager.getService()（即AMS），它的作用是 啟動(dòng)一個(gè)Activity并且返回result，然后checkStartActivityResult(result, intent);這句話，對(duì)當(dāng)前的跳轉(zhuǎn)意圖intent進(jìn)行檢測(cè)；
image.png
have you declared this activity in your AndroidManifest.xml 這句異常應(yīng)該很熟悉了吧？啟動(dòng)一個(gè)沒(méi)有注冊(cè)的Activity的報(bào)錯(cuò).
再看個(gè)if(mParent==null)的false分支:
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image.png
?image.png
控制權(quán)依然是交給了mInstrumentation.execStartActivity()，剩余的代碼索引和上面的一樣.
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所以，代碼索引的結(jié)論，按照一張圖來(lái)表示就是：
代碼索引結(jié)論圖1.png
方式2：使用applictonContext的startActivity
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private void startActivityByApplicationContext() {Intent i = new Intent(MainActivity.this, Main2Activity.class);i.setFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK);getApplicationContext().startActivity(i);}在 方式1 中已經(jīng)展示了源碼索引的方式，所以這里不再贅述貼圖.直接給出代碼索引結(jié)論圖:
代碼索引結(jié)論圖2.png
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兩張圖對(duì)比，我們很容易得出一個(gè)結(jié)論：
啟動(dòng)Activity的最終執(zhí)行權(quán)，都被交給了 Instrumentation.java 類,
方式1：Activity.startActivity的最終執(zhí)行者是 它的mInstrumentation成員，mInstrumentation的持有者是 Activity自身.
方式2：getApplicationContext().startActivity(i); 的最終執(zhí)行者是:ActivityThread的 mInstrumentation成員，持有者是ActivityThread 主線程.
兩種方式都可以把mInstrumentation當(dāng)作hook切入點(diǎn)，將它從它的持有者中"偷梁換柱".
下面開(kāi)始動(dòng)手嘗試：
2. 第一種啟動(dòng)方式的hook方案
創(chuàng)建一個(gè)HookActivityHelper.java ，然后三步走：
base是系統(tǒng)原來(lái)的執(zhí)行邏輯，存起來(lái)后面用得著.
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private static class ProxyInstrumentation extends Instrumentation {public ProxyInstrumentation(Instrumentation base) {this.base = base;}Instrumentation base;public ActivityResult execStartActivity(Context who, IBinder contextThread, IBinder token, Activity target,Intent intent, int requestCode, Bundle options) {Log.d("ProxyInstrumentation", "我們自己的邏輯");//這里還要執(zhí)行系統(tǒng)的原本邏輯，但是突然發(fā)現(xiàn)，這個(gè)execStartActivity居然是hide的，只能反射咯try {Class<?> InstrumentationClz = Class.forName("android.app.Instrumentation");Method execStartActivity = InstrumentationClz.getDeclaredMethod("execStartActivity",Context.class, IBinder.class, IBinder.class, Activity.class,Intent.class, int.class, Bundle.class);return (ActivityResult) execStartActivity.invoke(base, who, contextThread, token, target, intent, requestCode, options);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}return null;}}?
ProxyInstrumentation proxyInstrumentation = new ProxyInstrumentation(base);mInstrumentationField.set(activity, proxyInstrumentation);如何使用: 在MainActivity的onCreate中加入一行ActivityHookHelper.hook(this)
?
public class MainActivity extends AppCompatActivity {@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_main);ActivityHookHelper.hook(this);findViewById(R.id.btn).setOnClickListener(new View.OnClickListener() {@Overridepublic void onClick(View v) {startActivityByActivity();}});}private void startActivityByActivity() {Intent i = new Intent(MainActivity.this, Main2Activity.class);startActivity(i);}}效果：跳轉(zhuǎn)依然正常，并且logcat中可以發(fā)現(xiàn)下面的日志.
image.png
ok,插入自己的邏輯，成功
3. 第二種啟動(dòng)方式的hook方案
創(chuàng)建ApplicationContextHookHelper.java，然后 同樣是三步走：
1.確定hook的對(duì)象和該對(duì)象的持有者
鎖定 ActivityThread的mInstrumentation成員.
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//1.主線程ActivityThread內(nèi)部的mInstrumentation對(duì)象，先把他拿出來(lái)Class<?> ActivityThreadClz = Class.forName("android.app.ActivityThread");//再拿到sCurrentActivityThreadField sCurrentActivityThreadField = ActivityThreadClz.getDeclaredField("sCurrentActivityThread");sCurrentActivityThreadField.setAccessible(true);Object activityThreadObj = sCurrentActivityThreadField.get(null);//靜態(tài)變量的屬性get不需要參數(shù)，傳null即可.//再去拿它的mInstrumentationField mInstrumentationField = ActivityThreadClz.getDeclaredField("mInstrumentation");mInstrumentationField.setAccessible(true);Instrumentation base = (Instrumentation) mInstrumentationField.get(activityThreadObj);// OK,拿到2.創(chuàng)建代理對(duì)象 和上面的代理類一模一樣，就不重復(fù)貼代碼了
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//2.構(gòu)建自己的代理對(duì)象，這里Instrumentation是一個(gè)class，而不是接口，所以只能用創(chuàng)建內(nèi)部類的方式來(lái)做ProxyInstrumentation proxyInstrumentation = new ProxyInstrumentation(base);3.替換掉原對(duì)象
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//3.偷梁換柱mInstrumentationField.set(activityThreadObj, proxyInstrumentation);如何使用: 在Main4Activity的onCreate中加入一行ApplicationContextHookHelper.hook();
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public class Main4Activity extends AppCompatActivity {@Overrideprotected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {super.onCreate(savedInstanceState);setContentView(R.layout.activity_main4);ApplicationContextHookHelper.hook();findViewById(R.id.btn).setOnClickListener(new View.OnClickListener() {@Overridepublic void onClick(View v) {startActivityByApplicationContext();}});}private void startActivityByApplicationContext() {Intent i = new Intent(Main4Activity.this, Main5Activity.class);i.setFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK);getApplicationContext().startActivity(i);} }效果
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OK,第二種啟動(dòng)方式，我們也可以加入自己的邏輯了.hook成功！
4. 目前方案弊端分析
啟動(dòng)方式1的hook: 只是在針對(duì)單個(gè)Activity類，來(lái)進(jìn)行hook,多個(gè)Activity則需要寫多次，或者寫在BaseActivity里面.
啟動(dòng)方式2的hook:可以針對(duì)全局進(jìn)行hook，無(wú)論多少個(gè)Activity，只需要調(diào)用一次ApplicationContextHookHelper.hook();函數(shù)即可,但是，它只能針對(duì) getApplicationContext().startActivity(i); 普通的Activity.startActivity則不能起作用.
那么有沒(méi)有一種完全體的解決方案：能夠在全局起作用，并且可以在兩種啟動(dòng)方式下都能hook.
回顧之前的兩張代碼索引結(jié)論圖,會(huì)發(fā)現(xiàn)，兩種啟動(dòng)Activity的方式，最終都被執(zhí)行到了 AMS內(nèi)部,
下一步，嘗試hook AMS.
5. 最終解決方案
代碼索引： 基于SDK 28 ~ android9.0
下方紅框標(biāo)記的部分，就是取得AMS（ActivityManagerService實(shí)例）的代碼.
image.png
如果可以在系統(tǒng)接收到AMS實(shí)例之前，把他截了，是不是就可以達(dá)到我們的目的？
進(jìn)去看看getService的代碼：
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真正的AMS實(shí)例來(lái)自一個(gè)Singleton單例輔助類的create()方法，并且這個(gè)Singleton單例類，提供get方法，獲得真正的實(shí)例.
image.png
那么，我們從這個(gè)單例中，就可以獲得系統(tǒng)當(dāng)前的 AMS實(shí)例，將它取出來(lái)，然后保存.
OK,確認(rèn)：
hook對(duì)象： ActivityManager的IActivityManagerSingleton成員 變量?jī)?nèi)的 單例 mInstance.
hook對(duì)象的持有者：ActivityManager的IActivityManagerSingleton成員變量
那么，動(dòng)手：
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//1.把hook的對(duì)象取出來(lái)保存//矮油，靜態(tài)的耶，開(kāi)心.Class<?> ActivityManagerClz = Class.forName("android.app.ActivityManager");Method getServiceMethod = ActivityManagerClz.getDeclaredMethod("getService");final Object IActivityManagerObj = getServiceMethod.invoke(null);//OK，已經(jīng)取得這個(gè)系統(tǒng)自己的AMS實(shí)例?
//2.現(xiàn)在創(chuàng)建我們的AMS實(shí)例//由于IActivityManager是一個(gè)接口，那么我們可以使用Proxy類來(lái)進(jìn)行代理對(duì)象的創(chuàng)建// 結(jié)果被擺了一道，IActivityManager這玩意居然還是個(gè)AIDL，動(dòng)態(tài)生成的類，編譯器還不認(rèn)識(shí)這個(gè)類，怎么辦？反射咯Class<?> IActivityManagerClz = Class.forName("android.app.IActivityManager");Object proxyIActivityManager = Proxy.newProxyInstance(Thread.currentThread().getContextClassLoader(), new Class[]{IActivityManagerClz}, new InvocationHandler() {@Overridepublic Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {//proxy是創(chuàng)建出來(lái)的代理類，method是接口中的方法，args是接口執(zhí)行時(shí)的實(shí)參if (method.getName().equals("startActivity")) {Log.d("GlobalActivityHook", "全局hook 到了 startActivity");}return method.invoke(IActivityManagerObj, args);}});?
//3.偷梁換柱,這里有點(diǎn)糾結(jié)，這個(gè)實(shí)例居然被藏在了一個(gè)單例輔助類里面Field IActivityManagerSingletonField = ActivityManagerClz.getDeclaredField("IActivityManagerSingleton");IActivityManagerSingletonField.setAccessible(true);Object IActivityManagerSingletonObj = IActivityManagerSingletonField.get(null);//反射創(chuàng)建一個(gè)Singleton的classClass<?> SingletonClz = Class.forName("android.util.Singleton");Field mInstanceField = SingletonClz.getDeclaredField("mInstance");mInstanceField.setAccessible(true);mInstanceField.set(IActivityManagerSingletonObj, proxyIActivityManager);使用方法:老樣子，在你自己的Activity onCreate里面加入GlobalActivityHookHelper.hook();
運(yùn)行起來(lái)，預(yù)期結(jié)果應(yīng)該是：能夠在logcat中看到日志 ：
GlobalActivityHook - 全局hook 到了 startActivity;
但是，你運(yùn)行起來(lái)可能看不到這一行。
如果你看不到這個(gè)日志，那么原因就是：
程序報(bào)錯(cuò)了,
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報(bào)錯(cuò)啦！
沒(méi)有這樣的方法，怎么回事?
debug找原因：
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為什么會(huì)沒(méi)有g(shù)etService這個(gè)方法！？
查看了我當(dāng)前設(shè)備的系統(tǒng)版本號(hào)
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居然是23版本，6.0.
所以，恍然大悟，我們寫的hook代碼并沒(méi)有兼容性，遇到低版本的設(shè)備，就失靈了.
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解決方案:
1.找到SDK 23的源碼
（注意，前方有坑，androidStudio，你如果直接把combileSDK改成23.會(huì)出現(xiàn)很多位置問(wèn)題，所以不建議這么做. 但是我們一定要看SDK 23的源碼，怎么辦？
- .在線查看源碼 - https://www.androidos.net.cn/sourcecode ;
- 從谷歌官網(wǎng)下載SDK 23的源碼，然后用SourceInsight查看）
2.查看getService方法不存在的原因，兩個(gè)版本28 和 23，在這一塊代碼上有什么不同.
3.改造 GlobalActivityHookHelper.java ，判定當(dāng)前設(shè)備的系統(tǒng)版本號(hào)，讓它可以兼容所有版本.
按照上面的步驟：
我發(fā)現(xiàn)SDK 23里面：
Instrumentation類的 execStartActivitiesAsUser(Context who, IBinder contextThread, IBinder token, Activity target, Intent[] intents, Bundle options, int userId)方法里，獲取AMS實(shí)例的方式完全不同.
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它是使用 ActivityManagerNative.getDefault()來(lái)獲得的，繼續(xù)往下找，看看有沒(méi)有什么不同。
進(jìn)去ActivityManagerNative 找找看：
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?image.png
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OK，找到了區(qū)別，確定結(jié)論：SDK 28和23在這塊代碼上的區(qū)別就是：
獲得AMS實(shí)例的類名和方法名都不同.另外，查了度娘之后發(fā)現(xiàn)，這個(gè)變化是在SDK 26版本修改的，所以26和26以后，ActivityManager.getService()來(lái)獲取，26以前，用ActivityManagerNative.getDefault()來(lái)獲得
調(diào)整當(dāng)前的hook方法，修改為下面這樣：
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public class GlobalActivityHookHelper {//設(shè)備系統(tǒng)版本是不是大于等于26private static boolean ifSdkOverIncluding26() {int SDK_INT = Build.VERSION.SDK_INT;if (SDK_INT > 26 || SDK_INT == 26) {return true;} else {return false;}}public static void hook() {try {Class<?> ActivityManagerClz;final Object IActivityManagerObj;if (ifSdkOverIncluding26()) {ActivityManagerClz = Class.forName("android.app.ActivityManager");Method getServiceMethod = ActivityManagerClz.getDeclaredMethod("getService");IActivityManagerObj = getServiceMethod.invoke(null);//OK，已經(jīng)取得這個(gè)系統(tǒng)自己的AMS實(shí)例} else {ActivityManagerClz = Class.forName("android.app.ActivityManagerNative");Method getServiceMethod = ActivityManagerClz.getDeclaredMethod("getDefault");IActivityManagerObj = getServiceMethod.invoke(null);//OK，已經(jīng)取得這個(gè)系統(tǒng)自己的AMS實(shí)例}//2.現(xiàn)在創(chuàng)建我們的AMS實(shí)例//由于IActivityManager是一個(gè)接口，那么其實(shí)我們可以使用Proxy類來(lái)進(jìn)行代理對(duì)象的創(chuàng)建// 結(jié)果被擺了一道，IActivityManager這玩意居然還是個(gè)AIDL，動(dòng)態(tài)生成的類，編譯器還不認(rèn)識(shí)這個(gè)類，怎么辦？反射咯Class<?> IActivityManagerClz = Class.forName("android.app.IActivityManager");Object proxyIActivityManager = Proxy.newProxyInstance(Thread.currentThread().getContextClassLoader(), new Class[]{IActivityManagerClz}, new InvocationHandler() {@Overridepublic Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {//proxy是創(chuàng)建出來(lái)的代理類，method是接口中的方法，args是接口執(zhí)行時(shí)的實(shí)參if (method.getName().equals("startActivity")) {Log.d("GlobalActivityHook", "全局hook 到了 startActivity");}return method.invoke(IActivityManagerObj, args);}});//3.偷梁換柱,這里有點(diǎn)糾結(jié)，這個(gè)實(shí)例居然被藏在了一個(gè)單例輔助類里面Field IActivityManagerSingletonField;if (ifSdkOverIncluding26()) {IActivityManagerSingletonField = ActivityManagerClz.getDeclaredField("IActivityManagerSingleton");} else {IActivityManagerSingletonField = ActivityManagerClz.getDeclaredField("gDefault");}IActivityManagerSingletonField.setAccessible(true);Object IActivityManagerSingletonObj = IActivityManagerSingletonField.get(null);Class<?> SingletonClz = Class.forName("android.util.Singleton");//反射創(chuàng)建一個(gè)Singleton的classField mInstanceField = SingletonClz.getDeclaredField("mInstance");mInstanceField.setAccessible(true);mInstanceField.set(IActivityManagerSingletonObj, proxyIActivityManager);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}} }再次嘗試：
image.png
成功，實(shí)現(xiàn)了全局范圍內(nèi)的startActivity動(dòng)作的hook.
6. HOOK開(kāi)發(fā)可能的坑
1. androidStudio閱讀源碼很多類無(wú)法索引，這是因?yàn)橛幸恍╊愂?#64;hide的，無(wú)法Ctrl點(diǎn)進(jìn)去，
解決方案：Ctrl+shift+R 輸入類名，手動(dòng)進(jìn)入.
2.androidStudio閱讀源碼直接報(bào)紅 ：或者一些是AIDL動(dòng)態(tài)生成的接口，無(wú)法直接查看,比IActivityManager. ，
解決方案：這種接口不用管它，如果非要用到它，那就使用本類的包名+IActivityManager作為全限定名，去反射創(chuàng)建它.
3. hook開(kāi)發(fā)，是學(xué)習(xí)源碼思想，改變?cè)创a執(zhí)行流程,所以，在多個(gè)版本的設(shè)備上運(yùn)行，很容易發(fā)生不兼容的情況.
解決方案：找到不兼容的設(shè)備版本，根據(jù)報(bào)的異常，參照源碼的版本變遷做出相應(yīng)的兼容性改動(dòng).
結(jié)語(yǔ)
歷時(shí)3天，忙里偷閑，總算是寫完了.
喜歡的客官幫忙點(diǎn)個(gè)贊哦，你們的鼓勵(lì)是我最大的動(dòng)力，以后還會(huì)更新更多干貨.
最后~本文的代碼Demo奉上.
作者：波瀾步驚
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總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的手把手讲解 Android Hook-Activity的启动流程的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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