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[操作系统][实践] Android5.1.1源码


[实践] Android5.1.1源码 - 让某个APP以解释执行模式运行
 
作者:寻禹@阿里聚安全

 

前言

本文的实践修改了Android5.1.1的源码。

本文只简单的讲了一下原理。在“实践”一节讲了具体做法。

本文的内容涉及Art模式下dex加载的知识,想要详细了解这部分知识可以去看老罗的文章: 

Android运行时ART简要介绍和学习计划 

Android运行时ART加载OAT文件的过程分析 

Android运行时ART加载类和方法的过程分析 

Android运行时ART执行类方法的过程分析

 

本文的内容涉及zygote,如果不知道zygote是什么,或者好奇zygote如何启动,可以去看老罗的文章: 
Android系统进程Zygote启动过程的源代码分析

 

老罗的文章分析的是Android2.3的源码,所以下面提到的与zygote有关的函数在老罗的文章里面可能没有,如果想要对下面提到的与zygote有关的函数有一个简单的了解可以看我的文章:Android5.1.1源码 - zygote fork出的子进程如何权限降级

 

原理简介


怎么才能让方法解释执行

在函数ClassLinker::LinkCode中会链接dex中的方法代码,这个函数的定义在文件”art/runtime/class_linker.cc”中,下面是它的源码(这里只列出了与本文有关的部分):


在这个函数中调用了NeedsInterpreter函数判断当前方法是否要解释执行,如果返回值为true,即局部变量enter_interpreter被赋值为true,那么调用ArtMethod类中的SetEntryPointFromQuickCompiledCode函数并将GetQuickToInterpreterBridge()的返回值传入,GetQuickToInterpreterBridge()函数返回用于解释执行的函数的入口地址,这个入口函数解释执行dex中的方法。

 

那么现在来看看NeedsInterpreter函数,这个函数的定义在文件”art/runtime/class_linker.cc”中,下面是它的源码:

 

当”Runtime::Current()->GetInstrumentation()->InterpretOnly()”返回true且不是本地方法和代理方法,那么这个函数就会返回true,否则返回false。

 

InterpretOnly函数是Instrumentation类的成员函数,它的函数定义在文件”art/runtime/instrumentation.h”中,下面是它的源码:

interpret_only_是类Instrumentation的成员变量,是布尔类型。可以发现InterpretOnly函数仅仅是将”interpret_only_”返回,如果将interpret_only_设置为true,那么根据上文分析,所有“非本地且非代理”方法都将被解释执行。

 

那么如何将interpret_only_设置为true哪,在Instrumentation类中有一个ForceInterpretOnly函数,下面是这个函数的源码:

 

这个函数是Instrumentation类的公有成员函数,所以直接调用这个函数即可将interpret_only_设置为true。

 

这里有一个问题,将interpret_only_设置为true,那么“非本地且非代理”方法在链接代码时都将被设置成解释执行,那么会不会影响到其他的APP进程?不会,因为ClassLinker::LinkCode函数对方法的链接是在APP进程的内存中进行的,所以这个操作并不会影响到其他进程。

这里进行一个小节,当执行”Runtime::Current()->GetInstrumentation()->ForceInterpretOnly()”语句时,会把Instrumentation对象的interpret_only_成员变量设置为true。那么当方法是“非本地且非代理”方法时,NeedsInterpreter函数将返回true,那么在ClassLinker::LinkCode函数中会将这个方法设置为解释执行。

如果要将APP中所有方法都设置为解释执行,那么就需要在链接APP的dex中的方法代码之前执行”Runtime::Current()->GetInstrumentation()->ForceInterpretOnly()”语句。

调用ForceInterpretOnly函数的时机

我的办法是在EnableDebugFeatures函数中调用ForceInterpretOnly函数,在这一节中会先说明Android如何执行到EnableDebugFeatures函数,然后会说明在EnableDebugFeatures函数中调用ForceInterpretOnly函数的好处。

所有的Android应用进程都是zygote fork出来的,fork APP进程时的函数调用路径:

调用完ForkAndSpecializeCommon函数后APP进程就被fork出来了。

 

ForkAndSpecializeCommon函数定义在文件”frameworks/base/core/jni/com_android_internal_os_Zygote.cpp”中,下面它的源码:

gCallPostForkChildHooks是一个全局变量,它在com_android_internal_os_Zygote.cpp文件的register_com_android_internal_os_Zygote函数中被初始化。

env->CallStaticVoidMethod(…)语句调用了Java方法”Zygote.callPostForkChildHooks”。

 

下面是Zygote.callPostForkChildHooks方法的源码,这个方法在文件”frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/Zygote.java”中:

 

VM_HOOKS是Zygote类的成员变量,下面是它的定义:

 

VM_HOOKS.postForkChild调用的就是ZygoteHooks类中的成员方法postForkChild,这个方法在文件”libcore/dalvik/src/main/java/dalvik/system/ZygoteHooks.java”中,下面是它的源码:

 

这个方法中调用了native函数nativePostForkChild,nativePostForkChild函数的C层代码在文件”/home/sowuy/android/system/art/runtime/native/dalvik_system_ZygoteHooks.cc”中,下面是它的源码:

 

我将在EnableDebugFeatures函数中调用ForceInterpretOnly函数,原因有三点:

  1. EnableDebugFeatures函数参数接收的是一个标志,我可以设置一个新的标志位用来表示是否需要调用ForceInterpretOnly函数。
  2. 每次APP启动的时候都会执行EnableDebugFeatures函数。
  3. EnableDebugFeatures函数被调用的时机好,它运行在fork出的APP进程中,并且在链接APP的dex中的方法前被调用。

 

实践

修改Zygote.java中的代码

Zygote.java文件的位置是:frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/Zygote.java,在Zygote类中添加一个成员变量:

 

在Zygote类forkAndSpecialize方法的开始部分添加下面的代码:

 

修改dalvik_system_ZygoteHooks.cc中的代码

dalvik_system_ZygoteHooks.cc文件的位置是:art/runtime/native/dalvik_system_ZygoteHooks.cc,修改这个文件中的EnableDebugFeatures函数的代码。

向这个函数中添加下面的代码:


 

下面是对这个函数修改后的完整代码:

 

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