Xposed原理简介及其精简化

2018-09-09 本文已影响18人 Dean_mmm

Xposed是一个很强大的Android平台上的HOOK工具，而且作者为了方便开发者使用开发了一个APP（Xposed Installer，下文称为Installer）来使用开发者自己开发的模块。开发者安装自己的模块后需要在Installer中勾选自己的模块然后重启手机自己的模块才会起作用。但是这样有点不利于开发者测试，每次都要点开Installer操作几下尤其是还要重启就显得有点麻烦了。

读过Xposed的源码后会发现仅通过更改XposedBridge.jar的源码就可以更简便一些：
1. 不需重启手机
2. 不需操作Installer这个App，且不用安装hook模块，只需push到手机即可

首先需要下载源码，rovo89链接里面有Xposed所有源码，我们只需要下载XposedBridge就好。原版的Xposed并不适用于三星手机，wanam改过的Xposed可以用，所以如果是三星手机的话就下载wanam的。

1. Xposed原理简介

现在安装Xposed比较方便，因为Xposed作者开发了一个Xposed Installer App，下载后按照提示傻瓜式安装（前提是root手机）。其实它的安装过程是这个样子的：首先探测手机型号，然后按照手机版本下载不同的刷机包，最后把Xposed刷机包刷入手机重启就好。刷机包下载里面有所有版本的刷机包。
刷机包解压打开里面的问件构成是这个样子的：

META-INF/    里面有文件配置脚本 flash-script.sh 配置各个文件安装位置。
system/bin/   替换zygote进程等文件
system/framework/XposedBridge.jar jar包位置
system/lib system/lib64 一些so文件所在位置
xposed.prop xposed版本说明文件

所以安装Xposed的过程就上把上面这些文件放到手机里相同文件路径下。
通过查看文件安装脚本发现：
system/bin/下面的文件替换了app_process等文件，app_process就是zygote进程文件。所以Xposed通过替换zygote进程实现了控制手机上所有app进程。因为所有app进程都是由Zygote fork出来的。
Xposed的基本原理是修改了ART/Davilk虚拟机，将需要hook的函数注册为Native层函数。当执行到这一函数是虚拟机会优先执行Native层函数，然后再去执行Java层函数，这样完成函数的hook。如下图：

Xposed HOOK 原理
通过读Xposed源码发现其启动过程：

手机启动时init进程会启动zygote这个进程。由于zygote进程文件app_process已被替换，所以启动的时Xposed版的zygote进程。
Xposed_zygote进程启动后会初始化一些so文件（system/lib system/lib64），然后进入XposedBridge.jar中的XposedBridge.main中初始化jar包完成对一些关键Android系统函数的hook。
Hook则是利用修改过的虚拟机将函数注册为native函数。
然后再返回zygote中完成原本zygote需要做的工作。
这只是在宏观层面稍微介绍了下Xposed，要想详细了解需要读它的源码了。下面两篇写的挺好，要想深入理解的可以看看。
Android Hook框架Xposed原理与源代码分析
 深入理解Android之Xposed详解

2. Xposed精简化

上面稍微介绍了下它的原理，下面就介绍如何精简化Xposed。下面只修改了XposedBridge.jar包中的XposedBridge.java这个文件，修改完重新Build apk然后把apk重命名为XposedBridge.jar然后替换刷机包中的jar包，刷入手机即可。

2.1 取消重启手机

看下XposedBridge.jar的源码
代码文件de.robv.android.xposed.XposedBridge.java

    protected static void main(String[] args) {
        // Initialize the Xposed framework and modules
        try {
            if (!hadInitErrors()) {
                initXResources();

                SELinuxHelper.initOnce();
                SELinuxHelper.initForProcess(null);

                runtime = getRuntime();
                XPOSED_BRIDGE_VERSION = getXposedVersion();

                if (isZygote) {
                    XposedInit.hookResources();
                    XposedInit.initForZygote();
                }
               //修改时需注释下面这行代码
                XposedInit.loadModules();//*********load hook 模块*******************
            } else {
                Log.e(TAG, "Not initializing Xposed because of previous errors");
            }
        } catch (Throwable t) {
            Log.e(TAG, "Errors during Xposed initialization", t);
            disableHooks = true;
        }

        // Call the original startup code
        if (isZygote) {  //****代码修改位置****           
            ZygoteInit.main(args);
        } else {
            RuntimeInit.main(args);
        }
    }

注意上面的XposedInit.loadModules()这个函数，这个函数的作用就是load hook模块到进程中。
因为zygote启动时先跑到java层XposeBridge.main中，在main里面有一步操作是将hook模块load进来，模块加载到zygote进程中，zygote fork所有的app进程里面也有这个hook模块，所以这个模块可以hook任意app。（编写hook模块的第一步就是判断当前的进程名字，如果是要hook的进程就hook，不是则返回）。
所以修改模块后，要将模块重新load zygote里面必须重启zygote，要想zygote重启就要重启手机了。
所以修改的逻辑是不把模块load到zygote里面，而是load到自己想要hook的进程里面，这样修改模块后只需重启该进程即可。
在上面代码的代码修改位置添加如下代码,并将上面XposedInit.loadModules()注释掉即可。

      if (isZygote) {
            XposedHelpers.findAndHookMethod("com.android.internal.os.ZygoteConnection", BOOTCLASSLOADER, "handleChildProc",
                    "com.android.internal.os.ZygoteConnection.Arguments",FileDescriptor[].class,FileDescriptor.class,
                    PrintStream.class,new XC_MethodHook() {

                        @Override
                        protected void afterHookedMethod(MethodHookParam param) throws Throwable {
                            // TODO Auto-generated method stub
                            super.afterHookedMethod(param);
                            String processName = (String) XposedHelpers.getObjectField(param.args[0], "niceName");
                            String coperationAppName = "指定进程名称如：com.android.settings";
                            if(processName != null){
                                if(processName.startsWith(coperationAppName)){
                                    log("--------Begin Load Module-------");
                                    XposedInit.loadModules()
                                }
                            }
                        }

                    });
            ZygoteInit.main(args);
        } else {
            RuntimeInit.main(args);
        }

2.2 取消操作Installer APP

通过读Install App的源码发现其实勾选hook模块其实app就是把模块的apk位置写到一个文件里，等load模块时会读取这个文件，从这个文件中的apk路径下把apk load到进程中。
看下loadmodules的源码

XposedInit.java
/**
     * Try to load all modules defined in <code>BASE_DIR/conf/modules.list</code>
     */
    /*package*/ static void loadModules() throws IOException {
        final String filename = BASE_DIR + "conf/modules.list";
        BaseService service = SELinuxHelper.getAppDataFileService();
        if (!service.checkFileExists(filename)) {
            Log.e(TAG, "Cannot load any modules because " + filename + " was not found");
            return;
        }

        ClassLoader topClassLoader = XposedBridge.BOOTCLASSLOADER;
        ClassLoader parent;
        while ((parent = topClassLoader.getParent()) != null) {
            topClassLoader = parent;
        }

        InputStream stream = service.getFileInputStream(filename);
        BufferedReader apks = new BufferedReader(new InputStreamReader(stream));
        String apk;
        while ((apk = apks.readLine()) != null) {
            loadModule(apk, topClassLoader);
        }
        apks.close();
    }

apk配置文件就是installer app文件路径下的conf/modules.list这个文件data/data/de.robv.android.xposed.installer/conf/modules.list
或者data/user_de/0/de.robv.android.xposed.installer/conf/modules.list（不同手机版本位置不同）
所以我们改下，直接给他个确定的apk路径及名称。就定为/data/local/tmp/module.apk。
所以再把之前的代码改成如下的样子就好了

 if (isZygote) {
            XposedHelpers.findAndHookMethod("com.android.internal.os.ZygoteConnection", BOOTCLASSLOADER, "handleChildProc",
                    "com.android.internal.os.ZygoteConnection.Arguments",FileDescriptor[].class,FileDescriptor.class,
                    PrintStream.class,new XC_MethodHook() {

                        @Override
                        protected void afterHookedMethod(MethodHookParam param) throws Throwable {
                            // TODO Auto-generated method stub
                            super.afterHookedMethod(param);
                            String processName = (String) XposedHelpers.getObjectField(param.args[0], "niceName");
                            String coperationAppName = "指定进程名称如：com.android.settings";
                            if(processName != null){
                                if(processName.startsWith(coperationAppName)){
                                    log("--------Begin Load Module-------");
                                    String path = "/data/local/tmp/module.apk";
                                    //注意由loadModules换成了loadModule，记得改
                                    XposedInit.loadModule(path, BOOTCLASSLOADER);

                                }
                            }
                        }

                    });
            ZygoteInit.main(args);
        } else {
            RuntimeInit.main(args);
        }

所以每次修改模块后直接修改名字为module.apk然后push到/data/local/tmp/下，然后重启app就好。

Xposed原理简介及其精简化

1. Xposed原理简介

2. Xposed精简化

2.1 取消重启手机

2.2 取消操作Installer APP

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