android hook 框架 xposed 如何实现注入

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Android dalvik挂钩-Xposed框架如何实现注入

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前面分析的adbi框架和libinject都是使用so注入的方式，实现将指定代码装入目标进程，这种方式有几个特点：

1. 是动态的，需要目标进程已经启动

2. 无法影响全局，比如注入A进程挂钩里边libc.so的open函数，此时，B进程使用的libc.so的open函数还是老函数，linux系统通过COW机制，在你注入A进程并执行对open的挂钩的时候，拷贝了新的页面，放入新的函数。如果要影响全局，应该注入到类似 Zygote 这样的进程，且应该在zygote进程启动之后马上注入，这样后续zygote进程生成子进程时就能使用挂钩后的函数

3. 需要依赖ptrace机制，某些情况下，目标进程无法被执行ptrace,则这种方式会失效

这一篇我们分析另外一种方式，是著名的xposed框架使用的方式，不需要动态注入，而是直接替换android系统的一个可执行程序。

一，android应用层进程启动最初始的几步

linux系统装载并初始化各个子系统完毕后，执行第一个应用层程序init, android 的 init 程序是自己定制的，与其它linux发行版不一样，它同样会解析并执行 init.rc 配置文件。其中，有一步如下，调用 app_process 程序启动 zygote 进程，xposed 替换的就是这个  /system/bin/app_process 程序

system/core/rootdir/init.rc

service zygote /system/bin/app_process -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server
    class main
    socket zygote stream  root system
    onrestart write /sys/android_power/request_state wake
    onrestart write /sys/power/state on
    onrestart restart media
    onrestart restart netd

android\frameworks\base\cmds\app_process\app_main.cpp  : main 函数

  if (zygote) {
        runtime.start("com.android.internal.os.ZygoteInit",
                startSystemServer ? "start-system-server" : "");
    } else if (className) {
        // Remainder of args get passed to startup class main()
        runtime.mClassName = className;
        runtime.mArgC = argc - i;
        runtime.mArgV = argv + i;
        runtime.start("com.android.internal.os.RuntimeInit",
                application ? "application" : "tool");
    } else {

app_process 是native世界进入java世界的入口，它初始化了虚拟机的执行时环境，并根据不同的参数，调用 com.android.internal.os.ZygoteInit 或者 com.android.internal.os.RuntimeInit 这两个java类的main函数，如果是前者，则进入的 zygote 的世界。

Xposed\app_main.cpp : main 函数

if (zygote) {
        runtime.start(keepLoadingXposed ? XPOSED_CLASS_DOTS : "com.android.internal.os.ZygoteInit",
                startSystemServer ? "start-system-server" : "");
    } else if (className) {
        // Remainder of args get passed to startup class main()
        runtime.mClassName = className;
        runtime.mArgC = argc - i;
        runtime.mArgV = argv + i;
        runtime.start(keepLoadingXposed ? XPOSED_CLASS_DOTS : "com.android.internal.os.RuntimeInit",
                application ? "application" : "tool");
    } else {

#define XPOSED_CLASS_DOTS "de.robv.android.xposed.XposedBridge"

与标准流程不一样的地方，如果检测到android版本支持xposed且已经安装了Xposed，则 runtime.start 启动的是  de.robv.android.xposed.XposedBridge 的main函数，进入了 xposed 的世界

xposedbridge.java

private static void main(String[] args) {
        // the class the VM has been created for or null for the Zygote process
        String startClassName = getStartClassName();

        // initialize the Xposed framework and modules
        try {
            // initialize log file
            try {
                logFile = new File(BASE_DIR + "log/error.log");
                if (startClassName == null && logFile.length() > MAX_LOGFILE_SIZE_SOFT)
                    logFile.renameTo(new File(BASE_DIR + "log/error.log.old"));
                logWriter = new PrintWriter(new FileWriter(logFile, true));
                logFile.setReadable(true, false);
                logFile.setWritable(true, false);
            } catch (IOException ignored) {}

            String date = DateFormat.getDateTimeInstance().format(new Date());
            determineXposedVersion();
            log("-----------------\n" + date + " UTC\n"
                    + "Loading Xposed v" + XPOSED_BRIDGE_VERSION
                    + " (for " + (startClassName == null ? "Zygote" : startClassName) + ")...");
            if (startClassName == null) {
                // Zygote
                log("Running ROM '" + Build.DISPLAY + "' with fingerprint '" + Build.FINGERPRINT + "'");
            }

            if (initNative()) {
                if (startClassName == null) {
                    // Initializations for Zygote
                    initXbridgeZygote();
                }

                loadModules(startClassName);
            } else {
                log("Errors during native Xposed initialization");
            }
        } catch (Throwable t) {
            log("Errors during Xposed initialization");
            log(t);
            disableHooks = true;
        }

        // call the original startup code
        if (startClassName == null)
            ZygoteInit.main(args);
        else
            RuntimeInit.main(args);
    }

xposedbridge 类先初始化xposed需要的环境，然后加载注册到xposed框架里的 xposed 模块，这一步执行完后，所以 xposed 对虚拟机的挂钩已经完成，mian 函数最后，执行  ZygoteInit.main 或者 RuntimeInit.main ,  进入正常的流程

从这里可以看出，xposed 对虚拟机的注入采用的是比动态注入更优雅的方式，有几个特点：

1. 由于替换了 app_process ，替换后的app_process 肯定是先启动 xposed 然后再进入 zygote ，而其他app都是 zygote 创建的，这样xposed 的挂钩一定的全局性的，所有app都会被影响

2. 只需要安装xposed时拥有root权限以替换系统的 app_process , 之后不再需要root权限，而前面采用 so动态注入的方式，每次要挂钩都需要注入，每次注入zygote 都需要root权限

3. 不需要依赖 ptrace 等机制