Android 开发高手课 课后练习（6 ~ 8，12，17，19）

接着上篇 Android 开发高手课 课后练习（1 ~ 5），今天练习6~8，12，17，19这六节内容（主要针对有课后sample练习的），相比1至5轻松了很多。

Chapter06

该项目展示了使用 PLTHook 技术来获取 Atrace 的日志，可以学习到systrace的一些底层机制

没有什么问题，项目直接可以运行起来。运行项目后点击开启 Atrace 日志，然后就可以在Logcat 日志中查看到捕获的日志，类似如下：

11:40:07.031 8537-8552/com.dodola.atrace I/HOOOOOOOOK: ========= install systrace hoook =========
11:40:07.034 8537-8537/com.dodola.atrace I/HOOOOOOOOK: ========= B|8537|Record View#draw()
11:40:07.034 8537-8552/com.dodola.atrace I/HOOOOOOOOK: ========= B|8537|DrawFrame
11:40:07.035 8537-8552/com.dodola.atrace I/HOOOOOOOOK: ========= B|8537|syncFrameState
    ========= B|8537|prepareTree
    ========= E
    ========= E
    ========= B|8537|eglBeginFrame
    ========= E
    ========= B|8537|computeOrdering
    ========= E
    ========= B|8537|flush drawing commands
    ========= E
11:40:07.036 8537-8552/com.dodola.atrace I/HOOOOOOOOK: ========= B|8537|eglSwapBuffersWithDamageKHR
    ========= B|8537|setSurfaceDamage
    ========= E
11:40:07.042 8537-8552/com.dodola.atrace I/HOOOOOOOOK: ========= B|8537|queueBuffer
    ========= E
11:40:07.043 8537-8552/com.dodola.atrace I/HOOOOOOOOK: ========= B|8537|dequeueBuffer
    ========= E
    ========= E
    ========= E

可以通过B|事件和E|事件是成对出现的，这样就可以计算出应用执行每个事件使用的时间。那么上面的log中View的draw()方法显示使用了9ms。

这里实现方法是使用了profilo的PLTHook来hook libc.so的 write 与 __write_chk 方法。（libc是C的基础库函数，为什么要hook这些方法，需要我们补充C、Linux相关知识）

同理 Chapter06-plus展示了如何使用 PLTHook 技术来获取线程创建的堆栈，README有详细的实现步骤介绍，我就不赘述了。

Chapter07

这个Sample是学习如何给代码加入Trace Tag, 大家可以将这个代码运用到自己的项目中，然后利用systrace查看结果。这就是所谓的systrace + 函数插桩

操作步骤：

• 使用Android Studio打开工程Chapter07
• 运行gradle task ":systrace-gradle-plugin:buildAndPublishToLocalMaven" 编译plugin插件
• 使用Android Studio单独打开工程systrace-sample-android
• 编译运行app（插桩后的class文件在目录Chapter07/systrace-sample-android/app/build/systrace_output/classes中查看）

对比一下插桩效果：

插桩前：

插桩后:

可以看到在方法执行前后插入了TraceTag，这样的话beginSection方法和endSection方法之间的代码就会被追踪。

public class TraceTag {

    @TargetApi(Build.VERSION_CODES.JELLY_BEAN_MR2)
    public static void i(String name) {
        Trace.beginSection(name);
    }

    @TargetApi(Build.VERSION_CODES.JELLY_BEAN_MR2)
    public static void o() {
        Trace.endSection();
    }
}

其实support-compat库中也有类似的一个TraceCompat，项目中可以直接使用。

然后运行项目，打开systrace：

python $ANDROID_HOME/platform-tools/systrace/systrace.py gfx view wm am pm ss dalvik app sched -b 90960 -a com.sample.systrace  -o test.log.html

补充一下上面命令的含义：

命令格式为：

python systrace.py [options] [category1] [category2] ... [categoryN]

命令	含义
gfx	Graphics
view	View System
wm	Window Manager
am	Activity Manager
pm	Package Manager
ss	System Server
dalvik	Graphics
app	Application
sched	CPU Scheduling
-b	buffer大小（单位kB)
-a	追踪应用包名
-o	输出的目标文件

对应的就是我们monitor工具的下面这个界面。

当然还有很多的命令，Systrace的具体使用可以查看这里。

最后打开生成的test.log.html文件就可以查看systrace记录：

当然，这一步我们也可以使用sdk中的monitor，效果是一样的。

使用systrace + 函数插桩的方式，我们就可以很方便的观察每个方法的耗时，从而针对耗时的方法进行优化，尤其是Application的启动优化上。

Chapter08

该项目展示了关闭掉虚拟机的 class verify 后对性能的影响。

在加载类的过程有一个 verify class 的步骤，它需要校验方法的每一个指令，是一个比较耗时的操作。这个例子就是通过 Hook 来去掉 verify 这个步骤。该例子尽量在 Dalvik 下执行，在 ART下的效果并不明显。

去除校验代码（可以参看阿里的atlas）：

	AndroidRuntime runtime = AndroidRuntime.getInstance();
    runtime.init(this.getApplicationContext(), true);
    runtime.setVerificationEnabled(false);

具体运行效果这里我就不展示了，直接运行体验就可以了。

Chapter12

通过复写Application 的getSharedPreferences替换系统SharedPreferences的实现，核心的优化在于修改了apply的实现，将多个apply方法在内存中合并，而不是多次提交。

修改SharedPreferencesImpl的apply部分如下：

		public void apply() {
			// 先调用commitToMemory()
            final MemoryCommitResult mcr = commitToMemory();

            boolean hasDiskWritesInFlight = false;
            synchronized (SharedPreferencesImpl.this) {
            	// mDiskWritesInFlight大于0说明之前已经有调用过commitToMemory()了
                hasDiskWritesInFlight = mDiskWritesInFlight > 0;
            }
            // 源码没有这层判断，直接提交。
            if (!hasDiskWritesInFlight) {
                final Runnable awaitCommit = new Runnable() {
                    public void run() {
                        try {
                            mcr.writtenToDiskLatch.await();
                        } catch (InterruptedException ignored) {
                        }
                    }
                };

                QueuedWork.add(awaitCommit);

                Runnable postWriteRunnable = new Runnable() {
                    public void run() {
                        awaitCommit.run();

                        QueuedWork.remove(awaitCommit);
                    }
                };

                SharedPreferencesImpl.this.enqueueDiskWrite(mcr, postWriteRunnable);
            }

            // Okay to notify the listeners before it's hit disk
            // because the listeners should always get the same
            // SharedPreferences instance back, which has the
            // changes reflected in memory.
            notifyListeners(mcr);
        }		

Chapter14

这个是全面解析SQLite的资料，有兴趣的可以下载看看。

Chapter17

该项目展示了如何使用 PLT Hook 技术来获取网络请求相关信息。

通过 PLT Hook，代理 Socket 相关的几个重要函数：

/**
* 直接 hook 内存中的所有so，但是需要排除掉socket相关方法本身定义的libc(不然会出现循坏)
* plt hook
*/
void hookLoadedLibs() {
    ALOG("hook_plt_method");
    hook_plt_method_all_lib("libc.so", "send", (hook_func) &socket_send_hook);
    hook_plt_method_all_lib("libc.so", "recv", (hook_func) &socket_recv_hook);
    hook_plt_method_all_lib("libc.so", "sendto", (hook_func) &socket_sendto_hook);
    hook_plt_method_all_lib("libc.so", "recvfrom", (hook_func) &socket_recvfrom_hook);
    hook_plt_method_all_lib("libc.so", "connect", (hook_func) &socket_connect_hook);
}

int hook_plt_method_all_lib(const char* exclueLibname, const char* name, hook_func hook) {
  if (refresh_shared_libs()) {
    // Could not properly refresh the cache of shared library data
    return -1;
  }

  int failures = 0;

  for (auto const& lib : allSharedLibs()) {
      if (strcmp(lib.first.c_str(), exclueLibname) != 0) {
        failures += hook_plt_method(lib.first.c_str(), name, hook);
      }
  }

  return failures;
}

运行项目，访问百度的域名https://www.baidu.com，输出如下：

17:08:28.347 12145-12163/com.dodola.socket E/HOOOOOOOOK: socket_connect_hook sa_family: 10
17:08:28.349 12145-12163/com.dodola.socket E/HOOOOOOOOK: stack:com.dodola.socket.SocketHook.getStack(SocketHook.java:13)
    java.net.PlainSocketImpl.socketConnect(Native Method)
    java.net.AbstractPlainSocketImpl.doConnect(AbstractPlainSocketImpl.java:334)
    java.net.AbstractPlainSocketImpl.connectToAddress(AbstractPlainSocketImpl.java:196)
    java.net.AbstractPlainSocketImpl.connect(AbstractPlainSocketImpl.java:178)
    java.net.SocksSocketImpl.connect(SocksSocketImpl.java:356)
    java.net.Socket.connect(Socket.java:586)
    com.android.okhttp.internal.Platform.connectSocket(Platform.java:113)
    com.android.okhttp.Connection.connectSocket(Connection.java:196)
    com.android.okhttp.Connection.connect(Connection.java:172)
    com.android.okhttp.Connection.connectAndSetOwner(Connection.java:367)
    com.android.okhttp.OkHttpClient$1.connectAndSetOwner(OkHttpClient.java:130)
    com.android.okhttp.internal.http.HttpEngine.connect(HttpEngine.java:329)
    com.android.okhttp.internal.http.HttpEngine.sendRequest(HttpEngine.java:246)
    com.android.okhttp.internal.huc.HttpURLConnectionImpl.execute(HttpURLConnection
    AF_INET6 ipv6 IP===>183.232.231.173:443
    socket_connect_hook sa_family: 1
    Ignore local socket connect
02-07 17:08:28.637 12145-12163/com.dodola.socket E/HOOOOOOOOK: respond:<!DOCTYPE html>
    <html><!--STATUS OK--><head><meta charset="utf-8"><title>百度一下,你就知道</title>

可以看到我们获取到了网络请求的相关信息。

最后，我们可以通过connect函数的hook，实现很多需求，例如：

• 禁用应用网络访问
• 过滤广告ip
• 禁用定位功能

Chapter19

使用Java Hook实现Alarm、Wakelock与GPS的耗电监控

实现原理：

根据老师提供的提示信息，动态代理对应的PowerManager、AlarmManager、LocationManager的mService实现，要拦截的方法在PowerManagerService、AlarmManagerService、LocationManagerService中。

实现核心代码：

	Object oldObj = mHostContext.getSystemService(Context.XXX_SERVICE);
	Class<?> clazz = oldObj.getClass();
	Field field = clazz.getDeclaredField("mService");
	field.setAccessible(true);

	final Object mService = field.get(oldObj);
	setProxyObj(mService);

	Object newObj = Proxy.newProxyInstance(this.getClass().getClassLoader(), mService.getClass().getInterfaces(), this);
	field.set(oldObj, newObj);

写了几个调用方法去触发，通过判断对应的方法名来做堆栈信息的输出。

输出的堆栈信息如下：

当然，强大的Studio在3.2后也有了强大的耗电量分析器，同样可以监测到这些信息，如下图（我使用的Studio版本为3.3）：

实现不足之处：

• 可能兼容性上不是特别完善（期待老师的标准答案）。

• 没有按照耗电监控的规则去做一些业务处理。

心得体会：

• 本身并不复杂，只是为了找到hook点，看了对应的Service源码耗费了一定时间，对于它们的工作流程有了更深的认识。

• 平时也很少使用动态代理，这回查漏补缺，一次用了个爽。

这个作业前前后后用了一天时间，之前作业还有一些同学提供PR，所以相对轻松些。这次没有参考，走了点弯路，不过收获也是巨大的。所以我就不细说了，感兴趣的话可以参考我的实现。

完整代码参见 Github，仅供参考。

参考

• 练习Sample跑起来 | 热点问题答疑第3期

• 练习Sample跑起来 | 热点问题答疑第4期