[实践] Android5.1.1源码 - 让某个APP以解释执行模式运行

[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。

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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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