Xposed框架原理深入研究

Xposed框架核心思想在于将java层普通函数注册成本地JNI方法，以此来变相实现hook机制（放在文章开头的话很重要哦，记住！）。

Xposed框架的技术核心建立在Jvm原生的JNI机制之上，为了对Xposed框架进行深入分析，同时方便大家理解，我们从以下三个问题着手：

1.Dalvik虚拟机在执行java层代码时如何识别JNI方法？

2.怎样才能将java层普通方法注册成JNI方法？

3.Xposed框架做了什么？

有疑问，那就一个一个来解决吧。

第一个问题：Dalvik虚拟机在执行java层代码时如何识别JNI方法？

先来了解一下类的加载过程：当一个类第一次被使用到时，这个类的字节码会被加载到内存，并且只会回载一次。在这个被加载的字节码的入口维持着一个该类所有方法描述符的list，这些方法描述符包含这样一些信息：
（1）方法代码存于何处，
（2）它有哪些参数，
（3）方法的描述符（public、native之类），etc...
如果一个方法描述符内有native，这个描述符块将有一个指向该方法的实现的指针。下面来看看方法描述符的样子。

注意：方法描述符实际上是一个结构体!

主要到上面的accessFlags了吗，它标记着该方法的类型，public、native等等，所以，要是想把一个方法注册成本地方法，这个标记是必须要改的！

我们知道了accessFlags的作用还不够的，最好还是再了解一下它在执行过程中是怎么发挥作用的，追本溯源吗！

这里简要的描述一下Dalvik虚拟机执行代码基本过程：

一个类在执行之前先会被装载，之后要进行字节码验证（dvmVerifyCodeFlow（），感兴趣的去查查源码），检验完成之后虚拟机会紧接着调用FindClass()来查找并装载main的方法类。此后JNIEnv类调用成员函数CallStaticVoidMethod执行main方法，程序开始运行。来看下面这张函数调用流程图。

找到应用的入口函数（main），依次调用执行。

最终会调用到dvmCallMethodV这个方法，下面是这个方法的实现。

调用了一个关键的函数dvmIsNativeMethod，这个方法的作用就是判断函数的类型，通过比对方法描述符中的accessFlags与ACC_NATIVE（常量）是否相等来识别该方法是否是NATIVE方法。如下图。

我们现在已经了解了java层方法执行的流程，以及识别Native方法的机理，下面就来具体研究一下如何将一个普通方法注册成一个Native方法。

第二个问题：怎样才能将java层普通方法注册成JNI方法？

上面是xposed.cpp中将普通方法注册为NATIVE方法时所执行的关键一步。将method描述符中的accessFlags修改为NATIVE方法FLAG.

nativeFunc存储该方法实际调用的本地方法的执行位置（注意，考虑到跨平台的问题这里存储的可能是JNIbridge代码执行的位置，在分析xpose框架时暂不需要关注此细节，有Dalvik自行处理），将要hook的java层方法注册成本地方法，Native层方法统一的入口点设置为xposedCallHander。继续往下看。

insns存储该方法真实执行地址（没有注册成Native方法前的执行位置）。

为注册的nativeFunc方法参数列表分配的空间，与java自带方法的等大小即可。

上面两个问题都弄清楚了，下面该来具体研究一下Xposed框架具体做了什么工作。

第三个问题：：Xposed框架做了什么？

Xposed修改了app_process程序，在执行第一个java程序（com.android.internal.os.ZygoteInit）之前进行截获,改变执行流程，进入到自身的main函数体内，这部分java层代码都写在了XposedBridge.jar中。执行的入口点在XposedBridge.jar包中的XposedBridge.java。main函数执行体内主要完成了下面四个部分功能，我们来逐条研究。

initNative是本地方法，完成了Xposed框架的初始化工作。
为了方便Xpsoed框架的native方法对上层java方法的调用，在该部分对相关native方法进行了初始化工作。刚才提到的native层方法xposedCallHander回调的handleHookedMethod真正实现体就放在java层。同时将invokeOriginalMethodNative注册为本地方法，初始化了hook资源文件时用到的对象等。

比较重要。

initXbridgeZygote()主要hook了几个涉及到应用进程创建、启动的关键类。新的应用进程创建时会调用这几个类的特定方法（调用其中的一种，与应用进程创建模式有关系），Xposed框架通过截获应用进程创建时的相关信息来决定对其处理逻辑（是否加载开发人员所写的hook模块，有感兴趣的应用，如微信、相机等创建时，去注册hook模块中所指定的相关方法为本地方法）。

第一处，

下面一段代码是执行自定义代码的示例，

下面这几行代码是hook了xposedInstaller（Xposed框架提供给用户的管理工具）的getActiveXposedVersion方法，如果系统中的Xposed框架没有正常启动，显示的版本号不正确。

第二处，

第三处，

这一处用于处理资源文件hook。

下面在来看看main函数体内做的第三件重要的事情，读取系统中放置的hook模块。简单的说就是把hook模块随便找个地方丢进去，然后把该模块的路径写进conf/modules.list中就可以了。

•读取“conf/modules.list”文件中写入的apk名称。

•从每一个apk中读取其“/assets/xposed_init”文件中声明的hook主模块类的名称。

•classLoader加载各hook主模块类。

•判断加载的类属于哪一种类别。

•判断加载的类属于哪一种类别，根据类别调用不同的处理方法。

共有三种，常用的IXposedHookLoadPackage

Xposed框架加载完毕后执行将执行权还给com.android.internal.os.ZygoteInit，完成正常的系统启动流程。Xposed框架加载完毕，系统正常启动。

最后，简单总结一下，Xposed框架执行流程：

•创建新应用，获取包名等信息。

•调用XC_LoadPackage.callAll，依次执行各hook模块的代码。

•如果有包名匹配的hook模块，则注册模块中要hook的方法为本地方法。

•当该方被调用的时候，转移到本地xposedCallHandler。

•xposedCallHandler回调上层handlerHookedMethod(因为加载的hook模块代码，一些变量都存储在java层)。

•handlerHookedMethod执行加载的各hook模块。

（不同hook模块可设置优先级，根据优先顺序来执行）

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