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[置顶] Direct-Run-Apk apk免安装直接启动原理与实现(一)

分类: android framework 研究 647人阅读 评论(3) 收藏 举报

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我想这个应该很多人探讨过,我13年的时候就把这个框架做出来了,可以直接运行80%的apk,不过本人比较懒一直没去写文章总结其中一些心得,今天给大家分享一下,

类似项目 http://git.oschina.net/lody/Direct-load-apk

首先我们来探讨一个 apk 是如何启动的,

OK,首先你得安装这个apk,然后你点击图标,结果apk就启动了,看到了画面,完成。

第一个问题:点击apk图标的时候系统做了什么事情?

打开 logcat 新建一个过滤器以 ActivityManager 为 Tag,清空logcat,点击apk图标,你可以看到下面的日志:

第一条日志是启动Activity,Intent 内容:

action=android.intent.action.MAIN

category=android.intent.category.LAUNCHER,

所以你明白了为什么你的主 Activity 需要这样配置。

第二条日志是启动进程,

所以点击apk图片后系统做了2件事情:1.启动一个进程; 2.在这个进程里启动主Activity

不过我们今天要讨论的是不安装apk启动,不安装怎么启动,总得有个入口给我吧,

是的我们需要一个宿主:想象一个文件管理器,在列表里点击 apk 直接启动,这个文件管理器就是我们的宿主,

那你非要问可以不要宿主吗?

答案是,不可以,我也没办法,没有入口你怎么去操作!

下面我们要讨论的问题是宿主如何实现 apk 直接启动功能。

第二个问题:宿主如何实现 apk 直接启动功能?

第一个问题里我们已经阐述了apk如何启动的,那么我们需要做的就是模拟系统所做的工作。

首先,启动apk启动什么,一个Activity,那么好我们从未安装的apk AndroidManifest.xml 解析出启动Activity,然后调用 startActivity 不就 ok 吗,对不起,崩溃,Activity 未在 AndroidManifest.xml 配置!

所以我们只能启动一个再宿主中已经配置的Activity,

细究Activity如何启动,抓根本,startActivity 最终实现调用的是(不要问我如何找到的,在 android.app.Instrumentation 第 1419 行)

  1. int result = ActivityManagerNative.getDefault()
  2.     .startActivity(whoThread, who.getBasePackageName(), intent,
  3.             intent.resolveTypeIfNeeded(who.getContentResolver()),
  4.             token, target != null ? target.mEmbeddedID : null,
  5.             requestCode, 0nullnull, options);

这个方法直接调到了 ActivityManagerService (AMS)系统进程,响应完后,再回到应用进程,回调到 ActivityThread 内部 Handler H:

android.app.ActivityThread line 1190

  1. case LAUNCH_ACTIVITY: {
  2.     Trace.traceBegin(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER, “activityStart”);
  3.     ActivityClientRecord r = (ActivityClientRecord)msg.obj;
  4.     r.packageInfo = getPackageInfoNoCheck(
  5.             r.activityInfo.applicationInfo, r.compatInfo);
  6.     handleLaunchActivity(r, null);
  7.     Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
  8. break;

android.app.ActivityThread  handleLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent) line:2217

android.app.ActivityThread  performLaunchActivity(ActivityClientRecord r, Intent customIntent) line:2077

  1. Activity activity = null;
  2. try {
  3.     java.lang.ClassLoader cl = r.packageInfo.getClassLoader();
  4.     activity = mInstrumentation.newActivity(
  5.             cl, component.getClassName(), r.intent);
  1. android.app.Instrumentation newActivity line 1057
  1. public Activity newActivity(ClassLoader cl, String className,
  2.         Intent intent)
  3.         throws InstantiationException, IllegalAccessException,
  4.         ClassNotFoundException {
  5.     return (Activity)cl.loadClass(className).newInstance();
  6. }

思路很简单,通过反射创建 activity 对象,注意哦这是在应用进程,聪明的你可能想到了,启动一个在宿主配置的activity,回调创建activity对象的时候换成真正的Activity对象不就OK么下面我们来探讨这个如何实现,

首先,我们启动 Activity 需要传一个 Intent 对象,AMS用来查找Activity 组件,performLaunchActivity 方法的 r 参数里面有一个 intent 对象,这个intent 就是startActivity()方法传递的(这一点非常关键),

1.使用动态代理拦截 ActivityManagerNative 的 startActivity 方法:

(至于Java动态代理技术自己百度)判断 Intent 参数,如果要启动的 Activity 是未安装的apk的,那么把他换成宿主已声明的,

  1.     private Intent makeProxy(Intent oIntent, String proxyClass) {
  2.         Intent intent = new Intent();
  3.         intent.setClassName(ApkRunner.getShellPkg(), proxyClass);
  4.         intent.putExtra(FLAG_PROXY, true);
  5.         intent.putExtra(KEY_INTENT, oIntent);
  6.         /**
  7.          * 加标志过去会导致一些莫名的问题,我们就默认给他启动一个好了 2014-4-3
  8.          */
  9. //      intent.addFlags(oIntent.getFlags());
  10.         return intent;
  11.     }

把原始的 Intent 作为一个参数存储到 Intent ,

2.拦截 ActivityThread H 的 handleMessage(Message msg)方法:

用反射替换 Handler 的 callback 对象。

H 原本的 callback 对象是 null ,所以你的 callback  -> boolean handleMessage(Message msg) 要返回 false,让系统调用原始版本。

在 LAUNCH_ACTIVITY 消息替换 (ActivityClientRecord r) r.activityInfo 和 r.intent

activityInfo 对象的作用,看这行 line 2808

r.packageInfo = getPackageInfo(aInfo.applicationInfo

这行代码创建了一个 LoadedApk 对象,这个对象非常关键,一个 apk 加载之后所有信息都保存在此对象(比如:DexClassLoader、Resources、Application),一个包对应一个对象,以包名区别,而 ActivityThread 里设计可以缓存N个LoadedApk,以包名为key存储在一个Map里。看 getPackageInfo 方法的部分代码:

  1. packageInfo =
  2.     new LoadedApk(this, aInfo, compatInfo, baseLoader,
  3.             securityViolation, includeCode &&
  4.             (aInfo.flags&ApplicationInfo.FLAG_HAS_CODE) != 0);
  5. if (includeCode) {
  6.     mPackages.put(aInfo.packageName,
  7.             new WeakReference<LoadedApk>(packageInfo));
  8. else {
  9.     mResourcePackages.put(aInfo.packageName,
  10.             new WeakReference<LoadedApk>(packageInfo));
  11. }

所以,我们需要替换 r.activityInfo ,activityInfo 使用 PackageManager getPackageArchiveInfo 创建

接下来就是 LoadedApk 几个关键对象的创建:

  • 1.ClassLoader 代码管理器

android.app.LoadedApk line 318

  1.     mClassLoader =
  2.         ApplicationLoaders.getDefault().getClassLoader(
  3.             zip, libraryPath, mBaseClassLoader);
  4. .
  5. PathClassLoader pathClassloader = new PathClassLoader(zip, parent);
  6. Trace.traceEnd(Trace.TRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER);
  7. return pathClassloader;

如果使用 PathClassLoader 去创建是不可行的,好在 android 开放了一个 DexClassloader 给我们,所以我们要在 LoadedApk 创建后用反射替换掉 mClassLoader 对象

  • 2.Resources 资源管理器

android.app.LoadedApk line 318

  1. public Resources getResources(ActivityThread mainThread) {
  2.     if (mResources == null) {
  3.         mResources = mainThread.getTopLevelResources(mResDir,
  4.                 Display.DEFAULT_DISPLAY, nullthis);
  5.     }
  6.     return mResources;
  7. }
  1.         AssetManager assets = new AssetManager();
  2.         if (assets.addAssetPath(resDir) == 0) {
  3.             return null;
  4.         }
  5.         r = new Resources(assets, dm, config, compatInfo, token);

所以你知道如何创建一个 apk 的 Resources 了,对的,关键点就是 assets.addAssetPath(resDir)创建好 Resources 后,替换 LoadedApk 的 mResources 对象

  • 3.Application 每个apk启动创建的第一个组件就是 Application
android.app.LoadedApk line 486
  1. public Application makeApplication(boolean forceDefaultAppClass,
  2.         Instrumentation instrumentation) {
  3.     if (mApplication != null) {
  4.         return mApplication;
  5.     }
  6.     Application app = null;
  7.     String appClass = mApplicationInfo.className;
  8.     if (forceDefaultAppClass || (appClass == null)) {
  9.         appClass = “android.app.Application”;
  10.     }
  11.     try {
  12.         java.lang.ClassLoader cl = getClassLoader();
  13.         ContextImpl appContext = ContextImpl.createAppContext(mActivityThread, this);
  14.         app = mActivityThread.mInstrumentation.newApplication(
  15.                 cl, appClass, appContext);
  16.         appContext.setOuterContext(app);
  17.     } catch (Exception e) {
  18.     }
  19.     mActivityThread.mAllApplications.add(app);
  20.     mApplication = app;

这个创建没什么难点

Application对象搞定后,我们模拟调用一下 onCreate() 方法,OK 大功告成,一个 apk 运行所需要的环境就搭建好了,
接下来就是使用偷梁换柱方法把  apk 的主 activity 启动起来。

当然,只言片语很难讲解这套框架的实现,其中还有很多细节需要处理

不过原理就是这些,偷梁换柱!

今天先讲到这,框架源码到时候会放出来