Android源码定制（4）——Xposed源码定制

（1）dex文件：Android将所有的class文件打包形成一个dex文件，是Dalvik运行的程序
（2）odex文件：优化过的dex文件，Apk在安装时会进行验证和优化，通过dexopt生成odex文件，加快Apk的响应时间
（3）oat文件：Android私有ELF文件格式，有dex2oat处理生成，包含（原dex文件+dex翻译的本地机器指令），是ART虚拟机使用的文件，可以直接加载
（4）vdex文件：Android 8.0引入，包含APK的未压缩DEX代码，以及一些旨在加快验证速度的元数据

AOT是一种运行前编译的策略
缺点：
（1）应用安装和系统升级之后的应用优化比较耗时
（2）优化后的文件会占用额外的存储空间

基于ART的虚拟机，会在APK第一次安装时，将dex进行AOT(预编译)，通过dex2oat生成oat文件，即Android可执行ELF文件，包括原dex文件和翻译后的机器码，然后启动程序后，直接运行
缺点：
    （1）由于安装APK时触发dex2oat , 需要编译成native code , 导致安装时间过长
    （2）由于dex2oat生成的文件较大 , 会占用较多的空间

(1)启动Kernel的swapper进程(pid=0)：该进程又称为idle进程, 系统初始化过程Kernel由无到有开创的第一个进程, 用于初始化进程管理、内存管理，加载Display,Camera Driver，Binder Driver等相关工作，这些模块驱动都会封装到对应的HAL层中
(2)启动 init 进程（用户进程的祖宗）。pid = 1，用来孵化用户空间的守护进程、HAL、开机动画等
(3)启动kthreadd进程（pid=2）：是Linux系统的内核进程，会创建内核工作线程kworkder，软中断线程ksoftirqd，thermal等内核守护进程。kthreadd进程是所有内核进程的鼻祖

（1）init进程会孵化出ueventd、logd、healthd、installd、adbd、lm这里写代码片kd等用户守护进程
（2）init进程还会启动ServiceManager(Binder服务管家)、bootanim(开机动画)等重要服务
（3）解析init.rc配置文件并孵化zygote进程,Zygote进程是Android系统的第一个java进程（虚拟机进程），zygote进程是所以Java进程的父进程

（1）解析 init.zygote.rc //parse_service() 
（2）启动 main 类型服务 //do_class_start() 
（3）启动 zygote 服务 //service_start() 
（4）创建 Zygote 进程 //fork() 
（5）创建 Zygote Socket //create_socket()

(1)解析init.zygote.rc中的参数，创建AppRuntime并调用AppRuntime.start()方法；
(2)调用AndroidRuntime的startVM()方法创建虚拟机，再调用startReg()注册JNI函数；
(3)通过JNI方式调用ZygoteInit.main()，第一次进入Java世界；
(4)registerZygoteSocket()建立socket通道，zygote作为通信的服务端，用于响应客户端请求；
(5)preload()预加载通用类、drawable和color资源、openGL以及共享库以及WebView，用于提高app启动效率；
(6)zygote完毕大部分工作，接下来再通过startSystemServer()，fork得力帮手system_server进程，也是上层framework的运行载体。
(7)zygote功成身退，调用runSelectLoop()（死循环），随时待命，当接收到请求创建新进程请求时立即唤醒并执行相应工作。

(1) 手机开机后，引导芯片启动，引导芯片开始从固化在ROM里的预设代码执行，加载引导程序到到RAM，BootLoader检查RAM，初始化硬件参数等功能；
(2) 硬件等参数初始化完成后，进入到Kernel层，Kernel层主要加载一些硬件设备驱动，初始化进程管理等操作。在Kernel中首先启动swapper进程（pid=0），用于初始化进程管理、内管管理、加载Driver等操作，再启动kthread进程(pid=2),这些linux系统的内核进程，kthread是所有内核进程的鼻祖；
(3) Kernel层加载完毕后，硬件设备驱动与HAL层进行交互。初始化进程管理等操作会启动init进程 ，这些在Native层中；
(4) init进程(pid=1，init进程是所有进程的鼻祖，第一个启动)启动后，会启动adbd，logd等用户守护进程，并且会启动servicemanager(binder服务管家)等重要服务，同时孵化出zygote进程，这里属于C++ Framework，代码为C++程序；
(5) zygote进程是由init进程解析init.rc文件后fork生成，它会加载虚拟机，启动System Server(zygote孵化的第一个进程)；SystemServer负责启动和管理整个Java Framework，包含ActivityManager，WindowManager，PackageManager，PowerManager等服务；
(6) zygote同时会启动相关的APP进程，它启动的第一个APP进程为Launcher，然后启动Email，SMS等进程，所有的APP进程都有zygote fork生成。

ifeq (1,$(strip $(shell expr $(PLATFORM_SDK_VERSION) \>= 21)))
  LOCAL_SRC_FILES := app_main2.cpp
  LOCAL_MULTILIB := both
  LOCAL_MODULE_STEM_32 := app_process32_xposed
  LOCAL_MODULE_STEM_64 := app_process64_xposed
else
  LOCAL_SRC_FILES := app_main.cpp
  LOCAL_MODULE_STEM := app_process_xposed
endif
...
ifeq (1,$(strip $(shell expr $(PLATFORM_SDK_VERSION) \>= 21)))
  include frameworks/base/cmds/xposed/ART.mk
else
  include frameworks/base/cmds/xposed/Dalvik.mk
endif

main函数主要做了两件事：
(1)初始化xposed
(2)创建虚拟机

bool initialize(bool zygote, bool startSystemServer, const char* className, int argc, char* const argv[]) {
    ...
    // 初始化xposed的相关变量
    xposed->zygote = zygote;
    xposed->startSystemServer = startSystemServer;
    xposed->startClassName = className;
    xposed->xposedVersionInt = xposedVersionInt;
    ...
    // 打印 release、sdk、manufacturer、model、rom、fingerprint、platform相关数据
    printRomInfo();
    // 主要在于将jar包加入Classpath
    return addJarToClasspath();
}

（1）初始化xposed内相关变量
（2）调用addJarToClasspath将XposedBridge.jar添加至系统目录

void AndroidRuntime::start(const char* className, const Vector<String8>& options)
{
    /* start the virtual machine */
    JniInvocation jni_invocation;
    jni_invocation.Init(NULL);
    JNIEnv* env;
    //创建虚拟机
    if (startVm(&mJavaVM, &env) != 0) {
        return;
    }
    // 初始化虚拟机，xposed对虚拟机进行修改
    onVmCreated(env);
    // 虚拟机初始化完成后，会调用传入的de.robv.android.xposed.XposedBridge类，初始化java层XposedBridge.jar
    char* slashClassName = toSlashClassName(className);
    jclass startClass = env->FindClass(slashClassName);
    if (startClass == NULL) {
        ...
    } else {
        jmethodID startMeth = env->GetStaticMethodID(startClass, "main",
        ...
    }
}

（1）创建虚拟机
（2）初始化虚拟机xposed对虚拟机进行修改, onVmCreated(env)
（3）传入调用类de.robv.android.xposed.XposedBridge
（4）初始化XposedBridge

void onVmCreated(JNIEnv* env) {
    // Determine the currently active runtime
    if (!determineRuntime(&xposedLibPath)) 
    ...
    // Load the suitable libxposed_*.so for it 通过dlopen加载libxposed_art.so
    void* xposedLibHandle = dlopen(xposedLibPath, RTLD_NOW);
    ...
    // Initialize the library  初始化xposed相关库
    bool (*xposedInitLib)(XposedShared* shared) = NULL;
    *(void **) (&xposedInitLib) = dlsym(xposedLibHandle, "xposedInitLib");
    if (!xposedInitLib)  {
        ALOGE("Could not find function xposedInitLib");
        return;
    }
    ...
    // xposedInitLib -> onVmCreatedCommon -> initXposedBridge -> 注册Xposed相关Native方法
    if (xposedInitLib(xposed)) {
        xposed->onVmCreated(env);
    }
}

（1）通过dlopen加载libxposed_art.so
（2）初始化xposed相关库 xposedInitLib
（3）xposedInitLib->onVmCreatedCommon->initXposedBridge，初始化XposedBridge，将register_natives_XposedBridge中的函数注册为Native方法
（4）xposedInitLib->onVmCreatedCommon->onVmCreated，为xposed_callback_class与xposed_callback_method赋值

protected static void main(String[] args) {
        // Initialize the Xposed framework and modules
        try {
            if (!hadInitErrors()) {
                initXResources();
                SELinuxHelper.initOnce();
                SELinuxHelper.initForProcess(null);
                runtime = getRuntime();
                XPOSED_BRIDGE_VERSION = getXposedVersion();
                if (isZygote) {
                    XposedInit.hookResources();
                    XposedInit.initForZygote();
                }
                XposedInit.loadModules();
            } else {
                Log.e(TAG, "Not initializing Xposed because of previous errors");
            }
        } 
        // Call the original startup code
        if (isZygote) {
            ZygoteInit.main(args);
        } else {
            RuntimeInit.main(args);
        }
    }

虚拟机初始化完成后，会调用传入的de.robv.android.xposed.XposedBridge类，初始化java层XposedBridge.jar，调用main函数
（1）hook 系统资源相关的方法   XposedInit.hookResources()
（2）hook zygote 的相关方法   XposedInit.initForZygote()
（3）加载系统中已经安装的xposed 模块   XposedInit.loadModules()

（1）手机启动时init进程会启动zygote这个进程。由于zygote进程文件app_process已被替换，所以启动的时Xposed版的zygote进程
（2）Xposed_zygote进程启动后会初始化一些so文件（system/lib system/lib64），然后进入XposedBridge.jar中的XposedBridge.main中初始化jar包完成对一些关键Android系统函数的hook
（3）Hook则是利用修改过的虚拟机将函数注册为native函数
（4）然后再返回zygote中完成原本zygote需要做的工作

if (isZygote) {
      XposedHelpers.findAndHookMethod("com.android.internal.os.ZygoteConnection", BOOTCLASSLOADER, "handleChildProc",
              "com.android.internal.os.ZygoteConnection.Arguments",FileDescriptor[].class,FileDescriptor.class,
              PrintStream.class,new XC_MethodHook() {

                  @Override
                  protected void afterHookedMethod(MethodHookParam param) throws Throwable {
                      // TODO Auto-generated method stub
                      super.afterHookedMethod(param);
                      String processName = (String) XposedHelpers.getObjectField(param.args[0], "niceName");
                      String coperationAppName = "指定进程名称如：com.android.settings";
                      if(processName != null){
                          if(processName.startsWith(coperationAppName)){
                              log("--------Begin Load Module-------");
                              XposedInit.loadModules();
                          }
                      }
                  }

              });
      ZygoteInit.main(args);
  } else {
      RuntimeInit.main(args);
  }

if (isZygote) {
         XposedHelpers.findAndHookMethod("com.android.internal.os.ZygoteConnection", BOOTCLASSLOADER, "handleChildProc",
                 "com.android.internal.os.ZygoteConnection.Arguments",FileDescriptor[].class,FileDescriptor.class,
                 PrintStream.class,new XC_MethodHook() {

                     @Override
                     protected void afterHookedMethod(MethodHookParam param) throws Throwable {
                         // TODO Auto-generated method stub
                         super.afterHookedMethod(param);
                         String processName = (String) XposedHelpers.getObjectField(param.args[0], "niceName");
                         String coperationAppName = "指定进程名称如：com.android.settings";
                         if(processName != null){
                             if(processName.startsWith(coperationAppName)){
                                 log("--------Begin Load Module-------");
                                 String pathclass = "/data/local/tmp/module.apk";
                                 //注意这里是loadModule方法,类加载器是我们的根类加载器
                                 XposedInit.loadModule(pathclass,BOOTCLASSLOADER);
                             }
                         }
                     }

                 });
         ZygoteInit.main(args);
     } else {
         RuntimeInit.main(args);
     }

#define XPOSED_PROP_FILE "/system/xposed.prop"
#define XPOSED_LIB_ART XPOSED_LIB_DIR "libxposed_art.so"
#define XPOSED_JAR "/system/framework/XposedBridge.jar"
#define XPOSED_CLASS_DOTS_ZYGOTE "de.robv.android.xposed.XposedBridge"
#define XPOSED_CLASS_DOTS_TOOLS "de.robv.android.xposed.XposedBridge$ToolEntryPoint"

#define XPOSED_PROP_FILE "/system/xppsed.prop"
#define XPOSED_LIB_ART XPOSED_LIB_DIR "libxppsed_art.so"
#define XPOSED_JAR "/system/framework/XppsedBridge.jar“
#define XPOSED_CLASS_DOTS_ZYGOTE "de.robv.android.xppsed.XposedBridge"
#define XPOSED_CLASS_DOTS_TOOLS "de.robv.android.xppsed.XposedBridge$ToolEntryPoint"

IMPLEMENT_META_INTERFACE(XposedService, "de.robv.android.xposed.IXposedService");

IMPLEMENT_META_INTERFACE(XposedService, "de.robv.android.xppsed.IXposedService");

#define XPOSED_DIR "/data/user_de/0/de.robv.android.xposed.installer/"
#define XPOSED_DIR "/data/data/de.robv.android.xposed.installer/"

#define XPOSED_DIR "/data/user_de/0/de.robv.android.xppsed.installer/"
#define XPOSED_DIR "/data/data/de.robv.android.xppsed.installer/"

libxppsed_art.cpp
LOCAL_MODULE := libxppsed_art

cp /home/tom/SourceCode/XposedBridge/sdk23/arm/files/system/bin/* .
cp /home/tom/SourceCode/XposedBridge/sdk23/arm/files/system/lib/* .
cp /home/tom/SourceCode/XposedBridge/sdk23/arm/files/system/xppsed.prop  .