Android系统服务接口拦截技术方案分享

发布：更新时间：2024-04-30 11:52:47

在某些虚拟化、免安装、打点、环境检测、拦截器等场景中，针对Android系统服务接口的拦截是一种常用的技术方案。通常，这种拦截只针对正向的接口调用，而涉及被动的服务回调拦截则实现起来会有些麻烦。

说明

由于容器产品的特性，需要对超过100个系统服务的通信进行拦截、过滤、修正和还原接口通信的数据，以实现系统和应用无感知运行，从而实现免安装运行的效果。

整个方案主要集中在服务模块主动调用的拦截上，而系统回调的拦截涉及较少。然而，随着功能的深入，对服务回调的接口（例如Binder for Oneway）进行拦截的需求也越来越大。在这里，我们将分享整个通用的拦截方案和实现过程，希望对大家有所帮助。

原理

Binder的Oneway回调机制指的是应用进程向系统服务注册回调（通常注册和取消注册成对出现），当服务端有相应事件时，可以直接回调给该Binder对象实例。

例如，常见的AMS服务接口：

// source code: /frameworks/base/core/java/android/app/IActivityManager.aidl
interface IActivityManager {
	// ...
  
	Intent registerReceiver(IApplicationThread caller, 
                          String callerPackage, 
                          IIntentReceiver receiver,
                          IntentFilter filter, 
                          String requiredPermission,
                          int userId, 
                          int flags
                         );
  void unregisterReceiver(in IIntentReceiver receiver);
  
  // ...
}

我们的目标是：

拦截AMS的registerReceiver方法，通过Proxy创建一个新的扩展类对象传递出去。
为了参数校验通过，所以对象的类名是合法的（例如android.content.IIntentReceiver）。
服务端实际拿到的是我们扩展的接口对象，因此当服务端通过Binder数据还原成服务端的同名对象。
当服务端有事件回调时，我们扩展的接口对象优先处理，然后再像原对象调用传递。
当应用注销回调时，同样需要将我们扩展的对象通知服务端解除。

1.0 方案：源码导入

由于通常系统接口类（例如IActivityManager.aidl、IPackageManager.aidl等）均为隐藏类，因此很自然的想法是将系统的aidl源文件导入到工程中。

配置好目录：

sourceSets {
    main {
        aidl.srcDirs = ['src/main/aidl']
    }
}

编译后我们就可以连接该类，并进行继承扩展了，如：

public class StubIntentReceiver extends IIntentReceiver.Stub {
    Object mOrigin;

    protected StubIntentReceiver(Object org) {
        this.mOrigin = org;
    }

    private static Method sMethod_performReceive;
    public void performReceive(Intent intent, int resultCode, String data, Bundle extras, boolean ordered, boolean sticky, int sendingUser) throws RemoteException {
        // TODO something here ...
      
        if (null == sMethod_performReceive) {
            sMethod_performReceive = ReflectUtils.getDeclaredMethod(
                    mOrigin, "performReceive",
                    Intent.class, int.class, String.class, Bundle.class, boolean.class, boolean.class, int.class
            );
        }
        sMethod_performReceive.invoke(mOrigin, intent, resultCode, data, extras, ordered, sticky, sendingUser);
    }

}

对于IIntentReceiver.aidl的回调接口来说，这样就可以解决了，因为它满足了几个特性：

足够简单，只有一个函数。
足够稳定，从9.0到14.0接口名和参数都一致。

然而更多的接口并非如此，接口类函数不仅仅是多个，而且不同版本类方法各异，同函数参数也都不相同，这才是常态。因此，我们自然的解决方案就是：flavor。

2.0 方案：Flavor

既然每个版本可能不一致，那就编译多版本就可以解决了，如：

这样确实能解决多版本系统接口变化的问题，但同时带来了新的问题：

多版本的编译、维护、加载运行导致工作量成倍增加，是个灾难。
通常接口中我们感兴趣的只是其中一部分，其他的接口则是直接放过。
很多系统接口参数又是继承于Parcelable的对象，而该对象又为隐藏类，因此又需要继续导入关联的类确保编译运行正常，导致越来越臃肿。
某些接口厂商还会在该类定制新的接口，无法做到默认兼容。

3.0 方案：接口模板

我们对于复杂的方案生来恐惧，越复杂越做不稳定，所以我们的目标：

无需多版本编译，一套代码适配所有版本。
仅需处理我们关心的接口，对于其他接口默认可放过。

于是我们通过编译后的源码我们目标锁定在Binder的onTransact函数，如：

public interface IIntentReceiver extends android.os.IInterface
{
  /** Local-side IPC implementation stub class. */
  public static abstract class Stub extends android.os.Binder implements android.content.IIntentReceiver
  {
    private static final java.lang.String DESCRIPTOR = "android.content.IIntentReceiver";
    /** Construct the stub at attach it to the interface. */

    @Override 
    public boolean onTransact(int code, 
                              android.os.Parcel data,
                              android.os.Parcel reply,
                              int flags
                             ) throws android.os.RemoteException
    {
      java.lang.String descriptor = DESCRIPTOR;
      switch (code)
      {
        case TRANSACTION_performReceive:
        {
            data.enforceInterface(DESCRIPTOR);
						Intent _arg0;
            if (0 != data.readInt()) {
                _arg0 = Intent.CREATOR.createFromParcel(data);
            } else {
                _arg0 = null;
            }

            int _arg1 = data.readInt();
            String _arg2 = data.readString();
            Bundle _arg3;
            if (0 != data.readInt()) {
                _arg3 = (Bundle)Bundle.CREATOR.createFromParcel(data);
            } else {
                _arg3 = null;
            }

            boolean _arg4 = 0 != data.readInt();
            boolean _arg5 = 0 != data.readInt();
            int _arg6 = data.readInt();

          	// call function here !!!
            this.performReceive(_arg0, _arg1, _arg2, _arg3, _arg4, _arg5, _arg6);

            reply.writeNoException();
            return true;
        }
        default:
        {
          return super.onTransact(code, data, reply, flags);
        }
      }
    }
    
  }

于是我们的方案：

定义目标接口类（例如IIntentReceiver.aidl），该接口无方法，仅保持名字一致，目的只是为了编译出IIntentReceiver.class类。
定义扩展类继承于接口代理类。
重载实现onTransact方法，仅处理感兴趣的code（aidl文件编译后函数对应的编号），其他的默认调用原对象方法。

于是我们扩展实现类为：

import android.content.IIntentReceiver;
import android.content.Intent;
import android.os.Bundle;
import android.os.IBinder;
import android.os.Parcel;
import android.text.TextUtils;

public class OnewayIIntentReceiver extends IIntentReceiver.Stub {
    private final Object mArgument;
    private static int TRANSACTION_performReceive = -1;

    public OnewayIIntentReceiver(Object org) {
        mArgument = org;
        if (TRANSACTION_performReceive < 0) {
            TRANSACTION_performReceive = ReflectUtils.getMethodCode(org, "TRANSACTION_performReceive");
        }
    }

    @Override
    public boolean onTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags) throws android.os.RemoteException {
        if (TRANSACTION_performReceive == code) {
            data.enforceInterface(getInterfaceDescriptor());
            Intent _arg0;
            if (0 != data.readInt()) {
                _arg0 = Intent.CREATOR.createFromParcel(data);
            } else {
                _arg0 = null;
            }

            int _arg1 = data.readInt();
            String _arg2 = data.readString();
            Bundle _arg3;
            if (0 != data.readInt()) {
                _arg3 = (Bundle)Bundle.CREATOR.createFromParcel(data);
            } else {
                _arg3 = null;
            }

            boolean _arg4 = 0 != data.readInt();
            boolean _arg5 = 0 != data.readInt();
            int _arg6 = data.readInt();

            // do call origin
            Method method = ReflectUtils.getDeclaredMethod(
                    mArgument.mOrigin, "performReceive",
                    Intent.class, int.class, String.class, Bundle.class, boolean.class, boolean.class, int.class
            );
            method.invoke(mOrigin, _arg0, _arg1, _arg2, _arg3, _arg4, _arg5, _arg6);

            reply.writeNoException();
            return true;
        }
        return doTransact(code, data, reply, flags);
    }
  
    public boolean doTransact(int code, Parcel data, Parcel reply, int flags) {
        Method method = ReflectUtils.getDeclaredMethod(
                mOrigin, "onTransact",
                int.class, Parcel.class, Parcel.class, int.class
            );
        }
        try {
            return (Boolean) method.invoke(mOrigin, code, data, reply, flags);
        } catch (Throwable e) {
            Logger.e(e);
        }
        return false;
    }
}

至此，我们找到了相对简单、兼容性好的系统接口回调的拦截方案。

如果该服务为Native实现，则需要参考我们的另一篇文章☞ 深入Binder拦截 ☜来解决。

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