安卓全埋點之ASM字節碼插樁嘗試

1. 配置階段

在工程下創建Module,命名buildSrc,注意S大寫,不是這個名字本項目識別不到插件。

刪除所有的目錄僅留下java目錄,在java目錄下創建插件:

    public class AutoTracePlugin implements Plugin<Project> {
        @Override
        public void apply(Project project) {
            System.out.println("插件引用了");
        }
    }

繼續在java同級目錄創建resources,暴露給主項目調用的插件位置,在resources下創建目錄/META-INF/gradle-plugins,繼續創建文件xxx.properties,xxx就是主項目會引用的插件名字。
xxx.properties配置:

implementation-class=com.beiins.dolly.AutoTracePlugin

指定插件的相對路徑。

在主app的build.gradle下引用:

apply plugin: 'com.beiins.dolly.plugin'

插件的定義和引用就完成了,點擊build,就能看到輸出“插件引用了”。

2. 插件Transform定義

插件只是讀取字節碼的入口,真正操作字節碼需要交給Transform,Transform的定義比較固定化:

public class AutoTraceTransform extends Transform {

    @Override
    public String getName() {
        return "auto-trace-transform";
    }

    @Override
    public Set<QualifiedContent.ContentType> getInputTypes() {
        return TransformManager.CONTENT_CLASS;
    }

    @Override
    public Set<? super QualifiedContent.Scope> getScopes() {
        return TransformManager.SCOPE_FULL_PROJECT;
    }

    @Override
    public boolean isIncremental() {
        return false;
    }

    @Override
    public void transform(TransformInvocation transformInvocation) throws TransformException, InterruptedException, IOException {
        Collection<TransformInput> inputs = transformInvocation.getInputs();
        TransformOutputProvider outputProvider = transformInvocation.getOutputProvider();

        inputs.forEach(transformInput -> {
            transformInput.getJarInputs().forEach(jarInput -> {
                File dest = outputProvider.getContentLocation(jarInput.getName(), jarInput.getContentTypes(), jarInput.getScopes(), Format.JAR);
                try {
                    System.out.println("拷貝jar文件" + jarInput.getName());
                    FileUtils.copyFile(jarInput.getFile(), dest);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            });

            transformInput.getDirectoryInputs().forEach(directoryInput -> {
                File dest = outputProvider.getContentLocation(directoryInput.getName(), directoryInput.getContentTypes(), directoryInput.getScopes(), Format.DIRECTORY);
                try {
                    System.out.println("拷貝directory文件" + directoryInput.getName());
                    FileUtils.copyDirectory(directoryInput.getFile(), dest);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            });
        });
    }
}

必須重寫4個方法,指定Transform的name,指定Transform接受的輸入,指定Transform作用的范圍,指定Transform是否支持增量更新。最關鍵的是transform,對字節碼的操作就在這個方法內,上面是簡單的拷貝工程的class文件,從主app的build/intermediates/javac下拷貝到build/intermediates/transforms下。

自動埋點,需要對以上遍歷的jarInputs和directoryInputs進行修改:

    public void transform(TransformInvocation transformInvocation) throws TransformException, InterruptedException, IOException {
        Collection<TransformInput> inputs = transformInvocation.getInputs();
        TransformOutputProvider outputProvider = transformInvocation.getOutputProvider();

        inputs.forEach(transformInput -> {
            transformInput.getJarInputs().forEach(jarInput -> {
                File dest = outputProvider.getContentLocation(jarInput.getName(), jarInput.getContentTypes(), jarInput.getScopes(), Format.JAR);
                try {
                    System.out.println("拷貝jar文件" + jarInput.getName());
                    FileUtils.copyFile(jarInput.getFile(), dest);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            });

            transformInput.getDirectoryInputs().forEach(directoryInput -> {
                File dir = directoryInput.getFile();
                try {
                    traverse(dir);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    File dest = outputProvider.getContentLocation(directoryInput.getName(), directoryInput.getContentTypes(), directoryInput.getScopes(), Format.DIRECTORY);
                    try {
                        System.out.println("拷貝directory文件" + directoryInput.getName());
                        FileUtils.copyDirectory(directoryInput.getFile(), dest);
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });
        });
    }

    /**
     * 循環遍歷java文件修改
     *
     * @param file
     */
    private void traverse(File file) throws Exception {
        if (file == null || !file.exists()) {
            return;
        }
        if (file.isDirectory()) {
            File[] files = file.listFiles();
            for (File f : files) {
                traverse(f);
            }
        } else {
            System.out.println("find class========== " + file.getName());
            if (!file.getName().endsWith(".class")) {
                return;
            }

            ClassReader classReader = new ClassReader(new FileInputStream(file.getPath()));
            ClassWriter classWriter = new ClassWriter(classReader, ClassWriter.COMPUTE_MAXS);

            ClassVisitor classVisitor = new AutoTraceClassVisitor(classWriter);
            classReader.accept(classVisitor, ClassReader.EXPAND_FRAMES);

            byte[] bytes = classWriter.toByteArray();
            FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream(file.getPath());
            outputStream.write(bytes);
            outputStream.flush();
            outputStream.close();
        }
    }

主要增加了traverse循環遍歷class文件進行字節碼修改,關鍵類AutoTraceClassVisitor,對class文件進行訪問,如果滿足條件,就插入字節碼。

自定義ClassVisitor訪問類:

    public class AutoTraceClassVisitor extends ClassVisitor {
        private String mClassName;
        private String mSuperName;
        private String[] mInterfaces;
    
        public AutoTraceClassVisitor(ClassVisitor classVisitor) {
            super(Opcodes.ASM5, classVisitor);
        }
    
        @Override
        public void visit(int version, int access, String name, String signature, String superName, String[] interfaces) {
            super.visit(version, access, name, signature, superName, interfaces);
            System.out.println("visit name = " + name + " superName = " + superName);
            mClassName = name;
            mSuperName = superName;
            mInterfaces = interfaces;
        }
    
        @Override
        public MethodVisitor visitMethod(int access, String name, String descriptor, String signature, String[] exceptions) {
            System.out.println("visit name = " + name + " signature = " + signature + " access = " + access);
            MethodVisitor methodVisitor = cv.visitMethod(access, name, descriptor, signature, exceptions);
            if ("onClick(Landroid/view/View;)V".equals(name + descriptor)) {
                System.out.println("遍歷到點擊事件了");
                return new AutoTraceMethodVisitor(methodVisitor, mClassName, name);
            }
            return methodVisitor;
        }
    
        @Override
        public void visitEnd() {
            super.visitEnd();
        }
    }

在visitMethod方法類進行訪問時,對類中遍歷的類進行判斷,如果是onClick方法,并且入參是View類型,也就是點擊事件的回調方法,就觸發方法的訪問類AutoTraceMethodVisitor。

自定義方法訪問類AutoTraceMethodVisitor:

    public class AutoTraceMethodVisitor extends MethodVisitor {
    
        private String mMethodName;
        private String mClassName;
    
        public AutoTraceMethodVisitor(int api) {
            super(api);
        }
    
        public AutoTraceMethodVisitor(MethodVisitor methodVisitor, String className, String methodName) {
            super(Opcodes.ASM5, methodVisitor);
            mClassName = className;
            mMethodName = methodName;
        }
    
        @Override
        public void visitCode() {
            super.visitCode();
    
            mv.visitVarInsn(ALOAD, 1);
            mv.visitMethodInsn(INVOKESTATIC, "com/beiins/point/PointUtil", "record", "(Landroid/view/View;)V", false);
        }
    }

在訪問方法的code之前,插入字節碼。這個字節碼不用看懂,看懂也沒啥用,直接使用Android Studio插件ASM Bytecode Viewer,對想要插入的代碼進行編譯,獲取對應的字節碼。

3. 字節碼生成

按照插入的代碼越精簡風險越小的原理,最好是提前寫一個工具類,將插入的代碼封裝成工具類調用,類似:

    PointUtil.record(v);

這樣一行代碼,風險極小。新建一個類,寫一個方法,方法定義一個參數View,方法內只有上述工具類調用,將干擾降到最低:

    public void method(View view){
        PointUtil.record(view);
    }

在安裝ASM Bytecode Viewer插件的條件下,右鍵,選擇ASM Bytecode Viewer,在右邊就可以看到字節碼了。

img.png

注意辨別行號。

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