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众所周知，Android P 引入了针对非 SDK 接口（俗称为隐藏API）的使用限制。这是继 Android N上针对 NDK 中私有库的链接限制之后的又一次重大调整。从今以后，不论是native层的NDK还是 Java层的SDK，我们只能使用Google提供的、公开的标准接口。这对开发者以及用户乃至整个Android生态，当然是一件好事。但这也同时意味着Android上的各种黑科技有可能会逐渐走向消亡。
作为一个有追求的开发者，我们既要尊重并遵守规则，也要有能力在必要的时候突破规则的束缚，带着镣铐跳舞。恰好最近有人反馈 VirtualXposed 在 Android P上无法运行，那么今天就来探讨一下，如何突破Android P上针对非SDK接口调用的限制。
系统是如何实现这个限制的？
知己知彼，百战不殆。既然我们想要突破这个限制，自然先得弄清楚，系统是如何给我们施加这个限制的。
文档 中说，通过反射或者JNI访问非公开接口时会触发警告/异常等，那么不妨跟踪一下反射的流程，看看系统到底在哪一步做的限制（以下的源码分析大可以走马观花的看一下，需要的时候自己再仔细看）。我们从 java.lang.Class.getDeclaredMethod(String) 看起，这个方法在Java层最终调用到了 getDeclaredMethodInternal 这个native方法，看一下这个方法的源码：
注意那个 ShouldBlockAccessToMember 调用了吗？如果它返回false，那么直接返回nullptr，上层就会抛 NoSuchMethodXXX 异常；也就触发系统的限制了。于是我们继续跟踪这个方法，这个方法的实现在 java_lang_Class.cc，源码如下：
毫无疑问，我们应该继续看 hidden_api.cc 里面的 GetMemberAction方法 ：
可以看到，关键来了。此方法有三个return语句，如果我们能干涉这几个语句的返回值，那么就能影响到系统对隐藏API的判断；进而欺骗系统，绕过限制。
应对之策
在分析这三个条件之前，我们再思考一下，在调用一个方法/获取一个成员的时候，除了反射(JNI也算)就没有别的办法了吗？看起来系统只是把反射这条路堵死了，那如果我不走这条路呢？
首先，很显然，除了反射，我们还能直接调用。打个比方，我们要调用 ActivityThread.currentActivityThread()这个方法，除了使用反射；我们还可以把 Android 源码中的 ActivityThread 这个类copy到我们的项目中，然后使用 provided 依赖，这样就能像系统一样直接调用了。至此，我们得到了第一个信息：public类的public方法，可以通过直接调用的方式访问；当然，private的就都不行了。
其次，我们要访问一个类的成员，除了直接访问，反射调用/JNI就没有别的方法了吗？当然不是。如果你了解ART的实现原理，知道对象布局，那么这个问题就太简单了。所有的Java对象在内存中其实就是一个结构体，这份内存在 native 层和Java层是对应的，因此如果我们拿到这份内存的头指针，直接通过偏移量就能访问成员。你问我方法怎么访问？ART的对象模型采用的类似Java的 klass-oop方式，方法是存储在 java.lang.Class对象中的，它们是Class对象的成员，因此访问方法最终就是访问成员。（后续我会专门介绍ART的对象模型，解释 ArtMethod/java.lang.Method/jmethodId之间的关系）。
思考完毕，我们会到反射调用的流程；仔细分析一下这三个条件。
第一个条件
先看第一个return语句，GetActionFromAccessFlags，看方法名貌似是根据 Method/Field 的 access_flag 来判断，具体看下代码：
首先，如果 Method/Field 是白名单，那么直接允许访问。我们再往前看，发现这个 api_list 其实是存储在 Method/Field 的 access_flag中的。
也就是说，所有的Method/Field的access_flag 中存储了hidden_api 的信息，如果有办法把这个flag直接设置为 kAllow，那么系统就认为它不是隐藏API了。但是，如果要修改 Method/Field 的 access_flag这个成员变量，我们首先得拿到这个 Method/Field 的引用，然而 Android P上就是限制了我们拿这个引用的过程，似乎死循环了；前面我们提到可以通过偏移量的方式修改，但实际上这个场景还有别限制（比如压根拿不到Class对象）；因此这个条件看似可以达到，实际上比较麻烦，于是我们暂且放下。
继续观察这个方法，接下来 调用了 GetHiddenApiEnforcementPolicy 方法获取限制策略，如果是 kNoChecks 直接允许；那 GetHiddenApiEnforcementPolicy 这个方法是啥样呢？在 runtime.h 中，如下：
也就是说，返回的是 runtime 这个对象的一个成员。如果我们直接修改内存，把这个成员设置为 kNoChecks，那么不就达到目标了吗？
获取runtime指针
既然需要修改runtime对象的内存，那么首先得拿到runtime对象的指针。本来这个过程需要去分析 ART runtime的启动过程，但如果完全写出来那就又是几篇文章了；这里直接给出结论：
在JNI中，我们可以通过 JNIEnv指针拿到 JavaVM指针，这个JavaVM指针实际上是一个 JavaVMExt对象，runtime是 JavaVMExt结构体的成员。说起来比较绕，实际上你看看代码就明白了：
感兴趣的可以自己去分析为什么可以这么做。
搜索内存
我们已经拿到了 runtime指针，也就是这个对象的起始位置；如果要修改对象的成员，必须要知道偏移量。如何知道这个偏移量呢？直接硬编码写死也是可行的，但是一旦厂商做一点修改，那就完蛋了；你程序的结果就没法预期。因此，我们采用一种动态搜索的办法。
runtime是一个很大的结构体，里面的成员不计其数；如果我们要精准定位里面的某一个成员，需要找一些参照物；然后通过这些参照物进一步定位。我们先来观察一下这个结构体：
这个结构体非常大，可以直接去看源码 runtime.h，上面我们挑出了一些我们能够使用的参照物，辅助进行内存定位：
javavm ：我们很熟悉的JavaVM对象，上面我们已经通过 JNIEnv 获取了，是个已知值。
target_sdk_version: 这个是我们APP的 targetSdkVersion，我们可以提前知道。
safe_mode：safe_mode 是 AndroidManifest 中的配置，已知值。
因此结合这三个条件，我们对runtime指针执行线性搜索，首先找到 JavaVM指针，然后找到target_sdk_version，最后直达目标；顺便用 safe_mode, java_debuggable 等成员验证正确性。
找到目标 hidden_api_policy_之后，直接修改内存，就能达到目的。用伪代码表示就是：
代码我已经放到 github 上了：FreeReflection，使用起来非常简单，添加依赖；一步调用即可。觉得好用别忘了 star 哦～
看起来我们已经达到目标了，但是不要慌；还有2个条件呢，我们继续，说不定有新发现。
第二个条件
然后看第二个return语句，fn_caller_is_trusted，这里面的代码我就不分析了，直接给结论：这个方法通过回溯调用栈，通过调用者的Class来判断是否是系统代码的调用（所有系统的代码都通过BootClassLoader加载，判断ClassLoader即可），如果是系统代码，那么就允许调用（系统自己的API肯定得让它调）。这里我们又发现一个判断条件：caller.classloader == BootClassLoader。因此，如果能把这个调用类的ClassLoader修改为 BootClassLoader，那么问题不就解决了吗？
那么问题来了，如何修改Class的classloader？我们看看Class 类的结构：
classloader实际上是Class类的第一个成员，而这个java.lang.Class我们肯定是能拿到的，因此我们可以通过上面提到的修改偏移的方式直接修改ClassLoader，进而绕过限制。
但是需要注意一下这个偏移量。虽然 Class 声明没有继承任何东西，但实际上它继承自 Object。我们看下 java.lang.Object：
因此，Class对象在内存中实际上是这样：
JVM规范中，一个int占4字节；在ART实现中，一个Java对象的引用占用4字节（不论是32位还是64位），因此 classloader的偏移量为8；我们拿到调用者的Class对象，在JNI层拿到对象的内存表示，直接把偏移量为8处置空（BootClassLoader在为null）即可。当然，如果你不想用JNI，Unsafe也能满足这个需求。
看起来我们已经有好几种办法达到目的了，别着急；我们继续看第三个条件。
第三个条件
当代码流程走到这里，那个action已经不可能是 kAllow了；不要放弃治疗，说不定还能复活。观察代码：
果然有“豁免”条件：GetHiddenApiExemptions()。跟踪这个方法之后，你会发现解决办法跟上面两种是一样的。要么去修改 runtime 的内存，要么修改signature；我就不赘述啦。
剑走偏锋
上面我们分析了系统的源代码，结合各种条件来实现绕过对非SDK API调用的检测；但实际上所有这些方式我们的目的都是一样的—— 通过某种方式修改函数的执行流程；而达到这个目标最直接的方法就是 inline hook！！由于inline hook太强大，你只需要找到一个关键的执行流程，hook其中的某个函数，修改他的返回值就OK了；这里我也没啥好分析的，只能给大家推荐一个 inline hook 库了，名字叫 HookZz，代码非常优秀，值得一看。
