NativeActivity开发APP原理

时间：2025-01-27 13:37:53

原理

我们可以用Java开发app，或者结合使用Java和C|C++开发app，NativeActivity则为单独使用C|C++开发app提供支持。

从开发者的角度看，我们是在单独用C++开发app，但从底层看还是离不开Java。

在android源码中，已经使用java开发好了一个中间类，我们使用C++开发的Native库之所以能运行，就是因为被这个中间类使用JNI的方式调用了。

这个中间类就是NativeActivity类。

NativeActivity类

NativeActivity本质是一个java类，位于android源码的android-sdk\sources\android-22\android\app\文件中。继承自Activity类，是android自带的诸多activity类中的一种。

所有使用NativeActivity开发的app，它的中，activity标记的android:name属性值都为""，表明这个app的activity对应的类就是android源码提供的NativeActivity类：

<activity android:name="" ... ...>
           ... ...
</activity>

而这个NativeActivity类的核心功能，就是在特定事件发生时，调用我们使用C++开发的Native库里的回调函数。

比如在函数中，调用C++开发的Native库的onStartNative函数：

protected void onStart() {
        ();
        onStartNative(mNativeHandle);
}

所以我们用C++开发的Native库，需要导出这些Native函数，app的activity才能正确运行。

开发

这就牵涉到我们使用C++开发app的两种方式：

  1. native_activity.h

  2. android_native_app_glue.h

native_activity.h

该文件位于NDK的\toolchains\llvm\prebuilt\windows-x86_64\sysroot\usr\include\android目录下。

其中定义了一个ANativeActivity类，这个类中又包含一个ANativeActivityCallbacks结构的指针：

typedef struct ANativeActivity {
    struct ANativeActivityCallbacks* callbacks;
    ... ...
}

这个ANativeActivityCallbacks结构里面就是Native库需要导出的所有函数：

typedef struct ANativeActivityCallbacks {
    void (*onStart)(ANativeActivity* activity);
    void (*onResume)(ANativeActivity* activity);
    void* (*onSaveInstanceState)(ANativeActivity* activity, size_t* outSize);
    void (*onPause)(ANativeActivity* activity);
    void (*onStop)(ANativeActivity* activity);
    void (*onDestroy)(ANativeActivity* activity);
    void (*onWindowFocusChanged)(ANativeActivity* activity, int hasFocus);
    void (*onNativeWindowCreated)(ANativeActivity* activity, ANativeWindow* window);
    void (*onNativeWindowResized)(ANativeActivity* activity, ANativeWindow* window);
    void (*onNativeWindowRedrawNeeded)(ANativeActivity* activity, ANativeWindow* window);
    void (*onNativeWindowDestroyed)(ANativeActivity* activity, ANativeWindow* window);
    void (*onInputQueueCreated)(ANativeActivity* activity, AInputQueue* queue);
    void (*onInputQueueDestroyed)(ANativeActivity* activity, AInputQueue* queue);
    void (*onContentRectChanged)(ANativeActivity* activity, const ARect* rect);
    void (*onConfigurationChanged)(ANativeActivity* activity);
    void (*onLowMemory)(ANativeActivity* activity);
} ANativeActivityCallbacks;

使用native_activity.h开发app的核心工作，就是要实现ANativeActivityCallbacks的各个接口函数，native_activity.h本身是不包含这些函数体的实现的。

android_native_app_glue.h

android_native_app_glue.h则是对native_activity.h的封装。

该文件位于NDK的\sources\android\native_app_glue目录下。

它定义了一个android_app类，在其中包含ANativeActivity类的指针成员：

struct android_app {
    ... ...
    ANativeActivity* activity;
    ... ...
}

最重要的，android_app类给所有需要导出的Native函数都提供了默认的实现代码：

void ANativeActivity_onCreate(ANativeActivity* activity, void* savedState, size_t savedStateSize) {
    LOGV("Creating: %p", activity);
    activity->callbacks->onConfigurationChanged = onConfigurationChanged;
    activity->callbacks->onContentRectChanged = onContentRectChanged;
    activity->callbacks->onDestroy = onDestroy;
    activity->callbacks->onInputQueueCreated = onInputQueueCreated;
    activity->callbacks->onInputQueueDestroyed = onInputQueueDestroyed;
    activity->callbacks->onLowMemory = onLowMemory;
    activity->callbacks->onNativeWindowCreated = onNativeWindowCreated;
    activity->callbacks->onNativeWindowDestroyed = onNativeWindowDestroyed;
    activity->callbacks->onNativeWindowRedrawNeeded = onNativeWindowRedrawNeeded;
    activity->callbacks->onNativeWindowResized = onNativeWindowResized;
    activity->callbacks->onPause = onPause;
    activity->callbacks->onResume = onResume;
    activity->callbacks->onSaveInstanceState = onSaveInstanceState;
    activity->callbacks->onStart = onStart;
    activity->callbacks->onStop = onStop;
    activity->callbacks->onWindowFocusChanged = onWindowFocusChanged;
    activity->instance = android_app_create(activity, savedState, savedStateSize);
}

这使得开发人员不需要自己去实现所有Native库需要导出的回调函数，只实现需要加入自定义功能的回调函数即可。

而且ANativeActivity_onCreate函数最后调用的android_app_create函数会创建一个线程：

static struct android_app* android_app_create(ANativeActivity* activity, void* savedState, size_t savedStateSize) {
    ... ...
    pthread_create(&android_app->thread, &attr, android_app_entry, android_app);
    ... ...
}

这个线程的线程函数android_app_entry会进一步调用一个名字为android_main的函数：

static void* android_app_entry(void* param) {
    ... ...
    android_main(android_app);
    ... ...
}

这个android_main函数来自外部库，需要由我们的C++代码实现：

extern void android_main(struct android_app* app);

这里，这个android_main就是我们使用C++开发app时的主函数。我们在这个android_main()函数里面的任务就是进行消息循环，做各种任务。

逆向分析

所以，当我们逆向分析一个NativeActivity开发的app时，发现Native库里导出了android_main函数，表明这是使用android_native_app_glue.h开发的。基本就可以确定android_main就是Native库的主函数，从这里入手分析即可。（如CTF题目 easy-dex）

如果在Native库里没有找到android_main函数，就表明这个NativeActivity是使用native_activity.h开发的，这时就会看到导出了ANativeActivityCallbacks结构里的诸多回调函数，这些回调函数对应app运行过程中的不同事件，我们就需要在这些回调函数中找逆向分析的入手点。

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