分享一个快速加载dex文件的方法

在Android系统下有一个DexClassLoader类，可以动态加载dex文件，但是，这个类有一个缺陷，就是第一次启动并加载一个dex文件时，会执行一次dex2oat或 dexopt操作，正常情况下不会感觉到它的不足，但是如果将它用于加固，就会出现第一次启动时间特别长的问题，为此可以使用下面的方法去提升第一次启动的速度：
首先是art模式下，art模式下支持解释执行dex文件，不需要编译，也不需要oat文件，所以直接hook execv函数，让调用dex2oat的进程直接退出就好，
hook回调函数代码如下：
int hook_execv(const char *name, char **argv) {
        int ret = 0;
        char tmp[512];
        if (!IsDex2oat(name)) {
                return ori_execv(name, argv);
        }
        exit(0);
}
hook的方式是got hook，代码如下：
void* GotHook(soinfo *si, char *Target_Name, void* Hook_Callback) {
        Elf32_Rel *rel = (Elf32_Rel*)si->plt_rela;
        int count = si->plt_rela_count;
        void *Target_Addr = 0;
        
        int idx = 0;
        for (idx = 0; idx<count; ++idx, ++rel) {
                unsigned type = ELF32_R_TYPE(rel->r_info);
                unsigned sym = ELF32_R_SYM(rel->r_info);
                
                Elf32_Addr reloc = (Elf32_Addr)(rel->r_offset + (u4)si->base);
                Elf32_Addr sym_addr = 0;
                const char* sym_name = 0;
                
                
                if (type == 0) {
                        continue;
                }
                
                Elf32_Sym *s = 0;
                struct soinfo_mine *lsi = 0;
                
                if (sym != 0) {
                        sym_name = get_string(((Elf32_Sym*)si->symtab)[sym].st_name, si);
                        
                        printf("%d sym_name=%s\n", idx, sym_name);
                        
                        if (strcmp(sym_name, Target_Name))
                                continue;
                
                        printf("%d sym_name=%s\n", idx, sym_name);
                        
                        Target_Addr = *(void**)reloc;
                        if (Hook_Callback != 0) {
                                Elf32_Addr seg_page_start = PAGE_START(reloc);
                                Elf32_Addr seg_page_end = PAGE_END(reloc + 4);
                                errno=0;
                                int ret = mprotect((void*)seg_page_start, seg_page_end-seg_page_start,
                                                                    PROT_READ | PROT_WRITE);
                                
                                *(void**)reloc = Hook_Callback;
                        }
                }
        }
        
        
        return Target_Addr;
}

int JNI_onLoad() {
…
        libart = (soinfo*)dlopen("libart.so", RTLD_NOW);
        ori_execv = (fnexecv)GotHook((soinfo*)libart, "execv", (void*)hook_execv);
…
}

其中使用到的结构体，可以从android的linker的源码里拿取。

其次，在dalvik虚拟机下，正常的情况下需要执行一个dexopt的过程，但同时，dalvik虚拟机里，也支持一种从内存里直接加载dex文件的字节码的办法：
http://androidxref.com/4.4.2_r2/xref/dalvik/vm/native/dalvik_system_DexFile.cpp#249，使用这个函数可以秒加载内存中的dex文件。
但是可悲的是这个函数并没有导出，我们无法直接去调用。
为此有两种解决办法：
1、        使用函数dvmLookupInternalNativeMethod去查找Dalvik_dalvik_system_DexFile_openDexFile_bytearray的地址。
2、        用Dalvik_dalvik_system_DexFile_openDexFile_bytearray内部使用的已导出的函数去重写一个自己的my_Dalvik_dalvik_system_DexFile_openDexFile_bytearray函数。

为了使这种快速加载技术支持2.x的版本，所以最好使用的是第2种方法。

void* LoadByte(JNIEnv *env, u1 *byDexFile, int len) {
        jbyte *bytes = (jbyte*)byDexFile;
        u1 *pnc = (u1*)bytes;
        
        RawDexFile *pRawDexFile = (RawDexFile*)malloc(sizeof(RawDexFile));
        
        
        DvmDex *pDvmDex = NULL;
        
        
        void* pClassLookup = NULL;
        LOGI2("dvmDexFileOpenPartial_ptr=%p %p\n", dvmDexFileOpenPartial_ptr, dexCreateClassLookup_ptr);
        
        dvmDexFileOpenPartial_ptr(pnc, len, &pDvmDex);
        pClassLookup = (void*)dexCreateClassLookup_ptr(pDvmDex->pDexFile);
        
        
        LOGI2("pDvmDex=%p pDvmDex->pDexFile=%p\n", pDvmDex, pDvmDex->pDexFile);
        
        
        pDvmDex->pDexFile->pClassLookup = pClassLookup;
        
        pRawDexFile->pDvmDex = pDvmDex;
        
        DexOrJar *pd = (DexOrJar*)malloc(sizeof(DexOrJar));
        
        LOGI2("pnc=%p\n", pnc);
        pd->isDex = true;
        pd->pRawDexFile = pRawDexFile;
        pd->pDexMemory = pnc;
        pd->filename = strdup("<memory>");
        
        void *libdvm = dlopen("libdvm.so", RTLD_NOW);
        unsigned addrOfgDvm = (unsigned)dlsym(libdvm, "gDvm") + 0x330;
        fndvmHashTableLookup addrOfdvmHashTableLookup = (fndvmHashTableLookup)dlsym(libdvm, "_Z18dvmHashTableLookupP9HashTablejPvPFiPKvS3_Eb");
        //int result = dvmHashTableLookup_ptr(addrOfgDvm, (int)pd, (int)pd, hashcmpDexOrJar, true);
        
        
        LOGI2("result=%p\n", pd);
        
        if (old_DvmDex == NULL)
        old_DvmDex = pDvmDex;
        
        return pd;
}

成功调用上面的两种内存加载dex文件方法中的任意一种后，得到的返回值是一个DexOrJar结构体的指针。这个指针就是http://androidxref.com/4.4.2_r2/xref/libcore/dalvik/src/main/java/dalvik/system/DexFile.java#37这里的mCookie。
得到mCookie后，该怎么将它的值传给DexFile呢？
我使用的方法是hook openDexFileNative/openDexFile函数。
这两个函数没有导出，但它们是一个jni函数，hook的办法是替换这两个方法的Method结构体的里的回调函数。
这两个JNI方法与一般的JNI方法不同，它们是内部JNI，因此，它的回调函数保存在这两个位置之中的一个：
1、          ((u4**)Method->insns)[10];
2、        Method->nativeFunc（当Method->insns==0时）

Hook代码：
addr = (u4**)openDexFileNative_med->insns;
        
        if (openDexFileNative_med->insns == 0) {
                Dalvik_dalvik_system_DexFile_openDexFileNative_ptr = (Dalvik_dalvik_system_DexFile_openDexFileNative_func)openDexFileNative_med->nativeFunc;
                openDexFileNative_med->nativeFunc = (u4)Dalvik_dalvik_system_DexFile_my_openDexFileNative;
        }
        else {
                Dalvik_dalvik_system_DexFile_openDexFileNative_ptr = (Dalvik_dalvik_system_DexFile_openDexFileNative_func)addr[10];
                addr[10] = (u4*)Dalvik_dalvik_system_DexFile_my_openDexFileNative;
        }

至此，总结一下dalvik下加速启动的过程：
1、        调用DexClassLoader，加载一个payload.dex文件
2、        DexClassLoader调用openDexFileNative函数
3、        由于openDexFileNative被hook了，实际调用的是my_openDexFileNative
4、        my_openDexFileNative里调用my_Dalvik_dalvik_system_DexFile_openDexFile_bytearray加载内存中的dex文件，并将结果返回
5、        成功实现秒加载payload.dex文件。