关于Handler的拦截

为什么要Hook Handler？Android系统中存在大量Handler，我们要改变系统的某些行为就需要Hook掉一些关键节点的Handler，为此，我们要清楚Handler的工作原理。

先做一个实验来看看Hook Handler的效果，如下：

public class MainActivity extends Activity {

    private Button mBtnShow;
    private Button mBtnHook;

    private final Handler mHandler = new Handler() {

        @Override
        public void handleMessage(Message msg) {
            // TODO Auto-generated method stub
            Toast.makeText(MainActivity.this, (CharSequence) msg.obj,
                    Toast.LENGTH_SHORT).show();
        }
    };

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        mBtnShow = (Button) findViewById(R.id.btn);
        mBtnHook = (Button) findViewById(R.id.hook);

        mBtnShow.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {

            @Override
            public void onClick(View v) {
                // TODO Auto-generated method stub
                mHandler.obtainMessage(0, "hello world").sendToTarget();
            }
        });

        mBtnHook.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {

            @Override
            public void onClick(View v) {
                // TODO Auto-generated method stub
                try {
                    hookHandler();
                } catch (IllegalAccessException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                } catch (IllegalArgumentException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
    }

    private void hookHandler() throws IllegalAccessException,
            IllegalArgumentException {
        Field field = FieldUtils.getDeclaredField(Handler.class, "mCallback",
                true);

        field.set(mHandler, new Handler.Callback() {

            @Override
            public boolean handleMessage(Message msg) {
                // TODO Auto-generated method stub
                msg.obj = "hello china";
                return false;
            }
        });
    }
}

放两个按钮，一个按钮是发送消息来显示Toast，另一个按钮是Hook Handler，改变发送的消息内容。

这里Hook所做的事情很简单，其实就是通过反射改变Hander的mCallback，值得注意的是这个Callback的handleMessage中改变了Message后返回了false。这样做是为了继续调用Handler的handleMessage，只是Handler不知道发给他的Message已经被暗中动了手脚。

我们看看Handler的内在实现，Handler其实只是一个工具，用于封装消息再丢给MessageQueue而已，真正的核心在Looper和MessageQueue。我们重点看一下Looper，里面有一个loop函数，就是循环处理消息的，如下：

public static void loop() {
    final Looper me = myLooper();

    final MessageQueue queue = me.mQueue;

    for (;;) {
        Message msg = queue.next();

        msg.target.dispatchMessage(msg);

        msg.recycle();
    }
}

逻辑很简单，通过queue.next()依次从MessageQueue中取出Message，然后调用msg.target的dispatchMessage，这个target其实就是Handler，我们来看看Handler是怎么dispatchMessage的：

public void dispatchMessage(Message msg) {
    if (msg.callback != null) {
        handleCallback(msg);
    } else {
        if (mCallback != null) {
            if (mCallback.handleMessage(msg)) {
                return;
            }
        }
        handleMessage(msg);
    }
}

首先优先调用Message中的Callback，如果没有再来调用Handler的全局Callback，如果没有mCallback则调用Handler的handleMessage，如果有mCallback但是mCallback.handleMessage返回false，同样会调用Handler的handleMessage，如果返回true则直接返回了。我们Hook的核心就在这里了。

好了，顺便再看看是怎么从MessageQueue中取出消息的，如下：

Message next() {
    for (;;) {
        ..........
        nativePollOnce(mPtr, nextPollTimeoutMillis);
        ..........
        if (mQuitting) {
            return null;
        }
    }
}

这是个无限循环的过程，除非退出标志被置位。而从消息队列中取出消息可能被阻塞，原因是队列为空了。这里nativePollOnce就是等待队列中有消息，当有消息时立即返回。我们看看里面的实现，这个是native的函数：

static void android_os_MessageQueue_nativePollOnce(JNIEnv* env, jclass clazz,
        jint ptr, jint timeoutMillis) {
    NativeMessageQueue* nativeMessageQueue = reinterpret_cast<NativeMessageQueue*>(ptr);
    nativeMessageQueue->pollOnce(env, timeoutMillis);
}

int Looper::pollOnce(int timeoutMillis, int* outFd, int* outEvents, void** outData) {
    ..........
    pollInner(timeoutMillis);
}

int Looper::pollInner(int timeoutMillis) {
    ..........

    int eventCount = epoll_wait(mEpollFd, eventItems, EPOLL_MAX_EVENTS, timeoutMillis);

    for (int i = 0; i < eventCount; i++) {
        ..........
    }
}

真相大白，原来是用epoll_wait来监测fd是否可读写，这个fd通常是管道，那么是否意味着当往队列里添加消息时，需要向这个fd里写一些数据呢，这样epoll_wait就能被唤醒。我们来看看消息是如何添加到队列里的：

boolean enqueueMessage(Message msg, long when) {
    ..........
    if (needWake) {
        nativeWake(mPtr);
    }
    return true;
}

这里给消息添加到队列后，调用了nativeWake来唤醒队列：

static void android_os_MessageQueue_nativeWake(JNIEnv* env, jclass clazz, jint ptr) {
    NativeMessageQueue* nativeMessageQueue = reinterpret_cast<NativeMessageQueue*>(ptr);
    return nativeMessageQueue->wake();
}

void NativeMessageQueue::wake() {
    mLooper->wake();
}

void Looper::wake() {
    ssize_t nWrite;
    do {
        nWrite = write(mWakeWritePipeFd, "W", 1);
    } while (nWrite == -1 && errno == EINTR);

    if (nWrite != 1) {
        if (errno != EAGAIN) {
            ALOGW("Could not write wake signal, errno=%d", errno);
        }
    }
}

果然如我们所料，这里唤醒就是往fd中写入了一个W字符而已。