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第12章内容提交
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69475d8d88
commit
c43e41f0ea
@ -378,21 +378,457 @@ DexFile_initConfig(JNIEnv* env, jobject ,jobject item) {
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```
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到这里就成功从配置文件中读取数据，并解析后通过`native`函数将其存储到全局能访问的位置了。
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到这里就成功从配置文件中读取数据，并解析后通过`native`函数将其存储到全局能访问的位置了。最后在成功读取配置后，通过反射调用`initConfig`函数，即可完成配置的初始化工作。
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```java
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@Override
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protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
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super.onCreate(savedInstanceState);
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binding = ActivityMainBinding.inflate(getLayoutInflater());
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setContentView(binding.getRoot());
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String packageName= this.getPackageName();
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// 读取配置文件
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String configJson= FileHelper.readTextFile("/data/local/tmp/config.json");
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if(configJson.isEmpty()){
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Log.i(TAG,"not found config json "+packageName);
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return;
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}
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// 判断是否是json格式
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if(!configJson.contains("{")){
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Log.i(TAG,"config data is error "+packageName);
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return;
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}
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// 将json转换为对象
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List<PackageItem> packageItems= JSON.parseObject(configJson,new TypeReference<List<PackageItem>>(){});
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if(packageItems.size()<=0){
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Log.i(TAG,"not found config json parse "+packageName);
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return;
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}
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// 判断当前app是否为目标应用
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PackageItem currentItem=null;
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for(PackageItem item : packageItems){
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if(item.packageName.contains(this.getPackageName())){
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currentItem=item;
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break;
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}
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}
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if(currentItem==null){
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return;
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}
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// 是目标应用则反射调用初始化函数，将配置内容传递到native层。
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try {
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Class dexFileClazz=ClassLoader.getSystemClassLoader().loadClass("dalvik.system.DexFile");
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Method method=dexFileClazz.getMethod("initConfig",Object.class);
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method.invoke(null,currentItem);
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} catch (ClassNotFoundException e) {
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throw new RuntimeException(e);
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} catch (NoSuchMethodException e) {
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throw new RuntimeException(e);
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} catch (InvocationTargetException e) {
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throw new RuntimeException(e);
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} catch (IllegalAccessException e) {
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throw new RuntimeException(e);
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}
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}
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```
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## 12.4 JNI调用分析
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## 12.4 JNI调用分析
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`JNI`的调用流程并不是非常复杂，`env`中对应的相关函数定义是在文件`libnativehelper/include_jni/jni.h`中，`JNIEnv`的定义描述如下。
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```c++
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#if defined(__cplusplus)
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// 判断当前是否在C++环境下
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typedef _JNIEnv JNIEnv;
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typedef _JavaVM JavaVM;
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#else
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// 如果在C环境下
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typedef const struct JNINativeInterface* JNIEnv;
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typedef const struct JNIInvokeInterface* JavaVM;
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#endif
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```
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接着看看`_JNIEnv`的定义描述。
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```c++
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struct _JNIEnv {
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/* do not rename this; it does not seem to be entirely opaque */
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const struct JNINativeInterface* functions;
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#if defined(__cplusplus)
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...
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void CallStaticVoidMethod(jclass clazz, jmethodID methodID, ...)
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{
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va_list args;
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va_start(args, methodID);
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functions->CallStaticVoidMethodV(this, clazz, methodID, args);
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va_end(args);
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}
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void CallStaticVoidMethodV(jclass clazz, jmethodID methodID, va_list args)
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{ functions->CallStaticVoidMethodV(this, clazz, methodID, args); }
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void CallStaticVoidMethodA(jclass clazz, jmethodID methodID, const jvalue* args)
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{ functions->CallStaticVoidMethodA(this, clazz, methodID, args); }
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...
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#endif /*__cplusplus*/
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};
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```
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可以看到虽然`c++`的情况下是使用结构体进行一层包装，但是最终实际也调用的`JNINativeInterface`下的函数实现。继续看看该结构体的定义。
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```c++
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struct JNINativeInterface {
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void* reserved0;
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void* reserved1;
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void* reserved2;
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void* reserved3;
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...
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jmethodID (*GetMethodID)(JNIEnv*, jclass, const char*, const char*);
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jobject (*CallObjectMethod)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, ...);
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jobject (*CallObjectMethodV)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, va_list);
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jobject (*CallObjectMethodA)(JNIEnv*, jobject, jmethodID, const jvalue*);
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...
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};
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```
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根据上面源码分析，能够看到`JNIEnv`实际就是`JNINativeInterface`的指针，而该指针对应的结构体中存储着函数表，接下来看是如何给`functions`进行赋值的。
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```c++
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JNIEnvExt::JNIEnvExt(Thread* self_in, JavaVMExt* vm_in, std::string* error_msg)
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: self_(self_in),
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vm_(vm_in),
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local_ref_cookie_(kIRTFirstSegment),
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locals_(kLocalsInitial, kLocal, IndirectReferenceTable::ResizableCapacity::kYes, error_msg),
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monitors_("monitors", kMonitorsInitial, kMonitorsMax),
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critical_(0),
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check_jni_(false),
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runtime_deleted_(false) {
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MutexLock mu(Thread::Current(), *Locks::jni_function_table_lock_);
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check_jni_ = vm_in->IsCheckJniEnabled();
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// 函数指针赋值
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functions = GetFunctionTable(check_jni_);
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unchecked_functions_ = GetJniNativeInterface();
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}
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```
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继续分析`GetFunctionTable`实现。
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```c++
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const JNINativeInterface* JNIEnvExt::GetFunctionTable(bool check_jni) {
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const JNINativeInterface* override = JNIEnvExt::table_override_;
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if (override != nullptr) {
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return override;
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}
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return check_jni ? GetCheckJniNativeInterface() : GetJniNativeInterface();
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}
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```
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继续进入查看`GetJniNativeInterface`实现逻辑
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```c++
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const JNINativeInterface* GetJniNativeInterface() {
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return Runtime::Current()->GetJniIdType() == JniIdType::kPointer
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? &JniNativeInterfaceFunctions<false>::gJniNativeInterface
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: &JniNativeInterfaceFunctions<true>::gJniNativeInterface;
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}
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```
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到这里就对`JNI`对应函数进行赋值了。
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```c++
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template<bool kEnableIndexIds>
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struct JniNativeInterfaceFunctions {
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using JNIImpl = JNI<kEnableIndexIds>;
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static constexpr JNINativeInterface gJniNativeInterface = {
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nullptr, // reserved0.
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nullptr, // reserved1.
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nullptr, // reserved2.
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nullptr, // reserved3.
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...
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JNIImpl::GetMethodID,
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|
JNIImpl::CallObjectMethod,
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|
JNIImpl::CallObjectMethodV,
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|
JNIImpl::CallObjectMethodA,
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||||||
|
...
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||||||
|
};
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||||||
|
};
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```
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根据上面的源码分析，知道了`JNI`中函数对应的实现就在文件`art/runtime/jni/jni_internal.cc`中实现。明白了这个原理后，接下来添加一个打桩函数简单的输出信息，来确定流程是否正确。
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```c++
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static jobject CallObjectMethodV(JNIEnv* env, jobject obj, jmethodID mid, va_list args) {
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CHECK_NON_NULL_ARGUMENT(obj);
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CHECK_NON_NULL_ARGUMENT(mid);
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ALOGD("mikrom %s",__FUNCTION__);
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ScopedObjectAccess soa(env);
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JValue result(InvokeVirtualOrInterfaceWithVarArgs(soa, obj, mid, args));
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return soa.AddLocalReference<jobject>(result.GetL());
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}
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```
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编译后成功看到了大量该函数调用的日志，接下来需要封装一个函数，在这个函数中根据前文传递的配置进行判断是否需要输出`JNI`调用的相关信息。符合条件才进行打桩。具体实现如下。
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```c++
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void ShowVarArgs(const ScopedObjectAccessAlreadyRunnable& ,
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const char* funcname,
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jmethodID ,
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va_list ){
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// 从Runtime获取配置信息，配置了需要打印JNI，并且当前符合输出条件才进行打桩
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Runtime* runtime=Runtime::Current();
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if(!runtime->GetConfigItem().isJNIMethodPrint ||!runtime->GetConfigItem().jniEnable){
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return;
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}
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|
// 打桩信息
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ALOGD("mikrom ShowVarArgs %s %s %s %s %p",runtime->GetProcessPackageName().c_str(),runtime->GetConfigItem().jniModuleName,
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runtime->GetConfigItem().jniFuncName,funcname,Thread::Current());
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}
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```
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这里使用了两个条件来控制打桩，`isJNIMethodPrint`表示是否要对`JNI`监控打桩，而`jniEnable`则表示，当前是否应该打桩，例如在指定的`native`函数调用期间，才打桩输出，或者指定动态库加载后，才进行打桩，这个过滤条件大大的降低了对无效日志的输出，提高分析的效率。
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`jniEnable`默认是`false`的，值不应由配置文件决定，而是在调用过程中进行赋值，所有`native`函数开始执行和执行结束时都会经过`JniMethodStart`和`JniMethodEnd`函数，所以只需要在进入该函数时，将该字段修改为`true`，在结束时，再将其关闭即可。下面是实现代码。
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```c++
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extern uint32_t JniMethodStart(Thread* self) {
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JNIEnvExt* env = self->GetJniEnv();
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DCHECK(env != nullptr);
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uint32_t saved_local_ref_cookie = bit_cast<uint32_t>(env->GetLocalRefCookie());
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env->SetLocalRefCookie(env->GetLocalsSegmentState());
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|
//add
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Runtime* runtime=Runtime::Current();
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if(runtime->GetConfigItem().isJNIMethodPrint){
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|
ArtMethod* native_method = *self->GetManagedStack()->GetTopQuickFrame();
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std::string methodname=native_method->PrettyMethod();
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// 当前开始函数为要监控的目标函数时，则开启输出JNI
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if(strstr(methodname.c_str(),runtime->GetConfigItem().jniFuncName)){
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runtime->GetConfigItem().jniEnable=true;
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}
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}
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//endadd
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if (kIsDebugBuild) {
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ArtMethod* native_method = *self->GetManagedStack()->GetTopQuickFrame();
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CHECK(!native_method->IsFastNative()) << native_method->PrettyMethod();
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|
}
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|
// Transition out of runnable.
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self->TransitionFromRunnableToSuspended(kNative);
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return saved_local_ref_cookie;
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}
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extern void JniMethodEnd(uint32_t saved_local_ref_cookie, Thread* self) {
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//add
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Runtime* runtime=Runtime::Current();
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if(runtime->GetConfigItem().isJNIMethodPrint){
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|
ArtMethod* native_method = *self->GetManagedStack()->GetTopQuickFrame();
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std::string methodname=native_method->PrettyMethod();
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// 当前结束函数为要监控的目标函数时，则关闭输出JNI
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if(strstr(methodname.c_str(),runtime->GetConfigItem().jniFuncName)){
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runtime->GetConfigItem().jniEnable=false;
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}
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}
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//endadd
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GoToRunnable(self);
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|
PopLocalReferences(saved_local_ref_cookie, self);
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}
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```
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## 12.5 打桩函数分类
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## 12.5 打桩函数分类
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前文中仅仅对其中类似`CallObjectMethodV`函数，进行简单的输出，而实际场景中，大量的`JNI`函数调用，并非有着这些参数，所以需要将`ShowVarArgs`进行封装，并有多种重载实现。具体重载参数需要根据实际`JNI`函数中有哪些参数来决定。在这里篇幅有限，所以不会将所有的`JNI`函数情况进行处理，主要将前文中测试中调用到的`JNI`函数进行对应处理。
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根据`JniTrace`中的日志，需要对四个`JNI`函数进行打桩处理，分别是`GetMethodID、GetStringUTFChars、NewStringUTF、CallObjectMethodV`。根据这些函数对应的参数，对打桩的函数进行重载处理。
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### 12.5.1 GetMethodID打桩
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在开始修改代码前，先看看该函数的定义。
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```c++
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// 根据函数名，以及对应的函数签名来获取对应函数
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static jmethodID GetMethodID(JNIEnv* env, jclass java_class, const char* name, const char* sig);
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```
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再看看`JniTrace`对于该函数的输出。
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```
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/* TID 6996 */
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310 ms [+] JNIEnv->GetMethodID
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310 ms |- JNIEnv* : 0x7d3892f610
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310 ms |- jclass : 0x71 { cn/mik/nativedemo/MainActivity }
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310 ms |- char* : 0x7c011aaf1f
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310 ms |: demo
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310 ms |- char* : 0x7c011aaf24
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310 ms |: ()Ljava/lang/String;
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310 ms |= jmethodID : 0x39 { demo()Ljava/lang/String; }
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310 ms ----------------------------------------------Backtrace----------------------------------------------
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310 ms |-> 0x7c01191a0c: _ZN7_JNIEnv11GetMethodIDEP7_jclassPKcS3_+0x3c (libnativedemo.so:0x7c01183000)
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310 ms |-> 0x7c01191a0c: _ZN7_JNIEnv11GetMethodIDEP7_jclassPKcS3_+0x3c (libnativedemo.so:0x7c01183000)
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```
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该输出中，关键展示了函数所在类的类名称、函数名称、函数签名，以及所找到的对应函数id，调用堆栈。参考该类型的`JNI`调用，下面重构一个相应的打桩函数。
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```c++
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// 是否需要打印
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bool HasShow(){
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Runtime* runtime=Runtime::Current();
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if(!runtime->GetConfigItem().isJNIMethodPrint ||!runtime->GetConfigItem().jniEnable){
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return false;
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}
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||||||
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return true;
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|
}
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|
// JNI打桩函数重载,针对GetMethodID进行输出
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void ShowVarArgs(const ScopedObjectAccessAlreadyRunnable& soa,const char* funcname,jclass java_class, const char* name, const char* sig,jmethodID methodID){
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if(!HasShow()){
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return;
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}
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ObjPtr<mirror::Class> c = soa.Decode<mirror::Class>(java_class);
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std::string temp;
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const char* className= c->GetDescriptor(&temp);
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ArtMethod* method = jni::DecodeArtMethod(methodID);
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pthread_t threadId = pthread_self();
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// 前面加上标志是为了方便搜索日志
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ALOGD("%s /* TID %ld */","mikrom",threadId);
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ALOGD("%s [+] JNIEnv->%s","mikrom",funcname);
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ALOGD("%s |- jclass :%s","mikrom",className);
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ALOGD("%s |- char* :%p","mikrom",name);
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ALOGD("%s |: %s","mikrom",name);
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ALOGD("%s |- char* :%p","mikrom",sig);
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ALOGD("%s |: %s","mikrom",sig);
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ALOGD("%s |= jmethodID :0x%x {%s}","mikrom",method->GetMethodIndex(),method->PrettyMethod().c_str());
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}
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```
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最后在`JNI`函数调用处，使用该打桩函数。
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```c++
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static jmethodID GetMethodID(JNIEnv* env, jclass java_class, const char* name, const char* sig) {
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CHECK_NON_NULL_ARGUMENT(java_class);
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CHECK_NON_NULL_ARGUMENT(name);
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CHECK_NON_NULL_ARGUMENT(sig);
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|
ScopedObjectAccess soa(env);
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|
jmethodID result = FindMethodID<kEnableIndexIds>(soa, java_class, name, sig, false);
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ShowVarArgs(soa,__FUNCTION__,java_class,name,sig,result);
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return result;
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}
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```
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### 12.5.2 GetStringUTFChars打桩
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参考上面的流程，首先了解该函数的定义结构。
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```c++
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static const char* GetStringUTFChars(JNIEnv* env, jstring java_string, jboolean* is_copy);
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```
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|
接着查看`JniTrace`的输出显示。
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```
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/* TID 6996 */
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|
313 ms [+] JNIEnv->GetStringUTFChars
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||||||
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313 ms |- JNIEnv* : 0x7d3892f610
|
||||||
|
313 ms |- jstring : 0x85
|
||||||
|
313 ms |- jboolean* : 0x0
|
||||||
|
313 ms |= char* : 0x7c8893f330
|
||||||
|
|
||||||
|
313 ms ------------------------------------------------Backtrace------------------------------------------------
|
||||||
|
313 ms |-> 0x7c01191b4c: _ZN7_JNIEnv17GetStringUTFCharsEP8_jstringPh+0x34 (libnativedemo.so:0x7c01183000)
|
||||||
|
313 ms |-> 0x7c01191b4c: _ZN7_JNIEnv17GetStringUTFCharsEP8_jstringPh+0x34 (libnativedemo.so:0x7c01183000)
|
||||||
|
```
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看的出来这个函数非常的简单，主要是对返回值进行输出即可。添加打桩函数如下。
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```c++
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void ShowVarArgs(const ScopedObjectAccessAlreadyRunnable& ,
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const char* funcname,
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jboolean* is_copy ,
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const char* data ){
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if(!HasShow()){
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return;
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}
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pthread_t threadId = pthread_self();
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ALOGD("%s /* TID %ld */","mikrom",threadId);
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ALOGD("%s [+] JNIEnv->%s","mikrom",funcname);
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ALOGD("%s |- jboolean* : %d","mikrom",*is_copy);
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ALOGD("%s |= char* : %s","mikrom",data);
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}
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```
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修改原调用函数如下。
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```c++
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static const char* GetStringUTFChars(JNIEnv* env, jstring java_string, jboolean* is_copy) {
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...
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bytes[byte_count] = '\0';
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ShowVarArgs(soa,__FUNCTION__,is_copy,bytes);
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return bytes;
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}
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```
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### 12.5.3 NewStringUTF打桩
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该函数同样非常简单，和上一个函数相反，只需要将参数打印即可，无需处理返回值，函数定义如下。
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```c++
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static jstring NewStringUTF(JNIEnv* env, const char* utf);
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```
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接着看`JniTrace`的输出，同样非常简单。
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```
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/* TID 6996 */
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314 ms [+] JNIEnv->NewStringUTF
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314 ms |- JNIEnv* : 0x7d3892f610
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314 ms |- char* : 0x7ff8e862c1
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314 ms |: hello
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314 ms |= jstring : 0x99 { hello }
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```
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添加对应打桩函数如下。
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```c++
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void ShowVarArgs(const ScopedObjectAccessAlreadyRunnable& ,
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const char* funcname,
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const char* data ){
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if(!HasShow()){
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return;
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}
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pthread_t threadId = pthread_self();
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ALOGD("%s /* TID %ld */","mikrom",threadId);
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ALOGD("%s [+] JNIEnv->%s","mikrom",funcname);
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ALOGD("%s |- char* : %d","mikrom",data);
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}
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```
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调整原函数调用该打桩如下。
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```c++
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static jstring NewStringUTF(JNIEnv* env, const char* utf) {
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...
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ScopedObjectAccess soa(env);
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ShowVarArgs(soa,__FUNCTION__,utf);
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ObjPtr<mirror::String> result =
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mirror::String::AllocFromModifiedUtf8(soa.Self(), utf16_length, utf, utf8_length);
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return soa.AddLocalReference<jstring>(result);
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}
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### 12.5.4 CallObjectMethodV打桩
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这个`JNI`函数不同于前面几种函数，在前几个函数中，参数是明确固定的，而`CallObjectMethodV`是通过`JNI`，调用一个`java`函数，而为此`java`函数提供的所有参数的类型，以及参数个数。都是未知的。而这些参数的信息同样是需要打桩展示出来的。
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## 12.6 调用栈展示
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## 12.6 调用栈展示
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## 12.7 解析参数和返回值
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