ART 运行时深层结构完全解析
——从 ArtMethod、ClassLinker 到 Invoke 全链路,兼谈 FART 在 Android 12–16 的失效与修复
如果你已经拿 FART 脱过壳、或者自己写过主动调用,那这篇应该能直接对上。
前面不废话, 背景尽量压短,后面把 Invoke 分流、Nterp、dump 点选择、高版本失效和现在怎么处理写细一点,代码也会多放一些。
先把认为最重要的东西放在这里 以下
ArtMethod 只是入口。真正决定主动调用能不能脱到东西的,是这四个问题同时成立:
FART 早期能打,是因为这四个问题当时相对好对齐。Android 12 之后开始大面积失效,不是单纯工具老了,而是执行路径、结构布局、存储限制、Profile/AOT、壳对抗一起变了。
ArtMethod 里真正关键的是三块:
身份:class、method index、access flag
代码位置:早期靠 dex_code_item_offset_,后面更多走 DexFile / CodeItemDataAccessor
执行入口:entry_point_from_quick_compiled_code_
调用时真正跳出去的,通常是最后一个。
所以会有这种误判:
ArtMethod 找到了,方法也调用了,CodeItem 却还是空的。
不一定是 dump 代码写错,更可能是你看的入口和壳恢复时用的不是同一条路。
ClassLinker 负责 load/link/init。很多抽取壳不是 loadClass 后立刻恢复,而是拖到第一次真正执行前。
DexCache 则让“文件镜像里的 Dex”和“运行时真正用到的解析结果”可能不一致。所以只 dump 整体 Dex 不够,还得单独拿 CodeItem。
执行后端现在也不单一:
还按“禁用 dex2oat 后全部长期解释”来设计方案,在高版本里前提已经不稳。
主动调用前,先看:
对应到代码里,大致就是:
这个指针可能是:
AOT/JIT 机器码
art_quick_to_interpreter_bridge
Nterp 入口
Generic JNI stub
Resolution trampoline
Instrumentation stub
它不是静态常量。ClassLinker::LinkCode、Instrumentation::InitializeMethodsCode、JIT 完成、deoptimize,都可能改它。
再叠加这些 flag:
只打印 ArtMethod*、不看 entry 和 flag,后面很容易盲排。
一个很具体的例子:
在 Android 14 Pixel 7 上,有个被加固的 onCreate,当时打印出来的 entry 是 0x70b1c8a000,反解后落到 art_quick_to_interpreter_bridge。按 FART 老路子主动调用,CodeItem 始终没恢复。
第一反应是 dump 时机不对,或者 self == nullptr 那个标记没进分支。后来开了 --force-interpreter 再调,entry 切到了 Nterp,以为这次稳了,结果 Execute 还是没进——Nterp 不走老 Execute。
最后把 dump 点从 Execute 往上提到 EnterInterpreterFromInvoke,才拿到完整 CodeItem。
排查时建议直接把关键信息打全:
实用判断:
entry 已是编译代码,主动调用大概率碰不到解释器恢复逻辑
entry 是 bridge,还有空间,但别默认后面一定进老 Execute
entry 变成 Nterp 后,老 Execute hook 可能直接失效
调用前后 CodeItem 完全不变,优先怀疑路径,不先改文件名和输出目录
结合 AOSP 常见实现,主干可以写成:
主要来说有三
FART 早期靠这个标记:
早期好用,是因为大多数被抽空方法最终还会掉进可观察的解释路径,Invoke 又足够靠前。
高版本继续只靠这个标记会越来越飘:调用表面上成功,实际执行已经从 quick entry 出去了。
进解释器后,更关键的一层其实是这里,不是老的 Execute 单点:
也就是说我们已经知道了
当前 ArtMethod*
方法是否静态
参数区
后续到底会进传统解释,还是被更快的解释后端接走
前面 Pixel 7 那个案子,真正转机不是又找了一个更花哨的 hook,而是 dump 点从 Execute 上移到了这一层。
一个可落的插法:
这比死钉 Execute 更能兜住“已经进解释体系,但不走老 Execute”的情况。
传统 FART 会盯 Execute,原因很多时候:
干扰 dex2oat 后,不少方法仍解释执行
<clinit> 相对稳定走解释
这里能同时碰到 ArtMethod 和当时的 CodeItem
老插法通常是:
整体 Dex dump 也可以放在这附近:
但 Nterp 把“解释执行 = 进旧 Execute”这个等式打断了。
Nterp 仍然解释字节码,入口却可以直接挂在 quick entry 上,调用约定更接近编译代码。
结果就是:
其实不一定是没恢复,更可能是你观察点没盖住这条路。
所以现在更稳的判断不是“有没有进 Execute”,而是:
Invoke 一旦认为有 quick code,就进:
对应关系可以粗写成:
但:
have_quick_code == true 不等于“已经是最终机器码”。
后面可能是 bridge,也可能是 nterp。看到 quick entry 就当 AOT,会直接排错方向。
主动调用如果只是“调了一下”,却没有把 CodeItem 正确摘出来,后面修复照样废。
简化版 dump 逻辑:
长度计算是脏活,也是修失败的高发区。思路大致是:
伪代码:
很多“bin 有了但修回去反编译仍坏”的问题,不是主动调用没触发,而是这里少算了 handler 段。
FART 强在三步闭环,不在单点 hook:
Java 侧主动调用链,常见是从 ClassLoader 枚举下去:
native 再转:
到了高版本,这套闭环还在,但“调用一定能把真实 CodeItem 暴露出来”不再自动成立。路径不对,后面全白做。
旧路径:
现在常见:
桥接和 Nterp 特别容易制造假象:
看到 art_quick_to_interpreter_bridge,以为稳了
force interpreter 后看到 Nterp,又以为稳了
两边都可能不进老 Execute
Pixel 7 上那个 onCreate 就是标准复现:
ArtMethod 大小、字段布局、pointer-sized fields 一直在变。
写死 Android 8/10 offset 的脚本,到 12 后读错是常态。
与其写死,不如运行时探:
CodeItem 获取也建议做成多版本后端,不要假设某一个固定位移永远能取到指令体。
/sdcard/fart/... 在 Scoped Storage 后经常直接写失败。
表现很误导:日志像跑完了,目录却是空的。
更稳的路径一般是:
写文件前先把返回值打出来:
现在更常见:
垃圾类一初始化就退
检测异常 ClassLoader 遍历 / 反射调用
破坏内存 Dex 头
恢复时机压到真实执行点
识别固定线程名、固定路径、固定 so
所以全量主动调用本身就可能成为触发器。
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