Android性能优化之plt hook与native线程监控详解

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时间：2022-12-26

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背景

我们在android超级优化-线程监控与线程统一可以知道，我们能够通过asm插桩的方式，进行了线程的监控与线程的统一，通过一系列的黑科技，我们能够将项目中的线程控制在一个非常可观的水平，但是这个只局限在java层线程的控制，如果我们项目中存在着native库，或者存在着很多其他so库，那么native层的线程我们就没办法通过ASM或者其他字节码手段去监控了，但是并不是就没有办法，还有一个黑科技，就是我们的PIL Hook，目前行业上比较出名的就是xhook，和bhook了。

native 线程创建

了解PLT Hook之前，我们先了解一下native层常用的创建线程的手段，没错，就是pthread

int pthread_create(pthread_t* __pthread_ptr, pthread_attr_t const* __attr, void* (*__start_routine)(void*), void*);

__pthread_ptr：pthread_t类型的参数，成功时tidp指向的内容被设置为新创建线程的pthread_t
__attr 线程的属性
__start_routine 执行函数，新创建线程从此函数开始运行
__start_routine中需要运行的入参，如果__start_routine不需要入参，则该值为null

接下里我们用这个例子去说明，我们在MainActivity中设定了一个名叫threadCreate的jni调用，开启一个新线程，在新线程里面打印一些传递的数据。

libtest.so中的代码
/* 声明结构体 */
struct member {
    int num;
    char *name;
};
/* 定义线程pthread */
static void *pthread(void *arg) {
    struct member *temp;
    /* 线程pthread开始运行 */
    printf("pthread start!\n");
    /* 打印传入参数 */
    temp = (struct member *) arg;
    printf("member->num:%d\n", temp->num);
    printf("member->name:%s\n", temp->name);
    return NULL;
}
extern "C"
JNIEXPORT void JNICALL
Java_com_example_signal_MainActivity_threadCreate(JNIEnv *env, jobject thiz) {
    pthread_t tidp;
    struct member *b;
    /* 为结构体变量b赋值 */
    b = (struct member *) malloc(sizeof(struct member));
    b->num = 10086;
    b->name = "pika";
    /* 创建线程pthread */
    if ((pthread_create(&tidp, NULL, pthread, (void *) b)) == -1) {
        printf("create error!\n");
    }
}

通过jni方式调用的pthread，我们就没办法用常规手段去监控了。所以我们才需要plt hook的方式

PLT

介绍plt hook之前，我们还是有必要了解一些前置的知识。在linux中，会存在很多地址无关的代码。在我们的编写模块中，其实会遇到很多共享对象地址冲突的问题，如果相互依赖的对象是以绝对地址的方式存在的话，那么运行的时候就会发生地址冲突，比如进程A里面两个方法都被定位到了同一个地址，所以才有了地址无关的代码。

地址无关的代码大多数采用运行时基地址+编译时定向偏移，其中基地址可以在运行时确定，但是某个符号的运行时地址相对于基地址来说，就可以是一个确定的偏移数值。通过这种方式，函数可以在被需要的时候再进行绑定地址即可，在编译时只需要记录偏移就可以保证后期的运行寻址的正常。这个保存偏移地址的东西，就叫做GOT表（全局偏移表），当代码需要引用到这个符号的时候，就可以通过GOT表间接定位到真正的地址，动态链接器（linker）执行重定位（relocate）操作时，这里会被填入真实的外部调用的绝对地址。