1.1 JNI介绍

定义: JNI，全称为Java Native Interface, 即Java本地接口, JNI是Java调用Native 语言的一种特性。通过JNI可以使得Java与C/C++机型交互。即可以在Java代码中调用C/C++等语言的代码或者在C/C++代码中调用Java代码, 由于JNI是JVM规范的一部分，因此可以将我们写的JNI的程序在任何实现了JNI规范的Java虚拟机中运行, 同时这个特性使我们可以复用以前用C/C++写的大量代码JNI是一种在Java虚拟机机制下的执行代码的标准机制，相当于java和c、c++中间的桥梁，JNI 大于NDK，

1.2 NDK介绍

定义: Native Development Kit, 是 Android的一个工具开发包, NDK是属于 Android 的, 与Java并无直接关系,没有NDK就无法编译C++的代码, native层也是可以抓包的, 比如视频电话, NDK原生代码不需要在java虚拟机运行, 而是直接在cpu上运行。

作用: 快速开发C、 C++的动态库, 并自动将so和应用一起打包成 APK, 即可通过 NDK在 Android中使用 JNI与本地代码（如C、C++）交互。

应用场景: 在Android的场景下使用JNI。

优点: 
	1、重复使用现在库，或者提供其自己的库重复使用

	2、在某些情况下提性能，特别是像游戏这种计算密集型应用

	3、使用第三方库，现在许多第三方库都是由C/C++库编写的，比如Ffmpeg这样库。

	4、不依赖于Dalvik Java虚拟机的设计

	5、代码的保护。由于APK的Java层代码很容易被反编译，而C/C++库反编译难度大。

缺点：

  1、由于和java交互比较繁琐，开发难度较大。

  2、容易造成内存泄漏，c++和java是两种不同的语言。

1.3 静态注册

打开Android studio文件，创建项目，选c、c++，build编译，打开build/outputs/apk/debug下，会有编译好的apk文件，解压进入lib，就会看到so文件。

java source code view：

目录：src/main/java/com/noguess/demoso1/MainActivity.java
public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    // Used to load the 'native-lib' library on application startup.
    // libnative-lib.so
    static {
        System.loadLibrary("native-lib");
    }
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        // Example of a call to a native method
        TextView tv = findViewById(R.id.sample_text);
        tv.setText(stringFromJNI());
        // 调用动态方法
        Log.i("r0add", String.valueOf(this.myfirstjni()));
        // 调用静态方法
        Log.i("r0add", MainActivity.myfirstjniJNI("from JAVA"));
    }
    /**
     * A native method that is implemented by the 'native-lib' native library,
     * which is packaged with this application.
     * native 关键字，函数返回类型为String
     */
    public native String stringFromJNI();
    // public static native String stringFromJNI();
    public native int myfirstjni();
}

native source code view：

目录：src/main/cpp/native-lib.cpp
点击java层stringFromJNI也可以跳进去。
#include <jni.h>
#include <string>
int r0add(int x, int y){
    return x + y;
}
extern "C" JNIEXPORT jstring JNICALL
Java_com_noguess_demoso1_MainActivity_stringFromJNI( 
        # 两个必要参数，最少不会少于两个。
        JNIEnv* env,
        jobject /* this */) {
    std::string hello = "Hello from C++";
    # NewStringUTF：JNI API
    // NewStringUTF有两个参数，第一个默认为env
    return env->NewStringUTF(hello.c_str());
}
extern "C" JNIEXPORT jint JNICALL
Java_com_noguess_demoso1_MainActivity_myfirstjni(
        JNIEnv* env,
        jobject /* this */) {
    return r0add(10 ,20);
}

stringFromJNI 加了一个native描述符，表示是一个原生函数，MainActivity是类名，com_noguess_demoso1是包名，Java_com_noguess_demoso1_MainActivity_stringFromJNI是对应的C函数名，那么这个规则就很显而易见了，将包名的.替换成_(因为.不能用于函数命名)，然后Java_PackName_CLassName_MethodName。运行时，JNI就会依赖此规则来对函数进行绑定。

注释：

jstring JNICALL 指返回的类型为string。
JNIEXPORT：表明此函数为导出函数，如果不加，则java调用不了。
Java_com_noguess_demoso1_MainActivity_stringFromJNI：包名_类名_函数名，静态固定格式。
JNIEnv* env：一个接口指针
jobject /* this */ ：在本地方法中声明的对象引用，定义为当前MainActivity的一个实例。如果java层代码加一个static变成静态方法，此处就要改成jclass, 个人理解 jobject为对象调用动态方法，jclass：为类调用静态方法。
extern "c"：如果前面声明了，表示使用c的形式编译。ida反编译后查看此函数，就不会使用name mangling。

名字不一样，c++函数要支持函数名重载，就会用name mangling来进行混淆，可以使用c++filt -n 来进行还原原函数名。

name mangling 还原相关文档：https://github.com/nico/demumble
1. myfirstjni 加了extern “c”，函数名就不会变。
2. r0add没有加，函数名变化。

jint 指的是此函数返回的数据类型为int类型， native函数返回的是什么数据类型，java层也要写对应的数据类型。

JNI数据类型和java数据类型关系如下：

开发一个简单的JNI -> HELLO WORD

java source code view：

package com.noguess.demoso1;
import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;
import android.os.Bundle;
import android.util.Log;
import android.widget.TextView;

import java.lang.reflect.Field;

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    // Used to load the 'native-lib' library on application startup.
    static {
        System.loadLibrary("native-lib");
    }

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

        // Example of a call to a native method
        TextView tv = findViewById(R.id.sample_text);
        tv.setText(stringFromJNI());
        // 调用动态方法
        Log.i("r0add", String.valueOf(this.myfirstjni()));
        // 调用静态方法
        Log.i("r0add", MainActivity.myfirstjniJNI("from JAVA"));
    }

    /**
     * A native method that is implemented by the 'native-lib' native library,
     * which is packaged with this application.
     */
    public native String stringFromJNI();
    // 静态方法
    public static native String myfirstjniJNI(String context);
    public native int myfirstjni();
}

Native source code view：

extern "C" JNIEXPORT jstring JNICALL
// 固定格式
Java_com_noguess_demoso1_MainActivity_myfirstjniJNI(
    	// 固定参数
        JNIEnv *env,
    	// 静态 -> jclass, 动态 -> jobject
        jclass clazz,
    	// 参数
        jstring context) {
    // c++的写法
    const char* a = env->GetStringUTFChars(context, nullptr);
    
    int a_size = env->GetStringUTFLength(context);
    if(a!=0){
//        LOGI('now a is %s', a);
//        LOGI('new context is %s', context);
    }
    // 不用的对象释放掉
    env->ReleaseStringUTFChars(context, a);
    // 创建一个utf-8字符串
    jstring result = env->NewStringUTF("Hello I`am from myfirstjniJNI");
    return result;

1.4 动态注册

如今许多开发者都出于安全性考虑或其他需求，不愿使用函数名规则绑定，而是自己动态注册来绑定native函数。方法也很简单，只需调用RegisterNatives函数即可。其申明如下：

jint RegisterNatives(jclass clazz, const JNINativeMethod* methods,jint nMethods)

clazz 就是native函数所在的类，可通过FindClass获取(将.换成/);methods是一个数组，其中包含注册信息。

java source code view：

public static native String stringFromJNI2();

Native source code view：

// 动态注册: so
JNIEXPORT jstring JNICALL stringFromJNI2(JNIEnv* env, jclass clazz) {
    std::string hello = "Hello from C++ stringFromJNI2";
    return env->NewStringUTF(hello.c_str());
}

JNIEXPORT jint JNI_OnLoad(JavaVM* vm, void* reserved)
{
    JNIEnv * env;
    // 从java虚拟机中获取java env
    vm->GetEnv((void**)&env,JNI_VERSION_1_6);
    // 注册信息
    JNINativeMethod methods[] = {
            // 签名()Ljava/lang/String; 括号里是参数, 返回值是一个jstring
            // name:stringFromJNI2 是与java层 public static native String stringFromJNI2();对应的
            {"stringFromJNI2","()Ljava/lang/String;",(void*)stringFromJNI2},
    };
    // FindClass寻找类
    // RegisterNatives为env的函数，代表此函数可以hook。
    // RegisterNatives参数详解：FindClass寻找类 methods：方法数组 1：方法个数
    env->RegisterNatives(env->FindClass("com/example/demoso1/MainActivity"),methods,1);
    return JNI_VERSION_1_6;
}

JNI ONLOAD

如果代码中已经实现了，那么ida中就可以搜索到。JNI ONLOAD是一个回调，加载一个so时会自动执行。

ida中代码：

{
  unsigned __int64 v1; // x8
  unsigned __int64 v2; // ST20_8
  void *v3; // ST10_8
  __int64 v4; // x0
  __int64 result; // x0
  void *v6; // [xsp+38h] [xbp-28h]
  __int128 v7; // [xsp+40h] [xbp-20h]
  __int64 (__fastcall *v8)(int, int, int, int, int, int, int, int, int, int, __int64); // [xsp+50h] [xbp-10h]
  __int64 v9; // [xsp+58h] [xbp-8h]

  v1 = _ReadStatusReg(ARM64_SYSREG(3, 3, 13, 0, 2));
  v9 = *(_QWORD *)(v1 + 40);
  v2 = v1;
  // 源码：vm->GetEnv((void**)&env,JNI_VERSION_1_6),所以v6就是env,可以按y键重命名方便观看。
  _JavaVM::GetEnv(a1, &v6, 65542);
  // v8就是动态注册的函数名
  v8 = stringFromJNI2;
  v7 = off_32CB8;
  v3 = v6;
  v4 = _JNIEnv::FindClass((_JNIEnv *)v6, "com/example/demoso1/MainActivity");
  result = _JNIEnv::RegisterNatives(v3, v4, &v7, 1LL);
  if ( *(_QWORD *)(v2 + 40) == v9 )
    result = 65542LL;
  return result;
}

1.5 参考链接

以上提到的源码的地址

Android ABI

NDK与JNI基础

ndk-samples

frida_env.js

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JNI ONLOAD

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JNI ONLOAD

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