Android无需权限显示悬浮窗, 兼谈逆向分析app

比眉伴天荒 2022-08-23 00:51 266阅读 0赞

# 前言 #

最近UC浏览器中文版出了一个快速搜索的功能, 在使用其他app的时候, 如果复制了一些内容, 屏幕顶部会弹一个窗口, 提示一些操作, 点击后跳转到UC, 显示这个悬浮窗不需要申请`android.permission.SYSTEM_ALERT_WINDOW`权限.

如下图, 截图是在使用Chrome时截的, 但是屏幕顶部却有UC的view浮在屏幕上. 我使用的是小米, 我并没有给UC授悬浮窗权限, 所以我看到这个悬浮窗时是很震惊的.

![1240][]

截图

# 悬浮窗原理 #

做过悬浮窗功能的人都知道, 要想显示悬浮窗, 要有一个服务运行在后台, 通过`getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE)`拿到`WindowManager`, 然后向其中`addView`, `addView`第二个参数是一个`WindowManager.LayoutParams`, `WindowManager.LayoutParams`中有一个成员`type`, 有各种值, 一般设置成`TYPE_PHONE`就可以悬浮在很多view的上方了, 但是调用这个方法需要申请`android.permission.SYSTEM_ALERT_WINDOW`权限, 在很多机型上, 这个权限的名字叫*悬浮窗*, 比如小米手机上默认是禁用这个权限的, 有些恶意app会用这个权限弹广告, 而且很难追查是哪个应用弹的. 如果这个权限被禁用, 那么结果就是悬浮窗无法展示, 比如*有道词典*的*复制查词*功能, 在小米手机上经常没用, 其实是用户没有授权, 而且应用也没有引导用户给它打开授权.

现在UC能突破这个限制, 我很好奇它是怎么做到的.

# 研究实现 #

Android开发有点蛋疼的地方就是太容易被反编译, 但有时这也成为我们研究别人app的一种手段.

## 反编译 ##

使用*apktool*可以很轻松的反编译UC.

## 找代码 ##

逆向别人的app, 比较关键的地方是怎么找代码, 因为代码基本上都是混淆的, 直接看肯定是看不懂的, 只能去找, 突破口一般在字符资源上, 比如我们看到上图中的**快速搜索**是UC的字符, 那么我们到`res/values/strings.xml`去找`快速搜索`, 就可以找到下面的内容

这里我们拿到了`快速搜索`对应的名字`dark_search_banner_search`, Android在编译时会给每个资源分配一个id, 我们grep一下这个字符资源的名字就能知道id是多少, 一般在`R.java`, `res/values/public.xml`中有定义, 我直接到public.xml中找到了它的id

有了字符资源的id `0x7f070049`, 我们再在代码里面grep一下这个id, 就能知道哪几个文件使用了这个字符资源.

之所以这么确定是在代码里, 是因为UC在我们复制的内容不同时, 悬浮窗标题会不一样, 一定是在代码里控制的, 结果如下

./com/uc/browser/b/f.smali

结果可能和大家不一样, 但是一定会找到一个被混淆的smali文件

## 看代码 ##

这一部应该是最恶心的. smali代码和java代码的关系, 就像汇编代码和C++代码, 但是smali比汇编代码要容易理解的多, 不然也不会有那么多公司故意将代码写在C++层了.

虽然代码都被混淆了, 而且以我们不熟悉的方式出现, 但我们可以根据一些蛛丝马迹来判断代码的执行, 比如Framework的类和API是不能被混淆的, 这也是我们能看懂smali的原因之一, 我们可以结合这些面包屑来还原整个app代码, 当然这需要我们对smali很熟悉, 如果不熟悉smali, 至少要对Android的API熟悉. 因为有时实在看不懂, 我们要靠猜来还原一段代码的逻辑.

首先在代码里面找到`0x7f070049`, 发现了如下代码

(省略)
        const v3, 0x7f070049
    
        invoke-virtual {v1, v3}, Landroid/content/res/Resources;->getString(I)Ljava/lang/String;
    
        move-result-object v1
    
        iput-object v1, v0, Lcom/uc/browser/b/a;->dpC:Ljava/lang/String;
    
        :cond_9
    
        (省略)
    
        invoke-virtual {v0, v1}, Lcom/uc/browser/b/a;->o(Landroid/graphics/drawable/Drawable;)V
        :try_end_2
        .catch Ljava/lang/Exception; {:try_start_2 .. :try_end_2} :catch_0
    
        goto/16 :goto_0
        (省略)

这是`0x7f070049`出现之后的一部分代码, 一路看下来, 其实都是在取值赋值, 就拿`0x7f070049`来说:

#使v3寄存器的值为0x7f070049
        const v3, 0x7f070049
    #v1是Resources实例, 调用它的getString方法, 方法的参数是v3中的值
        invoke-virtual {v1, v3}, Landroid/content/res/Resources;->getString(I)Ljava/lang/String;
    #将结果存入v1寄存器
        move-result-object v1

其实就是我们常用的`getResources().getString`  
其实如果一直这么看下去, 会发现毫无头绪, 剩下的代码一直在干差不多的事情, 所以我只截取了这部分, 注意最后一行

goto/16 :goto_0

也就是说, 有可能代码转到`goto_0`那儿去了, 那么看看`goto_0`那里又写了些什么

:goto_0
        (省略)
    
        const-string v1, "window"
    
        invoke-virtual {v0, v1}, Landroid/content/Context;->getSystemService(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/Object;
    
        move-result-object v0
    
        check-cast v0, Landroid/view/WindowManager;
    
        invoke-interface {v0}, Landroid/view/WindowManager;->getDefaultDisplay()Landroid/view/Display;
    
        move-result-object v0
    
        invoke-virtual {v0}, Landroid/view/Display;->getWidth()I
    
        move-result v0
    
        iget-object v1, v10, Lcom/uc/browser/b/a;->dpx:Landroid/view/WindowManager$LayoutParams;
    
        iput v0, v1, Landroid/view/WindowManager$LayoutParams;->width:I
    
        iget-object v0, v10, Lcom/uc/browser/b/a;->dpx:Landroid/view/WindowManager$LayoutParams;
    
        invoke-virtual {v10}, Lcom/uc/browser/b/a;->getContext()Landroid/content/Context;
    
        move-result-object v1
    
        invoke-virtual {v1}, Landroid/content/Context;->getResources()Landroid/content/res/Resources;
    
        move-result-object v1
    
        const v2, 0x7f0d0022
    
        invoke-virtual {v1, v2}, Landroid/content/res/Resources;->getDimension(I)F
    
        move-result v1
    
        float-to-int v1, v1
    
        iput v1, v0, Landroid/view/WindowManager$LayoutParams;->height:I
    
        iget-object v0, v10, Lcom/uc/browser/b/a;->mWindowManager:Landroid/view/WindowManager;
    
        iget-object v1, v10, Lcom/uc/browser/b/a;->dpx:Landroid/view/WindowManager$LayoutParams;
    
        invoke-interface {v0, v10, v1}, Landroid/view/WindowManager;->addView(Landroid/view/View;Landroid/view/ViewGroup$LayoutParams;)V

其实看到`const-string v1, "window"`, 我们就应该有所警惕了, 这可能是关键代码了. 为什么这么说? 因为悬浮窗的实现里面, 需要获取`WindowManager`, 从而需要调用`Context.getSystemService(Context.WINDOW_SERVICE)`, 而官方文档写了`Context.WINDOW_SERVICE`就是常量`window`. 而后我们看到代码中构造了`WindowManager.LayoutParams`, 最终在`addView`时传入.

看到这里, 我也觉得很奇怪, 我在**悬浮窗原理**中写的是我知道的实现悬浮窗的方法, UC的实现好像跟我调用的是相同的API, 也没看到反射之类可能展示奇技淫巧的代码, 为什么UC就可以不需要权限直接显示悬浮窗呢?

## 猜测 ##

我认为`addView`的第二个参数`WindowManager.LayoutParams`可能是关键, 所以我需要知道UC是如何构造这个`WindowManager.LayoutParams`的.

由于是系统的类, 无法混淆, 直接搜索`LayoutParams`就找到了下面的代码

iget-object v1, v10, Lcom/uc/browser/b/a;->dpx:Landroid/view/WindowManager$LayoutParams;

这句话就是把`v10`的值赋给`v1`, `v10`是`com/uc/browser/b/a`的成员`dpx`, 那么打开`com/uc/browser/b/a.smali`看看`dpx`到底是怎么构造的.

(省略)
    
    .field dpx:Landroid/view/WindowManager$LayoutParams;
    
        (省略)
        .line 68
        new-instance v0, Landroid/view/WindowManager$LayoutParams;
    
        invoke-direct {v0}, Landroid/view/WindowManager$LayoutParams;-><init>()V
    
        iput-object v0, p0, Lcom/uc/browser/b/a;->dpx:Landroid/view/WindowManager$LayoutParams;
    
        .line 69
        if-eqz p2, :cond_0
    
        .line 70
        iget-object v0, p0, Lcom/uc/browser/b/a;->dpx:Landroid/view/WindowManager$LayoutParams;
    
        const/16 v1, 0x7d5
    
        iput v1, v0, Landroid/view/WindowManager$LayoutParams;->type:I
    
        .line 74
        :goto_0
        iget-object v0, p0, Lcom/uc/browser/b/a;->dpx:Landroid/view/WindowManager$LayoutParams;
    
        const/4 v1, 0x1
    
        iput v1, v0, Landroid/view/WindowManager$LayoutParams;->format:I
        (省略)

这里的代码就很简单的, 我最先看的是下面这段

const/16 v1, 0x7d5
    
        iput v1, v0, Landroid/view/WindowManager$LayoutParams;->type:I

这两句代码就是把`WindowManager.LayoutParams.type`字段设成0x7d5, 官网上写了0x000007d5是`WindowManager.LayoutParams.TYPE_TOAST`的值.

## 验证 ##

实际测试了一下, 将type设置成TYPE\_TOAST果然有奇效, 不需要`android.permission.SYSTEM_ALERT_WINDOW`权限就能显示一个悬浮窗.

之前我一直以为调用了系统`WindowManager.addView`需要`android.permission.SYSTEM_ALERT_WINDOW`权限, 但实际上调用这个方法是不需要权限的, 在Android源码中有这么一段

public int checkAddPermission(WindowManager.LayoutParams attrs) {
        int type = attrs.type;
    
        if (type < WindowManager.LayoutParams.FIRST_SYSTEM_WINDOW
                || type > WindowManager.LayoutParams.LAST_SYSTEM_WINDOW) {
            return WindowManagerImpl.ADD_OKAY;
        }
        String permission = null;
        switch (type) {
            case TYPE_TOAST:
                // XXX right now the app process has complete control over
                // this...  should introduce a token to let the system
                // monitor/control what they are doing.
                break;
            case TYPE_INPUT_METHOD:
            case TYPE_WALLPAPER:
                // The window manager will check these.
                break;
            case TYPE_PHONE:
            case TYPE_PRIORITY_PHONE:
            case TYPE_SYSTEM_ALERT:
            case TYPE_SYSTEM_ERROR:
            case TYPE_SYSTEM_OVERLAY:
                permission = android.Manifest.permission.SYSTEM_ALERT_WINDOW;
                break;
            default:
                permission = android.Manifest.permission.INTERNAL_SYSTEM_WINDOW;
        }
        if (permission != null) {
            if (mContext.checkCallingOrSelfPermission(permission)
                    != PackageManager.PERMISSION_GRANTED) {
                return WindowManagerImpl.ADD_PERMISSION_DENIED;
            }
        }
        return WindowManagerImpl.ADD_OKAY;
    }

可以猜到这个方法是往系统的`WindowManager`里`addView`的时候做权限检查用的, 那个`type`就是我们在构造`WindowManager.LayoutParams`时赋值的`type`, 可以看到, 除了`TYPE_TOAST`, 其他都是要权限的, 而且非常喜感的是, 代码中的注释还说他们现在对这种type毫无限制, 应该引入标记来限制开发者.

## 处理兼容性 ##

在这篇文章刚刚公布的时候, 就有同学反馈悬浮窗无法接收事件, 刚开始我并没有特别在意, 在廖祜秋大神做了一个demo之后, 这篇文章阅读量又涨了不少, 随即收到更多反馈事件的问题, 我今天晚上借了台MIUI V5 4.2.2实测了一下, 这台机器上UC的快速搜索功能也无法正常使用.

在这个ROM上表现为:  
使用`TYPE_PHONE`这类需要权限的type时, 只有在app处于前台时能显示悬浮窗, 且能正常接受触摸事件. 如果在应用详情里面授悬浮窗权限, 则工作完全正常.  
(这里是MIUI V5对悬浮窗的特殊处理, 现在的ROM, 包括MIUI V6上, 如果不授权, 无法显示任何悬浮窗)  
使用`TYPE_TOAST`这个不需要权限的type时, 悬浮窗正常显示, 但不能接受触摸事件.

我重新检查了一下smali代码, 发现UC是有分版本处理的, 不过因为smali代码的规则问题, 很难直接看出来, 我把分析过程写出来, 顺便解释一下smali的语法, 供大家以后逆向时拿来参考.

这次我是在OS X上反编译的, 所以变量名可能略有区别.

接着上面`com/uc/browser/b/a.smali`中查看`dpx`的构造过程, 代码如下:

.field dpx:Landroid/view/WindowManager$LayoutParams;
    
    (省略)
    
    # direct methods
    .method public constructor <init>(Landroid/content/Context;Z)V
        .locals 7
    
        (省略)
    
        .line 68
        new-instance v0, Landroid/view/WindowManager$LayoutParams;
    
        invoke-direct {v0}, Landroid/view/WindowManager$LayoutParams;-><init>()V
    
        iput-object v0, p0, Lcom/uc/browser/b/a;->dpx:Landroid/view/WindowManager$LayoutParams;
    
        .line 69
        if-eqz p2, :cond_0
    
        .line 70
        iget-object v0, p0, Lcom/uc/browser/b/a;->dpx:Landroid/view/WindowManager$LayoutParams;
    
        const/16 v1, 0x7d5
    
        iput v1, v0, Landroid/view/WindowManager$LayoutParams;->type:I

为了方便说明, 我遵循smali的规则, 它用`.line XX`, 我们就说这是第XX行的代码.

上面是我之前分析得到UC使用的是`TYPE_TOAST`的地方, 证据就是第70行的`const/16 v1, 0x7d5`, 但是要知道, smali代码没有跳转的话, 就是从上往下执行, 我们看第69行的代码如下:

.line 69
    if-eqz p2, :cond_0

这句话的意思是**如果p2等于0, 控制流跳转到cond\_0**, 否则就是继续顺序往下执行. 也就是说UC只有在`p2 != 0`条件满足的时候才会使用`TYPE_TOAST`, 我们看看`cond_0`对应的代码.

.line 72
        :cond_0
        iget-object v0, p0, Lcom/uc/browser/b/a;->dpx:Landroid/view/WindowManager$LayoutParams;
    
        const/16 v1, 0x7d2
    
        iput v1, v0, Landroid/view/WindowManager$LayoutParams;->type:I

这里很简单, 就是将`0x7d2`赋给了`type`, 官网写了`0x000007d2`是`TYPE_PHONE`, 也就是说UC在某种情况下还是会用需要权限的老方法展示悬浮窗.

现在问题是条件是什么, 关键在`p2`, 在smali里面, 有两种寄存器命名规则, 一种叫v命名规则, 另一种是p命名规则, 当然只是命名规则而已, 在使用apktool时是可以选的. 这里是p命名规则.

我刚才分析的赋值过程, 所在的方法是下面这个, 我在刚才的代码片段中也保留了这个部分.

# direct methods
    .method public constructor <init>(Landroid/content/Context;Z)V
        .locals 7

这就是`com/uc/browser/b/a`的构造方法, `dpx`就是在构造方法里初始化的, `.locals 7`告诉我们这个方法中将出现7个局部寄存器(local register), 名字是v0, v1...v6, 而这个方法的参数有3个, 隐式告诉我们这个方法中将出现3个参数寄存器(parameter register), 名字分别是p0, p1, p2.

我是怎么知道这个方法有3个参数的呢. smali中非静态方法, 都隐含一个参数p0, 指向自身, 和Java中的`this`是一个意思, 而方法的参数写在括号里, 也就是`Landroid/content/Context;Z`, 其中`Landroid/content/Context;`很明显就是Android中的`Context`, 值存储在p1里, 而`Z`对应的是Android中的`boolean`, p2就是他了.

也就是说, type是用`TYPE_TOAST`还是用`TYPE_PHONE`, 取决于这个构造方法的第二个参数, 那到底谁构造了`com/uc/browser/b/a`呢? 可以去代码里面搜形如`new-instance ***, Lcom/uc/browser/b/a;`的代码. 更保险的做法是搜`Lcom/uc/browser/b/a`然后一个一个的看.

我在`com/uc/browser/b/f.smali`里面找到了下面的代码:

.prologue
        const/4 v0, 0x0
    
        const/4 v1, 0x1
    
        (省略)
    
        new-instance v3, Lcom/uc/browser/b/a;
    
        iget-object v4, v9, Lcom/uc/browser/b/e;->mContext:Landroid/content/Context;
    
        sget v5, Landroid/os/Build$VERSION;->SDK_INT:I
    
        const/16 v6, 0x13
    
        if-lt v5, v6, :cond_0
    
        move v0, v1
    
        :cond_0
        invoke-direct {v3, v4, v0}, Lcom/uc/browser/b/a;-><init>(Landroid/content/Context;Z)V

这段代码首先是创建了`com/uc/browser/b/a`的实例, 存储在v3中, 从另一处拿到了一个`Context`存储在v4中, 然后拿到了当前系统的`android.os.Build.VERSION.SDK_INT`存储在v5中, 此时将v6的值设为`0x13`, 千万别粗心看成13了, 我好几次都觉得这是13, 其实是十进制的19, 接下来是一个条件分支, 如果v5的值小于v6, 也就是说`android.os.Build.VERSION.SDK_INT < 19`, 直接跳转到cond\_0, 否则先将v1的值赋给v0, 再顺序执行.

这句代码

invoke-direct {v3, v4, v0}, Lcom/uc/browser/b/a;-><init>(Landroid/content/Context;Z)V

就是调用v3的构造方法, 参数是v4和v0, 分析一下上面这段代码的逻辑就是:  
如果当前系统API level小于19, 那么第二个参数就是0, 否则就是1.

而这第二个参数的值就是之前我们分析的p2的值, UC只有在`p2 != 0`条件满足的时候才会使用`TYPE_TOAST`, 把整个逻辑串起来就是:

UC在API level >= 19的时候, 使用`TYPE_TOAST`, 其他情况使用`TYPE_PHONE`(需要权限).

可能是为了规避在低版本`TYPE_TOAST`不能接受事件的问题.

关于针对源代码的分析, 请看[Android悬浮窗使用TYPE\_TOAST的小结][Android_TYPE_TOAST]

# 实测效果 #

我之前写的一个app有悬浮窗播放功能, 支持拖动窗口和点击暂停, 关闭窗口等等, 在4.4.4上实测功能正常.

![strip][]

无权限悬浮窗演示gif

感谢微博上关注的大神[廖祜秋][Link 1], 他做了个[demo][], 虽然交互和UC不同, 可以参考一下实现.

![strip 1][]

廖祜秋大神的demo

关于这个, 他也写了一篇[Android 悬浮窗的小结][Android]

# 其他补充 #

评论区的*浮海大虾*同学有更多补充如下:

> TYPE\_TOAST一直都可以显示, 但是用TYPE\_TOAST显示出来的在2.3上无法接收点击事件, 因此还是无法随意使用.  
> 下面是我之前研究后台线程显示对话框的时候记得笔记, 大家可以看看我们项目中有需求需要在后台任务中显示Dialog, 项目最初的做法是用Activity模拟Dialog, 一个Activity已经承载了近20种Dialog, 代码混乱至极. 后来我发现Dialog可以通过改变Window Type实现不依赖Activity显示, 然后就很兴奋的要在使用这种方式来作为新的实现方式.  
> 最初WindowType是WindowManager.LayoutParams.TYPE\_SYSTEM\_ALERT, 可是这是悬浮窗了, MIUI会默认禁止(真他妈操蛋，也没有任何提示)最终放弃. 后来试着换成了WindowManager.LayoutParams.TYPE\_TOAST, 起初效果很好，MIUI也不禁止了, 哪里都能显示, 这下开心了. 可是后来又发现在2.3上不能接收点击事件, 也就是说Dialog上的按钮不能点击, 这他妈就很操蛋了, 又放弃了. 又试了试其他的Type都不能满足需求, 结果如下：TYPE\_SEARCH\_BAR: 未知  
> TYPE\_ACCESSIBILITY\_OVERLAY: 拒绝使用  
> TYPE\_APPLICATION: 只能配合Activity在当前APP使用TYPE\_APPLICATION\_ATTACHED\_DIALOG: 只能配合Activity在当前APP使用  
> TYPE\_APPLICATION\_MEDIA: 无法使用(什么也不显示)  
> TYPE\_APPLICATION\_PANEL: 只能配合Activity在当前APP使用(PopupWindow默认就是这个Type)  
> TYPE\_APPLICATION\_STARTING: 无法使用(什么也不显示)  
> TYPE\_APPLICATION\_SUB\_PANEL: 只能配合Activity在当前APP使用TYPE\_BASE\_APPLICATION: 无法使用(什么也不显示)  
> TYPE\_CHANGED: 只能配合Activity在当前APP使用  
> TYPE\_INPUT\_METHOD: 无法使用(直接崩溃)  
> TYPE\_INPUT\_METHOD\_DIALOG: 无法使用(直接崩溃)  
> TYPE\_KEYGUARD\_DIALOG: 拒绝使用  
> TYPE\_PHONE: 属于悬浮窗(并且给一个Activity的话按下HOME键会出现看不到桌面上的图标异常情况)  
> TYPE\_TOAST: 不属于悬浮窗, 但有悬浮窗的功能, 缺点是在Android2.3上无法接收点击事件  
> TYPE\_SYSTEM\_ALERT: 属于悬浮窗, 但是会被禁止

# 尾声 #

现在我们都知道了如何在不申请权限的情况下显示悬浮窗, 我相信以中国Android开发者的脑洞, 一定会有很多有趣或恶心的功能被开发出来, 一方面我自己觉得这个东西很有用, 可以实现一些很神奇的功能, 另一方面又担心这个API被滥用, 最终不得不限制权限.

还有就是, 逆向分析仅用于学习, 不要干违法的事情.

*本人技术有限, 如果文中有错误的欢迎指正, 以免误导他人*

> 利益声明: 虽然我目前在UC实习, 但我并没有UC浏览器中文版的代码权限, 也不会将公司的代码分享给外人. 本文完全是靠我自己开发经验+逆向分析经验+Google完成, 在此之前没有看过UC浏览器的任何代码.

[1240]: /images/20220722/1d5ce0de906941d79304cf9776744e59.png
[Android_TYPE_TOAST]: http://www.jianshu.com/p/634cd056b90c
[strip]: /images/20220722/d07bb27c495b4d73946211014f71d969.png
[Link 1]: http://weibo.com/liaohuqiu?from=feed&loc=nickname
[demo]: https://github.com/liaohuqiu/android-UCToast
[strip 1]: /images/20220722/4296f4e4cb9641238a2e025cd401358d.png
[Android]: http://www.liaohuqiu.net/cn/posts/android-windows-manager/