安装即启动？探索流氓App的自启动“黑科技” (Android系统内鬼之ContentProvider篇)

前段时间发现了一个神奇的app，它居然可以在安装之后立即自启动：

在这里插入图片描述

看到没有，在提示安装成功大概1到2秒后，就直接弹出Toast和通知了！好神奇啊，在没有第三方app帮忙唤醒的前提下，它是怎么做到首次安装即自启动的呢？

初步分析

难道它监听了应用安装的广播，在收到广播之后立即启动后台服务？
用jadx打开一看，确实有监听应用安装和卸载的BroadcastReceiver：

请添加图片描述

但是从截图上来看，这个receiver只有2个常见的属性: enable和exported，甚至intent-filter都没有设置优先级，分明就是一个很普通的receiver嘛。
而且按常理，在android系统上，新安装的app如果没有主动运行过一次，那么它所有的BroadcastReceiver都是不会生效的，例如监听应用安装卸载、监听设备开机、熄屏亮屏等。
就算它有办法绕过这个限制，那它真的能接收到自身的安装广播吗？（反正这种操作我是第一次见）

不过我还是仿照它的做法，写demo测试了一下……

得到的结果是： 接收不到任何广播。
这就说明这个app的【安装完自启动】并不是通过监听自身的安装广播来实现的。

那么，它到底是怎么启动的呢，会是谁启动了它呢？

也许我们可以使用debug法来进行分析（当然，debug系统进程需要手机获取root权限，或者直接刷入一个user-debug/eng系统，这不在本文的讨论范围内）。

有同学可能会说，可以在AMS的attachApplication方法里打断点，因为这是app进程启动的必经之路。
emmmm，这是必经之路没错，但如果在这里打断点已经迟了，因为这时候进程已经启动，依然无法得知是由哪个进程发起的。
所以我们应该尽量在靠近启动源头的地方打断点。

寻找启动源头

先来复习一下常规应用进程的启动流程：

在这里插入图片描述

查看大图

可以看到，向zygote发起fork请求的是system_process进程，我们可以在system_process这条线上的任意一个方法打断点，比如ZygoteProcess.start方法：

在这里插入图片描述

等下就可以顺着堆栈去找到启动的源头了。

如果你的手机不是user-debug/eng系统但有root权限（现在获取root权限基本上都是刷magisk了吧？），可以直接在shell中通过以下命令来临时(重启后失效)开启全局debug：
magisk resetprop ro.debuggable 1&&stop;start

好，attach上system_process进程：

请添加图片描述

现在卸载重新安装一遍（等它自启动）：

在这里插入图片描述

来了来了，就是这个com.fg！来看下调用链的前半段（注意选中的那个lambda）：

请添加图片描述

原来这里有个Handler.post，我们在它外面再打一个断点，这样就能看到post之前的调用链了：

在这里插入图片描述

好，再次卸载重新安装（等它自启动）：

在这里插入图片描述

咦？？？为什么源头是AMS的getContentProvider方法啊？
看下变量面板：

在这里插入图片描述

这个callingPackage就是本次调用getContentProvider方法的进程包名；
name即目标ContentProvider在AndroidManifest中声明的authorities（系统唯一）；

现在可以得出结论：
app在安装之后，com.android.providers.blockednumber进程会通过getContentProvider获取com.fg.account.kp.provider而间接启动了进程！

那么，为什么blockednumber进程要获取这个provider呢？

还是继续debug根据堆栈来溯源吧：

在这里插入图片描述

咦？奇怪，居然没有com.android.providers.blockednumber进程。
很有可能是它修改了进程名。我们现在已经知道了它的包名，可以通过pm path命令来得到对应apk的路径：

:~$ adb shell pm path com.android.providers.blockednumber
        package:/system/priv-app/BlockedNumberProvider/BlockedNumberProvider.apk

把它pull上来然后拖进as看下AndroidManifest：

:~$ adb pull /system/priv-app/BlockedNumberProvider/BlockedNumberProvider.apk .
        /system/priv-app/BlockedNumberProvider...ed. 12.6 MB/s (303518 bytes in 0.023s)

在这里插入图片描述

emmmm，果然没猜错，进程名改为android.process.acore了，也就是上图中的第二个进程。
赶紧attach上，然后给IActivityManager的getContentProvider方法打上断点：

在这里插入图片描述

再把那个apk继续重安装一遍（等它自启动）：

在这里插入图片描述

断点到了！把调用链整理一下：

android.app.IActivityManager$Stub$Proxy.getContentProvider() -->
android.app.ActivityThread.acquireProvider() -->
android.content.ContextImpl$ApplicationContentResolver.acquireUnstableProvider() -->
android.content.ContentResolver.acquireUnstableProvider() -->
android.content.ContentResolver.query() -->
com.android.providers.contacts.ContactDirectoryManager.queryDirectoriesForAuthority() -->
com.android.providers.contacts.ContactDirectoryManager.updateDirectoriesForPackage() -->
com.android.providers.contacts.ContactDirectoryManager.onPackageChanged() -->
com.android.providers.contacts.ContactsProvider2.onPackageChanged() -->
com.android.providers.contacts.ContactsPackageMonitor.onPackageChanged() -->
com.android.providers.contacts.ContactsPackageMonitor.onPerformTask() -->
com.android.providers.contacts.ContactsTaskScheduler$MyHandler.handleMessage() -->
android.os.Handler.dispatchMessage() -->
android.os.Looper.loop() -->
android.os.HandlerThread.run()

原来getContentProvider是因为ContactDirectoryManager.queryDirectoriesForAuthority里面调用了ContentResolver.query方法而间接调用到的。
继续往下看，是连续三个onPackageChanged，根据方法名再结合刚刚安装apk的现象，就很容易能猜到它是监听了应用安装的广播。
好，现在用jadx打开刚刚pull上来的BlockedNumberProvider.apk，看下它这几个类的代码：

在这里插入图片描述

咦？？为什么没有这些类呢？甚至都没看到com.android.providers.contacts包名！
再看一眼Manifest:

在这里插入图片描述

它居然指定了sharedUserId为android.uid.shared！这样看来，很可能不止它一个app在用这个sharedUserId。了解过sharedUserId的同学都知道，如果不同的app声明了相同的sharedUserId和相同的进程名，那么这些app就会运行在同一个进程中！
所以我们前面debug时看到的com.android.providers.contacts这些包名的class，很可能就在另外一个app上。
有什么办法可以查到还有哪些app跟它使用了同样的sharedUserId呢？

很简单，只需要运行adb shell dumpsys package com.android.providers.blockednumber：

在这里插入图片描述

看第二个: com.android.providers.contacts，这不刚好就是上面调用了ContentResolver.query方法的包名吗？

用前面的方法把它pull上来用jadx看看吧：

在这里插入图片描述

上面调用链里出现的类，在这里都找到了。
再确认一下Manifest：

在这里插入图片描述

看到没? sharedUserId和process都跟BlockedNumberProvider.apk是一样的，这就证明了这两个apk是运行在同一进程中的。

代码分析

先回顾一下之前断点到的调用链：

android.app.IActivityManager$Stub$Proxy.getContentProvider() -->
android.app.ActivityThread.acquireProvider() -->
android.content.ContextImpl$ApplicationContentResolver.acquireUnstableProvider() -->
android.content.ContentResolver.acquireUnstableProvider() -->
android.content.ContentResolver.query() -->
com.android.providers.contacts.ContactDirectoryManager.queryDirectoriesForAuthority() -->
com.android.providers.contacts.ContactDirectoryManager.updateDirectoriesForPackage() -->
com.android.providers.contacts.ContactDirectoryManager.onPackageChanged() -->
com.android.providers.contacts.ContactsProvider2.onPackageChanged() -->
com.android.providers.contacts.ContactsPackageMonitor.onPackageChanged() -->
com.android.providers.contacts.ContactsPackageMonitor.onPerformTask() -->
com.android.providers.contacts.ContactsTaskScheduler$MyHandler.handleMessage() -->
android.os.Handler.dispatchMessage() -->
android.os.Looper.loop() -->
android.os.HandlerThread.run()

最后是在ContactDirectoryManager的queryDirectoriesForAuthority方法里调用ContentResolver.query方法，看下它的代码：

protected void queryDirectoriesForAuthority(ArrayList<DirectoryInfo> arrayList, ProviderInfo providerInfo) {
    Cursor cursor = null;
    try {
        cursor = this.mContext.getContentResolver().query(new Uri.Builder().scheme("content")
        .authority(providerInfo.authority).appendPath("directories").build(), DirectoryQuery.PROJECTION, null, null, null);
        if (cursor == null) {
            ......
        } else {
            while (cursor.moveToNext()) {
                DirectoryInfo directoryInfo = new DirectoryInfo();
                directoryInfo.packageName = providerInfo.packageName;
                directoryInfo.authority = providerInfo.authority;
                directoryInfo.accountName = cursor.getString(0);
                directoryInfo.accountType = cursor.getString(1);
                directoryInfo.displayName = cursor.getString(2);
                ......
                arrayList.add(directoryInfo);
            }
        }
    } catch (Throwable th) {
        ......
    }
}

大致的逻辑就是把查询出来的Provider信息放进一个ArrayList里面。
注意：上面调用getContentResolver().query的时候，如果要查询的Provider进程不在运行中，AMS会尝试启动这个Provider所在进程！

好，接下来看看在什么情况下它会调用这个queryDirectoriesForAuthority方法：

private List<DirectoryInfo> updateDirectoriesForPackage(PackageInfo packageInfo, boolean z) {
    ......
    ArrayList<DirectoryInfo> newArrayList = Lists.newArrayList();
    ProviderInfo[] providerInfoArr = packageInfo.providers;
    if (providerInfoArr != null) {
        for (ProviderInfo providerInfo : providerInfoArr) {
            // 这里
            if (isDirectoryProvider(providerInfo)) {
                queryDirectoriesForAuthority(newArrayList, providerInfo);
            }
        }
    }
    ......
}

原来是通过isDirectoryProvider方法来判断的，看下它的代码：

static boolean isDirectoryProvider(ProviderInfo providerInfo) {
     if (providerInfo == null) return false;
     Bundle metaData = providerInfo.metaData;
     if (metaData == null) return false;

     Object obj = metaData.get("android.content.ContactDirectory");
     return obj != null && Boolean.TRUE.equals(obj);
}

它是判断这个provider的metaData中的"android.content.ContactDirectory"属性是否为true！

还记得前面debug看到的那个被拉起的provider叫什么吗？
没错就是com.fg.account.kp.provider，那么现在我们来看下它在AndroidManifest中的声明：

在这里插入图片描述

妈耶！！！它meta-data里的"android.content.ContactDirectory"属性就是true！

真的只有这么简单吗？只需要在provider里面设置这个meta-data属性为true就可以实现安装自启动？
我们来写个demo来验证下叭！

效果验证

首先写一个ContentProvider，并在onCreate方法里打印日志：

class AutoStartProvider : ContentProvider() {

    override fun onCreate(): Boolean {
        Log.e("AutoStartProvider", "process started")
        return true
    }

    override fun query(uri: Uri?, projection: Array<out String>?, selection: String?, selectionArgs: Array<out String>?, sortOrder: String?) = null

    override fun getType(uri: Uri?) = null

    override fun insert(uri: Uri?, values: ContentValues?) = null

    override fun delete(uri: Uri?, selection: String?, selectionArgs: Array<out String>?) = 0

    override fun update(uri: Uri?, values: ContentValues?, selection: String?, selectionArgs: Array<out String>?) = 0
}

然后在AndroidManifest里声明一下，并加上"android.content.ContactDirectory"属性：

<provider
    android:name=".AutoStartProvider"
    android:authorities="AutoStartProvider"
    android:exported="true">
    <meta-data
        android:name="android.content.ContactDirectory"
        android:value="true" />
</provider>

再加个前台服务，跟随app一起启动：

class AutoStartService : Service() {

    override fun onCreate() {
        super.onCreate()
        setForeground()
        Toast.makeText(this, "Service started", Toast.LENGTH_LONG).show()
    }

    private fun setForeground() {
        val channelId = "auto_start"
        (getSystemService(NOTIFICATION_SERVICE) as NotificationManager).createNotificationChannel(NotificationChannel(channelId, channelId, NotificationManager.IMPORTANCE_HIGH).apply {
            setSound(null, null)
            setShowBadge(false)
        })
        startForeground(
            1, Notification.Builder(this, channelId)
                .setContentTitle("Service started")
                .setSmallIcon(R.drawable.ic_launcher_foreground)
                .build()
        )
    }

    override fun onBind(intent: Intent?): IBinder? = null
}

好，push到测试机上安装看看：

在这里插入图片描述

哈哈哈哈哈，成功了！居然真的就这么简单！

好了，最后我们来总结一下叭：

总结

我们发现了一个"神奇"的app之后，准备搞清楚它的原理；
首先是进行了初步的猜测: 是否监听了自身的安装广播。但在动手验证之后发现并不是；
接着通过debug法，发现原来是com.android.providers.blockednumber进程调用了getContentProvider获取com.fg.account.kp.provider的实例时，从而间接启动了进程；
当我们准备debug com.android.providers.blockednumber时却发现在running app list没有这个进程；
经查看它apk的AndroidManifest.xml文件发现原来是进程名改为android.process.acore了；
但当我们试图进一步查看反编译之后的class代码时，居然没有找到先前debug时调用堆栈的那些类；
后面发现原来有好几个跟它声明了相同sharedUserId和process的其他app；
经过分析正确app的代码发现，原来只需要在provider的meta-data里面设置"android.content.ContactDirectory"的属性值为true即可；
最后我们自己动手写了demo并验证通过。