测试开发 | 专项测试技术初识Hook

news2024/11/26 17:38:57
本文节选自霍格沃兹测试学院内部教材

Hook 技术需要预先分析目标应用的源代码和逻辑，根据目标测试场景设置目标、逻辑和数据，然后运行时动态的对目标函数参数值、逻辑或者返回值做修改，达到修改现有函数逻辑、实现目标测试场景的目的。

Hook的价值

在测试中，虽然通过修改数据以实现测试场景的需求，大部分情况下都可以通过 Mock 技术实现，但是还有一小部分场景，例如需要修改应用内部函数的参数、返回值或运行逻辑等情况，这时就需要用到 Hook 技术。

单元测试之外，Mock 技术的主要作用是对服务、接口进行 Mock，通过代理等方式将被测服务发送到依赖服务的请求转发给 Mock 服务，再由 Mock 服务根据规则组装预期的返回数据响应给被测服务，达到预期的测试场景。

Hook 技术主要用于服务内部代码逻辑上的修改，当函数间传递的参数或者函数内的逻辑需要进行修改时，数据的传递并没有经过网络，Mock 服务无法对其进行操作，只能通过 Hook 技术通过在运行的代码中插入额外的代码或者在内存中进行操作。这种更精细更底层的修改，相比 Mock 技术能实现更多的修改范围，适用性更广，难度也更大。

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JVM Sandbox简介

JVM-Sandbox 是 alibaba 开源的一个 JVM 沙箱容器，只能处理目标为 Java 应用的场景，主要的特点是支持热插拔（可以在目标应用运行中随时进行 Hook 的加载和解除）、可以同时操作挂载多个目标应用，相互之间独立设置互不干扰、支持的目标应用 JDK 版本较广（6-11）。工具本身功能很多，在这里仅介绍和使用它用作 Hook 的部分功能。

JVM Sandbox安装与启动

下载

  • 项目的 github 地址：https://github.com/alibaba/jvm-sandbox。 1

  • 下载所需版本的二进制压缩包，解压（演示所使用的版本为 1.3.3）。

环境准备

  • 官方声明支持的系统有：Linux／UNIX／MacOS，这几个系统只需要下载解压缩就可以直接运行。

  • 官方并未支持 Windows 系统，所以需要进行如下修改：

  • 安装 Git Bash。

  • 安装 JDK（版本 6-11，演示所用版本为 1.8.0_192），路径中不能带有空格。

  • 在 Shell 脚本中会有 Java 命令的调用，所以电脑中需要，并且因为 Git Bash 运行 Shell 脚本时的目录问题。

  • 修改启动脚本bin/sandbox.sh ，将脚本中 183-188 行内容注释。

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启动脚本

  • 由于启动脚本中使用了相对路径，所以运行时需要切换到项目的 bin 目录下操作。

  • 在 bin 目录中执行语句./sandbox.sh -p 目标应用pid ，当出现如下提示信息，说明 JVM-Sandbox 已经成功启动了。

$ ./sandbox.sh -p 6204

NAMESPACE : default

VERSION : 1.3.3

MODE : ATTACH

SERVER_ADDR : 0.0.0.0

SERVER_PORT : 4543

UNSAFE_SUPPORT : ENABLE

SANDBOX_HOME : e:/Download/sandbox/bin/..

SYSTEM_MODULE_LIB : e:/Download/sandbox/bin/..\module

USER_MODULE_LIB : E:\Download\sandbox\sandbox-module;~/.sandbox-module;

SYSTEM_PROVIDER_LIB : e:/Download/sandbox/bin/..\provider

EVENT_POOL_SUPPORT : DISABLE

  • JVM-Sandbox 同时还会对外提供接口，可以通过请求直接操作 JVM-Sandbox，这样就能方便的与自己的测试代码结合使用。

JVM Sandbox示例

  • 目标应用为一段简单的 Java 代码，代码中启动了一个死循环，每次循环会打印report 方法接收到的参数值，参数值已经在代码中固定传入，所以运行之后的结果是一串相同的输出内容。具体内容如下：

public class HookTarget { final void report(String stringParam, boolean boolParam, int intParam) {

System.out.println("stringParam is " + stringParam); if (boolParam) {

System.out.println("boolParam is true!");

} else {

System.out.println("boolParam is false");

}

System.out.println("intParam is " + intParam);

} final void loopReport() throws InterruptedException { while (true) {

report("a", false, 666);

Thread.sleep(1000);

System.out.println();

}

} public static void main(String... args) throws InterruptedException { new HookTarget().loopReport();

}

}

  • 要编写符合 JVM-Sandbox 的 hook 脚本，需要引入sandbox-api 和 sandbox-debug-module 两个依赖。

  • 通过实现 jvm.sandbox 中的 Module 接口，在 AdviceListener 方法中重写 before 方法，这样写入的语句就会在目标方法体执行之前进行执行，能够修改目标方法收到的参数数据。通过advice.changeParameter 方法，修改对应位置的参数数值，第一个参数为目标参数的位置，从 0 开始，第二个参数为替换的值。具体代码如下：

import com.alibaba.jvm.sandbox.api.Information;import com.alibaba.jvm.sandbox.api.Module;import com.alibaba.jvm.sandbox.api.annotation.Command;import com.alibaba.jvm.sandbox.api.listener.ext.Advice;import com.alibaba.jvm.sandbox.api.listener.ext.AdviceListener;import com.alibaba.jvm.sandbox.api.listener.ext.EventWatchBuilder;import com.alibaba.jvm.sandbox.api.resource.ModuleEventWatcher;import org.kohsuke.MetaInfServices;import javax.annotation.Resource;import java.util.*;@MetaInfServices(Module.class)@Information(id = "ceshiren.com", author = "ceshiren.com")public class hook_jvm implements Module { @Resource

private ModuleEventWatcher moduleEventWatcher; @Command("ceshiren")

public void ceshiren(final Map<String, String> param) { new EventWatchBuilder(moduleEventWatcher)

.onClass("HookTarget")

.onBehavior("report")

.onWatch(new AdviceListener() { @Override

protected void before(Advice advice) throws Throwable {

advice.changeParameter(0, "Change By Hook!");

advice.changeParameter(1, false);

advice.changeParameter(2, 965);

}

});

}

}

  • 项目通过 maven 管理依赖，对应的pom.xml 文件内容如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"

xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"

xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 " target="_blank">http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">

<modelVersion>4.0.0</modelVersion>

<groupId>org.example</groupId>

<artifactId>ceshiren_book</artifactId>

<version>1.0-SNAPSHOT</version>

<dependencies>

<dependency>

<groupId>com.alibaba.jvm.sandbox</groupId>

<artifactId>sandbox-api</artifactId>

<version>1.3.3</version>

</dependency>

<dependency>

<groupId>com.alibaba.jvm.sandbox</groupId>

<artifactId>sandbox-debug-module</artifactId>

<version>1.3.3</version>

<scope>compile</scope>

</dependency>

</dependencies>

<build>

<plugins>

<plugin>

<groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>

<artifactId>maven-assembly-plugin</artifactId>

<executions>

<execution>

<goals>

<goal>attached</goal>

</goals>

<phase>package</phase>

<configuration>

<descriptorRefs>

<descriptorRef>jar-with-dependencies</descriptorRef>

</descriptorRefs>

</configuration>

</execution>

</executions>

</plugin>

</plugins>

</build></project>

  • 脚本编写完毕之后，将项目打成 Jar 包，放到下载的 JVM-Sandbox 项目下 sandbox-module 目录中。

  • 启动写好的 java 目标程序，运行之后命令行开始循环打印之前设置好的语句，内容如下：

stringParam is a

boolParam is falseintParam is 666stringParam is a

boolParam is falseintParam is 666

  • 在 gitbash 命令行中打开sandbox/bin 目录，执行语句./sandbox.sh -p 目标应用进程号 -d 'ceshiren.com/ceshiren' ，启动 JVM-Sandbox 并对目标程序进行 Hook 操作，变更report 方法中传入的参数值，这时再回到目标程序运行的命令行中查看，可以看到命令行中输出的内容已经变更，如下：

stringParam is Change By Hook!

boolParam is falseintParam is 965stringParam is Change By Hook!

boolParam is falseintParam is 965

  • 输出内容的变更，说明 Hook 已经生效。这样在目标程序运行中修改了方法传入的参数值，达到了 Hook 的目的。

  • 现在执行语句./sandbox.sh -p 目标应用进程号 -S 可以关闭修改，命令行中输出的内容变回了原始的输出内容。

示例简单展示了 JVM-Sandbox 用作 Hook 工具的功能，通过 Hook 功能就可以对 Java 项目的内部运行逻辑和参数、返回值进行修改。测试场景的构建、测试用例的执行都变得更加方便哦~

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