vysor是一個免root實現電腦控制手機的chrome插件，目前也有幾款類似的通過電腦控制手機的軟件，不過都需要root權限，並且流暢度並不高。vysor沒有多余的功能，流暢度也很高，剛接觸到這款插件時我驚訝於它的流暢度以及免root，就一直對它的實現原理很感興趣。這款插件我用了大半年，最近在升級后我發現它居然開始收費了，終生版需要39.99美元，不過經過簡單的分析后我很輕松的破解了它的pro版，在分析的過程中發現它的原理並不復雜，所以就打算自己也實現一個類似的軟件。
截屏常見的方案
在介紹vysor的原理前我先簡單介紹一下目前公開的截屏方案。
這是最常見的應用內截屏方法，這個函數的原理就是通過view的Cache來獲取一個bitmap對象，然后保存成圖片文件，這種截屏方式非常的簡單，但是局限行也很明顯，首先它只能截取應用內部的界面，甚至連狀態欄都不能截取到。其次是對某些view的兼容性也不好，比如webview內的內容也無法截取。
因為Android是基於linux內核，所以我們也能在android中找到framebuffer這個設備，我們可以通過讀取/dev/graphics/fb0這個幀緩存文件中的數據來獲取屏幕上的內容，但是這個文件是system權限的，所以只有通過root才能讀取到其中的內容，並且直接通過framebuffer讀取出來的畫面還需要轉換成rgb才能正常顯示。下面是通過adb讀取這個文件內容的效果。
- 反射調用SurfaceControl.screenshot()/Surface.screenshot()
SurfaceControl.screenshot()(低版本是Surface.screenshot())是系統內部提供的截屏函數，但是這個函數是@hide的，所以無法直接調用，需要反射調用。我嘗試反射調用這個函數，但是函數返回的是null，后面發現SurfaceControl這個類也是隱藏的，所以從用戶代碼中無法獲取這個類。也有一些方法能夠調用到這個函數，比如重新編譯一套sdk，或者在源碼環境下編譯apk，但是這種方案兼容性太差，只能在特定ROM下成功運行。
- screencap -p xxx.png/screenshot xxx.png
這兩個是在shell下調用的命令，通過adb shell可以直接截圖，但是在代碼里調用則需要系統權限，所以無法調用。可以看到要實現類似vysor的同步操作，可以使用這兩個命令來截取屏幕然后傳到電腦顯示，但是我自己實現后發現這種方式非常的卡，因為這兩個命令不能壓縮圖片，所以導致獲取和生成圖片的時間非常長。
- MediaProjection,VirtualDisplay (>=5.0)
在5.0以后，google開放了截屏的接口，可以通過”虛擬屏幕”來錄制和截取屏幕，不過因為這種方式會彈出確認對話框，並且只在5.0上有效，所以我沒有對這種方案做深入的研究。
可以看到，上述方案中並沒有解決方案能夠做到兼容性和效率都非常完美，但是我在接觸到vysor后發現它不但畫面清晰，流暢，而且不需要root。那么它是用了什么黑科技呢？下面我們反編譯它的代碼來研究一下它的實現機制。
vysor原理
反編譯vysor的apk后可以發現它的代碼並不多，通過分析后我發現它的核心代碼在Main這個類中。
首先來看Main函數的main方法，這個方法比較長，這里直接貼出源碼。
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public static void main(String[] args) throws Exception {
if (args.length > 0) {
commandLinePassword = args[0];
Log.i(LOGTAG, "Received command line password: " + commandLinePassword);
}
Looper.prepare();
looper = Looper.myLooper();
AsyncServer server = new AsyncServer();
AsyncHttpServer httpServer = new AsyncHttpServer() {
protected boolean onRequest(AsyncHttpServerRequest request, AsyncHttpServerResponse response) {
Log.i(Main.LOGTAG, request.getHeaders().toString());
return super.onRequest(request, response);
}
};
String str = "getInstance";
Object[] objArr = new Object[0];
InputManager im = (InputManager) InputManager.class.getDeclaredMethod(r20, new Class[0]).invoke(null, objArr);
str = "obtain";
MotionEvent.class.getDeclaredMethod(r20, new Class[0]).setAccessible(true);
str = "injectInputEvent";
Method injectInputEventMethod = InputManager.class.getMethod(r20, new Class[]{InputEvent.class, Integer.TYPE});
KeyCharacterMap kcm = KeyCharacterMap.load(-1);
Class cls = Class.forName("android.os.ServiceManager");
Method getServiceMethod = cls.getDeclaredMethod("getService", new Class[]{String.class});
IClipboard clipboard = IClipboard.Stub.asInterface((IBinder) getServiceMethod.invoke(null, new Object[]{"clipboard"}));
clipboard.addPrimaryClipChangedListener(new AnonymousClass3(clipboard), null);
IPowerManager pm = IPowerManager.Stub.asInterface((IBinder) getServiceMethod.invoke(null, new Object[]{"power"}));
IWindowManager wm = IWindowManager.Stub.asInterface((IBinder) getServiceMethod.invoke(null, new Object[]{"window"}));
IRotationWatcher watcher = new Stub() {
public void onRotationChanged(int rotation) throws RemoteException {
if (Main.webSocket != null) {
Point displaySize = SurfaceControlVirtualDisplayFactory.getCurrentDisplaySize();
JSONObject json = new JSONObject();
try {
json.put("type", "displaySize");
json.put("screenWidth", displaySize.x);
json.put("screenHeight", displaySize.y);
json.put("nav", Main.hasNavBar());
Main.webSocket.send(json.toString());
} catch (JSONException e) {
}
}
}
};
wm.watchRotation(watcher);
httpServer.get("/screenshot.jpg", new AnonymousClass5(wm));
httpServer.websocket("/input", "mirror-protocol", new AnonymousClass6(watcher, im, injectInputEventMethod, pm, wm, kcm));
httpServer.get("/h264", new AnonymousClass7(im, injectInputEventMethod, pm, wm));
Log.i(LOGTAG, "Server starting");
AsyncServerSocket rawSocket = server.listen(null, 53517, new AnonymousClass8(wm));
if (httpServer.listen(server, 53516) == null || rawSocket == null) {
System.out.println("No server socket?");
Log.e(LOGTAG, "No server socket?");
throw new AssertionError("No server socket?");
}
System.out.println("Started");
Log.i(LOGTAG, "Waiting for exit");
Looper.loop();
Log.i(LOGTAG, "Looper done");
server.stop();
if (current != null) {
current.stop();
current = null;
}
Log.i(LOGTAG, "Done!");
System.exit(0);
}
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這個軟件koushikdutta是由開發的，這個團隊以前發布過一個非常流行的開源網絡庫:async。在這個項目中也用到了這個開源庫。main函數主要是新建了一個httpserver然后開放了幾個接口，通過screenshot.jpg獲取截圖，通過socket input接口來發送點擊信息，通過h264這個接口來獲取實時的屏幕視頻流。每一個接口都有對應的響應函數，這里我們主要研究截圖，所以就看screenshot這個接口。h264這個接口傳輸的是實時的視頻流，所以就流暢性來說應該會更好，它也是通過virtualdisplay來實現的有興趣的讀者可以自行研究。
接下來我們來看screenshot對應的響應函數AnonymousClass5的實現代碼。
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* renamed from: com.koushikdutta.vysor.Main.5 */
static class AnonymousClass5 implements HttpServerRequestCallback {
final |
這個類傳入了一個wm類，這個類是用來監聽屏幕旋轉的，這里不用管它。另外在vysor開始運行時，會隨機生成一個驗證碼，只有驗證通過才能進行連接，所以這里有一個驗證的過程，這里也不過管。可以看到這個類定義的響應函數的代碼非常簡單，就是通過EncoderFeeder.screenshot()函數來過去截圖的bitmap，然后返回給請求端。那么EncoderFeeder.screenshot這個函數是怎樣實現截圖的呢？
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public static Bitmap screenshot(IWindowManager wm) throws Exception {
String surfaceClassName;
Point size = SurfaceControlVirtualDisplayFactory.getCurrentDisplaySize(false);
if (VERSION.SDK_INT <= 17) {
surfaceClassName = "android.view.Surface";
} else {
surfaceClassName = "android.view.SurfaceControl";
}
Bitmap b = (Bitmap) Class.forName(surfaceClassName).getDeclaredMethod("screenshot", new Class[]{Integer.TYPE, Integer.TYPE}).invoke(null, new Object[]{Integer.valueOf(size.x), Integer.valueOf(size.y)});
int rotation = wm.getRotation();
if (rotation == 0) {
return b;
}
Matrix m = new Matrix();
if (rotation == 1) {
m.postRotate(-90.0f);
} else if (rotation == 2) {
m.postRotate(-180.0f);
} else if (rotation == 3) {
m.postRotate(-270.0f);
}
return Bitmap.createBitmap(b, 0, 0, size.x, size.y, m, false);
}
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這里的截圖的核心代碼也是反射調用Surface/SurfaceControl的screenshot方法。但是我們前面已經了解到，這個類只有在系統權限下才能獲取到，那么vysor又是怎么調用到這個函數的呢？我們可以確認的是vysor不是通過重編譯sdk和使用系統簽名來完成的，因為那樣只能對特定的rom適用。
當時看到這里的代碼后我也非常困惑，vysor是怎么調用到這個類的。我注意到了vysor的核心代碼不是在某個Activity或者Service中而是在一個Main類中，按照一般的邏輯來說，這種實時傳屏應該是放在Service中不斷截屏然后發給服務端，所以我決定再看下它的服務端的代碼。
vysor的服務端是一個chrome插件，用javascript寫成的，所以找到源碼比java更加簡單。雖然js經過混淆，但是很容易的可以通過一些工具來解密。然后就是分析它的代碼了，終於被我找到了關鍵的代碼。
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function y(e, t, n) {
m(e, "Connecting...");
function o(o) {
var i = Math.round(Math.random() * (1 << 30)).toString(16);
var r = "echo -n " + i + " > /data/local/tmp/vysor.pwd ; chmod 600 /data/local/tmp/vysor.pwd";
Adb.shell({
command: "ls -l /system/bin/app_process*",
serialno: e
}, function(s) {
var c = "/system/bin/app_process";
if (s && s.indexOf("app_process32") != -1) {
c += "32"
}
Adb.sendClientCommand({
command: 'shell:sh -c "CLASSPATH=' + o + " " + c + " /system/bin com.koushikdutta.vysor.Main " + i + '"',
serialno: e
}, function(o) {
Adb.shell({
serialno: e,
command: 'sh -c "' + r + '"'
}, function(e) {
Socket.eat(o);
n(t, i)
})
})
})
}
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可以看到上面的代碼是調用了adb shell命令來啟動com.koushikdutta.vysor.Main類，並且上面獲取了app_process這個程序。相信對android熟悉讀者已經明白它的原理了。我簡單解釋一下。我們已經知道Surface/SurfaceControl這兩個類是需要具有相應權限的程序才能調用到，用戶進程無法獲取到。adb shell可以調用screencap或者screenshot來截取屏幕，那就說明adb shell具有截屏的權限。Surface/SurfaceControl和screenshot/screencap它們內部的實現機制應該是相同的，所以也就是說adb shell是具有截屏權限的也就是能夠調用到Surface/SurfaceControl。那么我們怎么通過adb shell來調用到這兩個類呢，答案就是app_process。app_process可以直接運行一個普通的java類，詳細的資料大家可以在網上找到。也就是說我們通過adb shell運行app_process，然后通過app_process來運行一個java類，在java類中就可以訪問到Surface/SurfaceControl這兩個類，是不是很巧妙？
理論有了，下面我們來通過代碼驗證。這里我們可以直接使用vysor的代碼。因為是測試用所以我沒有添加其他功能。
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public class Main {
static Looper looper;
public static void main(String[] args) {
AsyncHttpServer httpServer = new AsyncHttpServer() {
protected boolean onRequest(AsyncHttpServerRequest request, AsyncHttpServerResponse response) {
return super.onRequest(request, response);
}
};
Looper.prepare();
looper = Looper.myLooper();
System.out.println("Andcast Main Entry!");
AsyncServer server = new AsyncServer();
httpServer.get("/screenshot.jpg", new AnonymousClass5());
httpServer.listen(server, 53516);
Looper.loop();
}
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編譯成apk然后安裝后，我們使用adb shell來運行這個類，主要方法如下，首先導出classpath，否則會提示找不到類。
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export CLASSPATH=/data/app/com.zke1e.andcast-1/base.apk
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然后調用app_process來啟動這個類。
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exec app_process /system/bin com.zke1e.andcast.Main '$@'
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可以看到類已經成功運行了，正在監聽請求。
然后使用adb forward轉發端口。
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adb forward tcp:53516 tcp:53516
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最后在瀏覽器里訪問，就可以獲取截圖了。
當然只有簡單的截圖功能是不夠，我們需要能夠流暢實時的傳輸android的屏幕，並且能夠在電腦上控制，經過兩天的編寫，我使用java實現了類似vysor的功能。從流暢度和清晰度上都和vysor差不多，后續還會考慮加入文件傳輸和聲音傳輸等功能。最近計划編寫一個java版的android反編譯集成環境，類似android killer。因為android killer只能在windows上使用，而linux下沒有類似的方面的軟件。到時這個同步軟件可以作為插件和反編譯套件集成。最后放一張截圖。
更新
經過一段時間的研究，最后實現了將傳輸的截圖改成了h264碼流，提高的流暢度和穩定性，然后將接受端放在了瀏覽器中，實現了可以在瀏覽器中對android手機進行控制，下面是截圖。
