Android Monkey原理探讨

0x0 概述

本文不涉及如何使用monkey，官网说得够详细了，网上资料也一大堆。本文着重探讨monkey的实现原理，以及基于这些原理，我们可以做些什么？本文涉及的Monkey的源码位于AOSP的development项目的cmds目录下。

0x1 Monkey事件触发原理

Monkey的主要作用是，发送一些随机交互事件模拟人的随机操作。它是如何触发各种事件的呢？

1.1 触摸事件

触摸事件包括屏幕以及物理键的触摸，滑动，点击事件。我们可以通过发送一些adb命令模拟这些事件。不过Monkey实现时，直接调用hiden API实现。

InputManager.getInstance().injectInputEvent(keyEvent, int)

构造需要的事件，然后调用该接口就能触发了。

2. Activity事件

Activity事件是指我们调用Android系统组件的事件。一般测试中，我们也是通过adb shell am命令来实现的。Monkey在实现是，是直接通过IActivityManager实例：

//同样通过hiden API获得IActivityManager实例
IActivityManager am = ActivityManagerNative.getDefault();
//利用IActivityManager接口打开Activity
am.startActivity();

3. Window事件

Window事件是指操作Window的事件，例如转屏。这里直接用IWindowManager实现。

//获得IWindowManager实例
IWindowManager wm = IWindowManager.Stub.asInterface(ServiceManager.getService("window"));
//调用IWindowManager接口转屏
wm..thawRotation();

此外还会调用其他的一些hiden API获取崩溃信息，ANR信息等等。这些直接从底层hiden接口拿，比我们上层获取更加方便，准确。

0x2 Monkey的框架设计

上一节分析到Monkey的功能主要分成两块：
1. 产生事件；
2. 触发事件。

因此它的框架设计非常简洁，核心类是Monkey.java, MonkeyEventSource.java, MonkeyEvent.java。

如果我们需要扩展Monkey的功能，只需要增加自己实现的MonkeyEventSource和MonkeyEvent即可。

0x3 Monkey的运行原理

我们在terminal中执行adb shell monkey，实际上是执行手机中/system/bin/monkey这个脚本（在源码中也能看到），该脚本具体内容是

# Script to start "monkey" on the device, which has a very rudimentary
# shell.
#
base=/system
export CLASSPATH=$base/framework/monkey.jar
trap "" HUP
exec app_process $base/bin com.android.commands.monkey.Monkey $*

所以他是通过/system/bin/app_process运行/system/framework/monkey.jar。
app_process的核心源码是app_main.cpp
它会新建一个native进程，初始化虚拟机，从CLASSPATH找到我们定义的Main Class，并把参数传给它。可以参考Android系统进程Zygote启动过程的源代码分析。

0x4 自定义可执行jar包

根据上一节的分析，可以通过exec app_process直接执行一个jar包。所以理论上我们可以自己写一个jar包，丢给它执行。可以参考一下解析android framework下利用app_process来调用java写的命令及示例。

这里需要注意，JVM中的jar文件是一对class文件的zip包。而在Android中，可执行文件是dex，所以Android里面的jar本质上里面也是dex，直接把eclipse导出的jar包放进去是无法执行的。

这里也有一个小例子（可以在附件中下载完整代码）：

/**
 * Android可执行jar测试。
 * 测试程序会每隔三秒钟写一次文件，报告自己还活着，可以测试该程序的运行时长。
 *
 * 使用方式：
 * 1. 利用android_jar.sh一键生成一个dex文件test.dex；
 * 2. 将testJar放到/data/local/tmp/目录下，并授予执行权限；
 * 3. 运行testJar文件。
 * Created by shangjie on 2016/11/9.
 */
public class Monkey {
    public static void main(String[] args) {
        Process.setArgV0("io.light.monkey");
        System.out.println("Process start");
        Monkey main = new Monkey();
        main.run();
        System.exit(0);
    }

    public void run() {
                File file = Environment.getExternalStorageDirectory();
        file = new File(file, "ali_jar_process.txt");
        if (file.exists()) {
            boolean isDelete = file.delete();
            println("Delete file: " + isDelete);
        }

        try {
            boolean result = file.createNewFile();
            println("Create file: " + result);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyyMMdd_HH:mm:ss");
        int i  = 0;
        while (i < 900) {
            String time = sdf.format(new Date());
            String content = time + " I am still live.";
            println(content);
            writeFile(file, content);

            try {
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            i ++;
        }
    }

    void writeFile(File file, String mValue) {
        try (BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter(file, true))) {
            bw.newLine();
            bw.write(mValue);
            bw.flush();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    static void println(String msg) {
        System.out.println(msg);
    }
}

我可以看到它成功运行了：

进一步分析该进程，通过ps命令，我们看到该进程是属于shell用户组的，因此它没有root，system那样高的权限，但是比一般的用户进程权限也要高很多，可以多做很多事情，例如静默地安装，卸载。

通过查看该进程的oom_adj文件，我们知道他的ADJ值是-17，根据源码ProcessList-17是NATIVE_ADJ是不受系统控制的，理论上不会被系统杀掉，可以一直运行，不过我自己的测试中，发现还是会die，还在分析原因。从我们直观经验中，monkey，UiAutomator的确可以运行很久。

0x5 总结

上述Monkey的分析同样适用于UiAutomator等Android内部的测试工具，更重要的是，我们可以基于这些原理实现我们自己的功能强大，且稳定可靠的测试工具。

0x6 引用

1. 解析android framework下利用app_process来调用java写的命令及示例
2. Android系统进程Zygote启动过程的源代码分析
3. 有关Monkey命令的两个隐藏选项