Android安全开发初步(一)

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不看不知道，原来经常写的代码存在很多的安全问题，安全这一块着实不简单(我是这么认为的)，很多原理其实是看不太懂，只怪自己水平不够，买的几本Android进阶书还没看….哎~~意识到了时间的宝贵

Handler内存泄漏

在使用Handler的时候，我们经常会写下面的一段代码，但是这样会导致严重的内存泄漏问题

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public class SampleActivity extends Activity {
  private final Handler mLeakyHandler = new Handler() {
    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
      // ... 
    }
  }
}

问题分析

当Android应用程序启动时，framework会为该应用程序的主线程创建一个Looper对象。这个Looper对象包含一个简单的消息队列Message Queue，并且能够循环的处理队列中的消息。这些消息包括大多数应用程序framework事件，例如Activity生命周期方法调用、button点击等，这些消息都会被添加到消息队列中并被逐个处理。
另外，主线程的Looper对象会伴随该应用程序的整个生命周期。

然后，当主线程里，实例化一个Handler对象后，它就会自动与主线程Looper的消息队列关联起来。所有发送到消息队列的消息Message都会拥有一个对Handler的引用，所以当Looper来处理消息时，会据此回调[Handler#handleMessage(Message)]
当使用内部类（包括匿名类）来创建Handler的时候，Handler对象也会隐式地持有一个外部类对象（通常是一个Activity）的引用（不然你怎么可能通过Handler来操作Activity中的View？）
这里补充一点java知识：

在java里，非静态内部类 和 匿名类 都会潜在的引用(持有)它们所属的外部类。但是，静态内部类却不会。
个人理解：要不然你内部类怎么可以使用外部类的变量？还有.this这种形式

所以：
只要有未处理的消息，那么消息会引用handler(通常在后台线程中)，非静态的handler又会引用外部类，即Activity，导致Activity无法被回收，造成泄漏。
同理，如果你用匿名Runnable来实现消息的发送，它属于非静态匿名类，同样会引用外部类。

一般情况下，我们是等耗时操作完成后进行发送消息，进行处理，这时候Activity应该要正常销毁的(也可能在等待过程中用户退出了Activity)，上面的代码会造成其他的对象持有Activity的引用导致Activity无法被GC回收，导致内存泄漏。

解决方法

通过程序逻辑来进行保护

  1. 在关闭Activity的时候停掉你的后台线程。线程停掉了，就相当于切断了Handler和外部连接的线，Activity自然会在合适的时候被回收。
  2. 如果你的Handler是被delay的Message持有了引用，那么使用相应的Handler的removeCallbacks()方法，把消息对象从消息队列移除就行了。
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public void onDestroy() {
    super.onDestroy();
	//清除消息队列，也防止了内存泄漏
    mHandler.removeCallbacksAndMessages(null);
}

handler是线程通讯工具类。用于传递消息。它有两个队列：
1.消息队列
2.线程队列
消息队列使用sendMessage和HandleMessage的组合来发送和处理消息。
线程队列类似一段代码，或者说一个方法的委托，用户传递方法。使用post,postDelayed 添加委托，使用 removeCallbacks移除委托。
这里看到两张图不错：
handler类结构
handler消息处理

更多可参考：
http://www.jianshu.com/p/e8f3c9e0b873

将Handler声明为静态类

如果我们改为静态类，那么它不会持有外部的引用，Activity可以被GC回收了，就这样：

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static class MyHandler extends Handler {
    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
        mImageView.setImageBitmap(mBitmap);
    }
}

但是又出现了一个问题，应该注意到了，不会持有 Activity 的引用那么怎么可能操作 Activity 中的对象呢？我们可以加一个Activity 的弱引用 (WeakReference)

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static class MyHandler extends Handler {
    WeakReference<Activity > mActivityReference;

  	//构造函数
    MyHandler(Activity activity) {
        mActivityReference= new WeakReference<Activity>(activity);
    }

    @Override
    public void handleMessage(Message msg) {
        final Activity activity = mActivityReference.get();
        if (activity != null) {
            mImageView.setImageBitmap(mBitmap);
        }
    }
}

知识补充

什么是WeakReference？

WeakReference弱引用，与强引用（即我们常说的引用）相对，它的特点是，GC在回收时会忽略掉弱引用，即就算有弱引用指向某对象，但只要该对象没有被强引用指向（实际上多数时候还要求没有软引用，但此处软引用的概念可以忽略），该对象就会在被GC检查到时回收掉。对于上面的代码，用户在关闭Activity之后，就算后台线程还没结束，但由于仅有一条来自Handler的弱引用指向Activity，所以GC仍然会在检查的时候把Activity回收掉。这样，内存泄露的问题就不会出现了。

关于静态内部类

静态内部类只能访问外部类的静态成员。
静态内部类的对象可以直接生成：Outer.Inner in=new Outer.Inner()；而不需要通过生成外部类对象来生成。

静态内部类和非静态内部类一样，都是在被调用时才会被加载
所以可以这么理解：调用外部类的静态变量，静态方法可以让外部类得到加载，不过这里静态内部类没有被加载

其他地方ViewHolder内部类 定义为静态的，是一种好习惯。

其他

很多人认为，静态变量能不用就不用，一旦静态生命周期必然很长，大部分情况下Handler用来更新UI，既然Activity被关闭了，那么Handler也没必要存在了，这种情况下也许采用第一种方法比较更好。
但是也有说静态内部类和静态变量还是有区别的，这里并不会有什么大问题….
静态内部类编译的时候是跟外部类同一级别的，使用static就有了限制，占用资源也就小了

还有就是，貌似 Android 对弱引用的支持并不太好，所以还是尽量少用

参考

java静态内部类加载
https://my.oschina.net/rengwuxian/blog/181449
http://www.jianshu.com/p/cb9b4b71a820

代码混淆

一般情况下我们使用ProGuard工具来提供代码混淆
PS:因为特殊原因这里是在Eclipse下进行混淆，现在基本都是AS了，那个以后再来补充，其实都差不多，AS下更加简单吧..

ProGuard是什么

ProGuard是一个工具，用来混淆和优化Java代码。
工作方式：移除无效的代码，将代码中的类名、函数名替换为晦涩难懂的名字。
注意，它只能混淆Java代码，Android工程中Native代码，资源文件（图片、xml），它是无法混淆的。
玩过Android逆向的知道，经过混淆后的类反编译出来名都是单个字母，完全看不懂

如何开启混淆

修改Android工程根目录下的project.properties文件，把proguard.config=….这一行前面的注释“#”去掉。
这一行指定了系统默认的proguard配置文件，位于Android SDK/tools/proguard目录下。
当然，你也可以自己编写配置文件，但不建议这样做，因此系统默认的配置已经涵盖了许多通用的细节，如果你还有额外的配置，可以添加在 proguard-project.txt 文件中。
注意： 只有在生成release版本的apk时，混淆配置才会起作用，debug版本的apk不会进行混淆。

那些需要手动配置

系统默认的配置已经涵盖了大部分的内容，但是如果你的工程中有如下内容，则需要手动添加配置到proguard-project.txt文件中。

  • 只在 AndroidManifest.xml 引用的类
  • 通过JNI回调方式被调用的函数
  • 运行时动态调用的函数或者成员变量
  • 反射用到的类
  • WebView中JavaScript调用的方法
  • Layout文件引用到的自定义View
  • 一些引入的第三方库（一般都会有混淆说明的） 这里推荐两个开源项目，里面收集了一些第三方库的混淆规则

当然，如果你不确定哪些需要手动配置，可以以默认的配置生成程序，当运行中发现ClassNotFoundException异常时，即可找到哪个类不该被混淆。

手动配置的规则

手动添加的配置，一般以“-keep”开头

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//不混淆Test的构造函数
-keepclassmembers class
com.example.Test {
    public <init>(int,int);
}

//不混淆package com.example下的所有类/接口
-keep class com.example.** { * ; }

//不混淆com.example.Test类:
-keep class com.example.Test { * ; }
/*如果希望不混淆某个接口，则把上述命令中的class替换为interface即可。*/

//不混淆特定的函数
-keepclassmembers class
com.example.Test {
    public void setTestString(java.lang.String);
}

//不混淆com.Test类的子类
-keep public class * extends com.example.Test
//不混淆com.example.TestInterface的实现
-keep class * implements com.example.TestInterface {
    public static final com.example.TestInterface$Creator *;
}

//排除第三方依赖android-support-v4为例，AS中已自动处理无需手动添加
-libraryjars
libs/android-support-v4.jar
-dontwarn
android.support.v4.**{*;}
-keep class android.support.v4.**{*;}
-keep interface android.support.v4.**{*;}
/*注意： 需要添加dontwarn，因为默认情况下proguard会检查每一个引用是否正确，但是第三方库里往往有些不会用到的类，没有正确引用，所以如果不配置的话，系统会报错。*/

参考

http://ticktick.blog.51cto.com/823160/1413066
https://segmentfault.com/a/1190000004461614

Activity安全

有些说实话还没完全看懂，是太心急了么？逼不得已…

exported

不准备对外公开的activity一定要设置为非公开，以防止被人非法调用(反编译下很容易就能找到，至于非法调用用于什么坏事我的安全意识还想不出来，反正关掉就是了，也许是用来做钓鱼页面)
同时，一定要注意的是， 非公开的Activity不能设置intent-filter
因为，如果假设在同一机器上，有另外一个app有同样的intent-filter的话， 调用该Activity的intent会唤醒Android的选择画面， 让你选择使用那个app接受该intent。这样就会事实上绕过了非公开的设置。
默认值：如果包含有intent-filter 默认值为true; 没有intent-filter默认值为false。

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<activity
android:name=".PrivateActivity"
android:label="@string/app_name"
android:exported="false" />

如果设置了导出权限，都可能被系统或者第三方的应用程序直接调出并使用。 组件导出可能导致登录界面被绕过、信息泄露、数据库SQL注入、DOS、恶意调用等风险。

主要作用是：是否支持其它应用调用当前组件。

更多请参考：android:exported 属性详解

合理的使用exported

我们接下来谈谈在开发中如何更合理设置exported。
Activity被调用的场景分为3种：封闭式、半封闭式和开放式

  • 封闭式
    被调用的Activity与调用的Context必须在同一个App，其他任何App不能调用
    这种是我们最常见的Activity，有2种情况：

    1. 没有intent-filter情况
      可以不设置exported或者设置exported为false

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      <activity
          android:name=".SecondActivity"
          android:label="@string/app_name" />
      <!-- 或 -->
      <activity
          android:name=".SecondActivity"
          android:label="@string/app_name" 
          android:exported="false"/>

    2. 没有intent-filter情况
      必须设置exported为false

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      <activity
          android:name=".SecondActivity"
          android:label="@string/app_name" 
          android:exported="false"/>

  • 半封闭式
    被调用的Activity只能被部分其他App调用，如同一个公司的2个App之间
    这种场景下，除了满足封闭式设置外，还必须把调用App和被调用App设置相同的uid，即在2个App的AndroidManifest.xml添加相同的android:sharedUserId，如

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    <manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
        ...
    	android:sharedUserId="com.example.categorytest">

  • 开放式
    可以被任何App调用 这种场景主要是对外接口，如微信、微博的分享接口。大多数情况下，这样的Activity都会有intent-filter，因此也没必要显式地把exported设为true，不设是可以的，当然不能设为false。
    但如果你没有intent-filter，那就必须显式地把exported设为true。 当然，对于三方app接口的intent-filter设置还有一些要求，如在隐式intent调用必须添加android.intent.category.DEFAULT

补充：
关于主Activity，应用程序需要包含至少一个Activity组件来支持MAIN操作和LAUNCHER种类，即为主Activity
暴露的Activity组件不包括主Activity，如果你把主Activity设置exported为false了，那你的应用就甭想运行了，正常的应用来说。

参考：
http://blog.csdn.net/gorgle/article/details/51420586
http://www.itdadao.com/articles/c15a12377p0.html

不要指定taskAffinity

Android中的activity全都归属于task管理 ， 简单说来task是一种stack(堆栈)的数据结构， 先入后出。
一般来说， 如果不指明归属于什么task， 同一个app内部的所有Activity都会存续在一个task中，task的名字就是app的packageName。
因为在同一个andorid设备中，不会有两个同packageName的app存在，所以能保证Activity不被攻击。

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<activity android:name=".Activity1"
	android:taskAffinity="com.winuxxan.task"
	android:label="@string/app_name">
</activity>

恶意软件中的Activity如果也声明为同样的taskAffinity，那他的Activity就会启动到你的task中，就会有机会拿到你的intent(我们一般会在intent中对数据进行加密处理)

那么taskAffinity到底什么用呢？
它的作用是描述了不同Activity之间的亲密关系。拥有相同的taskAffinity的Activity是亲密的，它们之间在相互跳转时，会位于同一个task中，而不会新建一个task!
简单说就是意味着这activity更喜欢哪个TESK

一个新的activity，默认地启动到调用startActivity()方法的activity的task中。它和调用者放到同样的back stack中。然而，如果传递给startActivity()的intent包含FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK标志，系统将会需找一个不同的task来容纳新的activity。通常，它是一个新的task。然而，不是必须都是如此的。如果已经存在一个和新的activity具有相同的affinity的task，新activity会启动到该task中。如果没有，它会启动一个新的task。

当一个activity它的allowTaskReparenting属性设置为true
这种情况，activity可以从它启动的task移到和它有相同affinity的task，当该task来到前台的时候。

不要指定LaunchMode(默认standard模式)

Android中Activity的LaunchMode分成以下四种

  • Standard
    这种方式打开的Activity不会被当作rootActivity，会生成一个新的Activity的instance(实例)，会和打开者在同一个task内
  • singleTop
    和standard基本一样，唯一的区别在于如果当前task第一个Activity就是该Activity的话，就不会生成新的instance
  • singleTask
    系统会创建一个新task(如果没有启动应用)和一个activity新实例在新task根部，然后，如果activity实例已经存在单独的task中，系统会调用已经存在activity的 onNewIntent()方法，而不是存在新实例，仅有一个activity实例同时存在。
  • singleInstance
    和singleTask相似，除了系统不会让其他的activities运行在所有持有的task实例中，这个activity是独立的，并且task中的成员只有它，任何其他activities运行这个activity都将打开一个独立的task。

所有发送给root Activity(根Activiy)的intent都会在android中留下履历(入侵关键，大概)。所以一般来说严禁用singleTask或者singleInstance来启动画面。
然而，即使用了standard来打开画面，也可能会出问题，比如如果调用者的Activity是用singleInstance模式打开，即使用standard模式打开被调用Activity，因为调用者的Activity task是不能有其他task的， 所以android会被迫生成一个新的task，并且把被调用者塞进去，最后被调用者就成了rootActivity。

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<application
     android:icon="@drawable/ic_launcher"  
     android:label="@string/app_name" >  
     <!-- root Activity以”singleInstance”模式启动 -->  
     <!-- 不设置taskAffinity-->  
   <activity
     	android:name=".PrivateUserActivity"
        android:label="@string/app_name"
        android:launchMode="singleInstance" >
        <intent-filter>
         <action android:name="android.intent.action.MAIN" />
         <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />
        </intent-filter>
	</activity>
    <!-- 非公開Activity -->
    <!-- 启动模式为”standard” -->
    <!-- 不设置taskAffinity-->
	<activity
		android:name=".PrivateActivity"
		android:label="@string/app_name"
		android:exported="false" />
</application>

FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK

发给Activity的intent不要设定为FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK
就算上面的Activity的lauchMode设置完善了， 在打开intent的时候还是能指定打开模式。
比如在intent中指明用FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK模式的话，发现该activity不存在的话，就会强制新建一个task。如果同时设置了FLAG_ACTIVITY_MULTIPLE_TASK+FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK，就无论如何都会生成新的task，该Activity就会变成rootActiviy，并且intent会被留成履历

Intent中数据的加密

这个前面提到过，Activity中数据的传递都依靠intent， 很容易被攻击， 所以 就算同一个app内部传递数据， 最好还是要加密， 加密算法很多。

明确ActivityName发送Intent

避免被恶意软件所截取，主要是注意在不同APP直接的数据发送

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Intent intent = new Intent();
intent.setClassName(
"org.jssec.android.activity.publicactivity",
"org.jssec.android.activity.publicactivity.PublicActivity");
startActivity(intent);
//另一种方式
Intent intent = new Intent();  
intent.setComponent(new ComponentName("com.example.otherapp",  
                    "com.example.otherapp.MainActivity2"));  
startActivity(intent);

不是指明了packageName和ActivityName就能避免所有的问题,如果有一个恶意软件故意做成和你发送目标同PackageName, 同ActivityName， 此时的intent就会被截取.
对于这两种方式经查看源码发现 Intent 的setClass() 方法的实现正是使用ComponentName 类：

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public Intent setClass(Context packageContext,Class<?> cls){
    mComponent=new ComponentName(packageContext,cls);
    return this;
}

接收intent时明确对方的身份

一个好方法是比对对方的app的hashcode。
当前，前提是调用者要用startActivityForResult()，因为只有这个方法，被调用者才能得到调用者的packageName

intent数据泄漏到LogCat

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//Intent中发送的数据就会被自动写入LogCat
Uri uri = Uri.parse("mailto:[email protected]");
Intent intent = new Intent(Intent.ACTION_SENDTO, uri);
startActivity(intent);
//这样写就能避免
Uri uri = Uri.parse("mailto:");
Intent intent = new Intent(Intent.ACTION_SENDTO, uri);
intent.putExtra(Intent.EXTRA_EMAIL, new String[] {"[email protected]"});
startActivity(intent);

其他

注意下这个权限<uses-permission android:name="android.permission.GET_TASKS" />
有了这个权限就能取出这台手机上所有task上所有根Activity接受到的intent，大概
所以：所有根Activity中的intent都能被所有app共享

补充

关于上面介绍的那些每一个其实都大有学问呐，不过都没深入进去追究，目前水平也是有限。
这里看到了LaunchMode，再补充下它的应用场景吧：

singleTop适合接收通知启动的内容显示页面。
例如，某个新闻客户端的新闻内容页面，如果收到10个新闻推送，每次都打开一个新闻内容页面是很烦人的。
singleTask适合作为程序入口点。
例如浏览器的主界面。不管从多少个应用启动浏览器，只会启动主界面一次，其余情况都会走onNewIntent，并且会清空主界面上面的其他页面。
singleInstance适合需要与程序分离开的页面。
例如闹铃提醒，将闹铃提醒与闹铃设置分离。
singleInstance不要用于中间页面，如果用于中间页面，跳转会有问题，比如：A -> B (singleInstance) -> C，完全退出后，在此启动，首先打开的是B。

TaskAffinity对LaunchMode的影响:
不指定TaskAffinity，singleTask会在默认的task 中执行，这个符合预期，一般也都是这么用的，不需要指定。
不指定TaskAffinity，singleInstance之后启动的页面不能放倒singleInstance所在那个task中，会放倒默认的task中，不过一般singleInstance也不适合作为程序中间页。

http://blog.csdn.net/xiaodongrush/article/details/28597855

参考

http://blog.csdn.net/thestoryoftony/article/details/9370427
http://droidyue.com/blog/2015/08/16/dive-into-android-activity-launchmode/index.html

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