Android应用Activity启动环研究

Activity的循环启动构成了activity启动环(ALC),它是一种Android应用开发工程师为了完成特定功能而广泛使用的结构.由于缺乏对ALC特性的系统研究,致使当前activity跳转分析方法对启动方式不敏感,使其无法正确模拟使用特殊启动方式的Android应用的返回栈状态变化,从而产生非法路径.本文形式化的表示了以7种不同方式启动activity带来的返回栈状态变化,并提出表示activity间启动关系的activity启动图(ALG),以及启动方式敏感的activity跳转静态分析方法用于自动构建ALG.该方法首先为Android应用构造辅助主函数:为每个activity类构造一个对象的堆内存分配点,对于每个activity对象,依据控制流组织被重写的回调函数调用顺序.然后通过面向对象的字段敏感指向分析提取activity启动关系中的目标activity类和启动方式相关配置,从而构建activity对象的启动图.另外,本文设计并实现了ALC静态分析框架ALCAnalyzer,该框架能为Android应用自动生成ALG,基于ALG生成ALC集合,并能准确模拟重复执行ALC时的返回栈状态变化,预测应用在运行过程中是否会产生同类型activity实例.对1179个Android开源应用进行自动分析及人工验证的实验结果证明了启动方式敏感的activity跳转分析的准确性和分析工具的实用性,同时展现了ALC分布的广泛性和特殊启动方式被使用的广泛性.对Google Play的20个应用进行实验,结果证明相比于启动方式不敏感的activity跳转分析,ALCAnalyzer能够更准确模拟返回栈状态变化,从而防止非法路径产生,并能够为返回栈管理提供有效信息.