技术分享 | 专项测试技术初识Hook

霍格沃兹测试开发学社 公众号
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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

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 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。

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  • 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 false

intParam is 666

stringParam is a

boolParam is false

intParam 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 false

intParam is 965

stringParam is Change By Hook!

boolParam is false

intParam 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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