Android 12 反射 setDisplaySurface 崩溃？解密非 SDK 接口限制

2025-04-11 01:12:34

抓狂！Android 12 上用反射调 setDisplaySurface 怎么就崩了？

写安卓代码的时候，有时免不了要动用反射来调用一些系统藏起来的 API（Hidden API）。但从某个 Android 版本开始，这条路就越来越不好走了。如果你在 Android 12 或者更新的设备上，尝试用下面这种方式去调用 android.view.SurfaceControl 的 setDisplaySurface 方法：

import android.os.IBinder;
import android.view.Surface;
import android.view.SurfaceControl; // 假设 CLASS 指向 SurfaceControl

public class SurfaceUtils {
    private static final Class<?> CLASS = SurfaceControl.class; // 只是示例，实际获取 Class 的方式可能不同

    public static void setDisplaySurface(IBinder displayToken, Surface surface) {
        try {
            // 尝试获取隐藏方法 setDisplaySurface(IBinder, Surface)
            CLASS.getMethod("setDisplaySurface", IBinder.class, Surface.class)
                 .invoke(null, displayToken, surface); // 调用静态方法
        } catch (Exception e) {
            // 直接抛出 AssertionError，包裹原始异常
            throw new AssertionError(e);
        }
    }
}

很可能就会遇到一个冷冰冰的崩溃报告：

FATAL EXCEPTION: main
Process: com.your.app, PID: 12345
java.lang.AssertionError: java.lang.reflect.InvocationTargetException
    at com.your.app.SurfaceUtils.setDisplaySurface(SurfaceUtils.java:13)
    ...
Caused by: java.lang.reflect.InvocationTargetException
    at java.lang.reflect.Method.invoke(Native Method)
    at com.your.app.SurfaceUtils.setDisplaySurface(SurfaceUtils.java:11)
    ...
Caused by: java.lang.NoSuchMethodException: android.view.SurfaceControl.setDisplaySurface [class android.os.IBinder, class android.view.Surface]
    at java.lang.Class.getMethod(Class.java:2947)
    ...

明明方法签名看起来没写错，为啥就 InvocationTargetException，里面还包着个 NoSuchMethodException 呢？这代码在老版本 Android 上跑得好好的啊！别急，这锅还真不一定是你的代码写的有问题。

背后搞鬼的：非 SDK 接口限制

这问题的根源在于 Google 对 非 SDK 接口（Non-SDK Interfaces） 的限制越来越严格了。

简单来说，Android 系统内部有很多类和方法，Google 并没打算让应用开发者直接用。这些接口可能不稳定、可能改动、甚至可能有安全风险。从 Android 9 (Pie) 开始，Google 就开始逐步限制对这些非 SDK 接口的访问。

这些接口被分成了几个名单：

白名单 (Whitelist): 就是我们平时用的标准 SDK 接口，放心用。
浅灰名单 (Light Greylist): 还能用，但 Google 不保证它们以后还在，或者行为不变。反射调用通常没问题。
深灰名单 (Dark Greylist): 反射访问会受限。你的 App targetSdkVersion 如果低于某个版本（比如 Android 9 是 28），可能还能侥幸访问；但一旦提高 targetSdkVersion，或者在更高版本的 Android 系统上运行时（比如 Android 10、11 开始），就可能直接抛 NoSuchMethodException 或者类似的错误，哪怕你确定方法签名是对的。
黑名单 (Blacklist): 不管怎样都禁止访问，强行调用就会报错。

SurfaceControl.setDisplaySurface(IBinder, Surface) 这个方法，在较新的 Android 版本（特别是 Android 11 及以后）上，很不幸地就落入了“深灰名单”甚至“黑名单”里。

系统在运行时（ART）会检查你的 App 是否有权限调用这个方法。当它发现你要调用的 setDisplaySurface 是个被限制的接口时，就直接给你拦下来，抛出异常。虽然你看到的顶层异常是 InvocationTargetException（表示被调用的方法内部抛了异常），但真正的“元凶”往往是它内部包裹的 NoSuchMethodException 或者有时是安全相关的异常，这表明系统层面就不让你“找到”或者“调用”这个方法了。

你的代码 catch (Exception e) 然后 throw new AssertionError(e) 把原始的 InvocationTargetException 包起来了，所以日志里看到的是 AssertionError。

那么，有没有什么“优雅”的办法能绕过这个限制，让我们的代码重新跑起来呢？

怎么办？绕过限制的几种“姿势”

直接说结论：官方没有提供直接替代 setDisplaySurface 功能的公开 SDK。如果你确实需要这种底层控制能力（比如做一些特殊的屏幕镜像、录制或者虚拟显示），就得用点“非常规”手段了。下面介绍几种常见的绕过方法。

姿势一：借助“解封”库 (如 FreeReflection / MetaReflect)

这是目前对 App 开发者来说相对“优雅”且影响面较小的一种方式。有些开源库专门设计用来突破 Android 对非 SDK 接口的反射限制。

代表库:
- FreeReflection: 比较早期的一个库，通过 JNI 读取 ART 内部结构来绕过检查。
- MetaReflect: FreeReflection 的一个改进或替代品，提供了更方便的 API，可能兼容性更好。还有一些类似的库，可以自行搜索。
原理简述:
这些库的核心思想通常是利用 Native 代码 (JNI)。我们知道 Java 层的 getMethod().invoke() 会受到 ART 运行时的严格检查。但是，如果在 Native 层直接操作 Java 对象或获取方法指针 (比如 art::ArtMethod*)，就有可能绕过这些检查。这些库帮你封装好了这些复杂的底层操作。它们会尝试获取到目标方法的真正内存地址，然后直接执行，跳过 Java 层的权限验证。

怎么用 (以 MetaReflect 为例，思路类似):

添加依赖:
在你的 build.gradle 文件里加入类似这样的依赖 (具体版本请查阅库的最新文档):

// app/build.gradle
dependencies {
    // 假设 MetaReflect 发布在 JitPack 上
    implementation 'com.github.User:Repo:Tag' // 替换为 MetaReflect 的实际 JitPack 或 MavenCentral 地址
    // 或者如果需要本地依赖，则按需配置
}

(注意: FreeReflection 或 MetaReflect 可能没有直接发布到 Maven Central，你需要按照它们的 GitHub 指引配置仓库地址，比如 JitPack。)

初始化 (如果需要):
有些库可能需要在 Application#onCreate() 或者使用之前调用一个初始化方法。MetaReflect 通常不需要显式初始化。

调用:
用库提供的 API 来替代标准的反射调用。以 MetaReflect (假设其 API 设计如此) 为例，可能会是这样：

import android.os.IBinder;
import android.view.Surface;
import android.view.SurfaceControl;
// 假设导入了 MetaReflect 的相关类，例如 MetaUtil 或 Reflect
// import com.example.metareflect.MetaUtil; // 示例 import

public class SurfaceUtils {
    public static void setDisplaySurface(IBinder displayToken, Surface surface) {
        try {
            // 使用 MetaReflect 的 API 来调用
            // 注意：具体 API 形式取决于你用的库，这里是示意
            // 可能是 Reflect.on(SurfaceControl.class).call(...) 等形式
            MetaUtil.invokeStaticMethod(
                SurfaceControl.class,
                "setDisplaySurface",
                new Class<?>[]{IBinder.class, Surface.class},
                displayToken, surface
            );
        } catch (Throwable e) { // 建议捕获 Throwable，因为底层错误可能不是 Exception
            // 处理错误，比如打印日志或抛出自定义异常
            // 注意不要再简单地 wrap 成 AssertionError 了，不然信息丢失
            Log.e("SurfaceUtils", "Failed to call setDisplaySurface via MetaReflect", e);
            throw new RuntimeException("Failed to set display surface", e);
        }
    }
}

对比一下之前的代码：

把 Class.getMethod(...).invoke(...) 换成了库提供的调用方式。
异常处理可能需要调整，捕获 Throwable 更保险。

安全和注意事项:
- 兼容性风险: 这是最大的问题。这类库依赖 Android 运行时的内部实现细节。每次 Android 大版本更新，ART 的内部结构都可能变化，导致这些库失效。你得祈祷库的作者能及时更新，或者自己有能力去适配。
- Google Play 政策: 使用这种技术绕过平台限制，可能违反 Google Play 的开发者政策。虽然检查起来有难度，但存在 App 被下架的风险。谨慎评估！
- 库的维护状态: 选择库的时候，看看它是否还在积极维护，社区是否活跃。一个没人管的库，遇到问题就抓瞎了。
进阶技巧:
理解这些库内部通过 JNI 读取 art::ArtMethod 结构、修改访问标志 (access flags) 或者直接获取执行入口的方式，有助于在库失效时进行调试或寻找替代方案。但这需要深入了解 ART 内部机制和 C++ Native 开发。

姿势二：拥抱 Hook 框架 (如 LSPosed)

如果你能控制运行环境，比如是在做定制 ROM、内部测试工具，或者用户愿意 Root 设备并安装特定框架，那么使用 Hook 技术是另一个强力选项。

代表框架:
- LSPosed (基于 Zygisk 的 Xposed 框架实现，目前较主流)
- EdXposed (较早的 Xposed 实现，在某些旧设备或特定场景仍在使用)
原理简述:
Hook 框架允许你在系统运行时“劫持”某个方法的执行。对于非 SDK 接口限制，通常可以 Hook 掉执行检查的那个方法。比如，可以找到 ART 中负责判断一个方法是否允许被反射调用的地方（如 dalvik.system.VMRuntime#setHiddenApiExemptions 或者更底层的 native 方法），然后在你的 Hook 模块里修改它的行为，让它对所有（或者你指定的）隐藏 API 都“放行”。一旦放行，你原来的标准反射代码就能正常工作了。

怎么用 (以 LSPosed 为例):

环境准备:
- 目标设备需要解锁 Bootloader。
- 刷入 Magisk。
- 在 Magisk 中启用 Zygisk。
- 安装 LSPosed 管理器，并在 Magisk 模块中启用 LSPosed Zygisk 模块。
编写 Xposed 模块:
- 创建一个 Android 项目，引入 Xposed API 的依赖 (通常是 api 'de.robv.android.xposed:api:82' 或 LSPosed 提供的 API)。
- 实现 IXposedHookLoadPackage 接口 (或者其他相关的 Hook 入口)。
- 在 handleLoadPackage 方法里，判断当前加载的是不是目标进程（比如 system_server 或者你自己的 App 进程，取决于你想在哪里解除限制），然后找到负责检查隐藏 API 的类和方法进行 Hook。

Hook 代码示例 (极其简化):

import de.robv.android.xposed.IXposedHookLoadPackage;
import de.robv.android.xposed.XC_MethodHook;
import de.robv.android.xposed.XposedBridge;
import de.robv.android.xposed.XposedHelpers;
import de.robv.android.xposed.callbacks.XC_LoadPackage;

public class UnsealHook implements IXposedHookLoadPackage {
    @Override
    public void handleLoadPackage(XC_LoadPackage.LoadPackageParam lpparam) throws Throwable {
        // 简单粗暴：对所有应用都解除限制（实际应用中可能需要更精细控制）
        XposedBridge.log("Hooking to unseal hidden APIs for package: " + lpparam.packageName);

        try {
            // 尝试 Hook VMRuntime.setHiddenApiExemptions
            // 注意：Hook 点和方法签名可能随 Android 版本变化
            Class<?> vmRuntimeClass = XposedHelpers.findClass("dalvik.system.VMRuntime", lpparam.classLoader);
            XposedHelpers.findAndHookMethod(vmRuntimeClass, "setHiddenApiExemptions", String[].class, new XC_MethodHook() {
                @Override
                protected void beforeHookedMethod(MethodHookParam param) throws Throwable {
                    XposedBridge.log("Bypassing hidden API exemptions check!");
                    // 直接把参数设置为空或者包含所有前缀 "*"，相当于全部豁免
                    param.args[0] = new String[]{"L"}; // "L" 代表允许所有非 SDK 接口，早期版本的标志，新版本可能需要 "*" 或其他方式
                    // 或者更保险的方式，直接返回，阻止原始方法执行可能更稳妥，但需要分析原始方法逻辑
                    // XposedBridge.log("Original exemptions: " + Arrays.toString((String[])param.args[0]));
                    // param.setResult(null); // 如果此方法有返回值且阻止执行可行
                }
            });
            XposedBridge.log("Successfully hooked setHiddenApiExemptions.");

        } catch (Throwable t) {
            XposedBridge.log("Failed to hook VMRuntime: " + t);
        }

        // 可能还需要 Hook 其他地方，比如 Native 方法，或者针对特定类的检查逻辑
        // 这取决于 Android 版本和具体的限制策略
    }
}

(这份代码只是示意，真实的 Hook 点和实现会复杂得多，需要针对具体 Android 版本进行逆向分析。)

安装和激活模块:
- 编译你的模块生成 APK。
- 安装到目标设备。
- 在 LSPosed 管理器中激活你的模块，并选择作用域（比如系统框架）。
- 重启设备或目标应用。

安全和注意事项:
- 适用范围极窄: 基本只适用于开发者自己控制的设备、内部测试环境或明确要求用户 Root 的高级工具类 App。无法用于普通分发到应用市场的 App。
- 用户门槛高: 需要用户进行 Root、刷 Magisk、安装 LSPosed 等一系列复杂操作。
- 系统稳定性风险: Hook 核心系统组件可能导致不稳定甚至系统崩溃。写 Hook 代码要非常小心。
- 维护成本高: Android 大版本更新几乎肯定会破坏 Hook 点，需要持续投入精力去适配。
进阶技巧:
精确找到实现限制的关键函数是核心。这通常需要逆向 libart.so (Native) 和 framework.jar/services.jar (Java) 中的相关代码。理解 Zygote fork 进程、类加载机制、JNI 调用过程都有助于编写稳定有效的 Hook。

姿势三：(简要提及) 其他可能性

寻找官方替代 API: 再仔细看看官方文档，或者社区里有没有人发现了实现类似功能的公开 API？虽然 setDisplaySurface 可能没有直接替代品，但某些场景下，比如简单的屏幕内容展示，可以用 Presentation 类或者 VirtualDisplay 配合 MediaProjection 实现。但它们提供的控制粒度远不如 setDisplaySurface。
系统级开发/定制 ROM: 如果你在开发自己的 Android 系统固件，那完全可以在源码层面移除或修改这些限制。但这显然不适用于普通 App 开发。
直接调用 Native 函数: 有时候，Java 层的限制可能只是针对反射调用。如果能找到 setDisplaySurface 背后真正干活的 Native 函数（可能在 libsurfaceflinger.so 或相关库里），并且这个 Native 函数的符号是导出的，或许可以通过 JNI 直接调用它。但这同样非常复杂，且依赖系统内部实现，非常不稳定。