基于apk的android应用程序gui遍历自动化方法

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1、基于APK的Android应用程序GUI遍历自动化方法　　摘要：为了提高应用程序自动执行技术的图形用户界面（GUI）覆盖率和自动化程度以满足Android应用程序动态安全分析和GUI测试的需求，提出了一种基于应用程序安装包（APK）的Android应用程序GUI遍历自动化方法。该方法通过动态地捕捉目标应用程序GUI并模拟用户行为与之交互，驱动应用程序自动执行。基于开源框架Appium实现了一个能够自动化遍历轻量Android应用程序GUI的跨平台原型工具。实验结果表明，该自动化方法能够获得较高的GUI覆盖率。　　关键词：图形用户界面；图形用户界面遍历；行为模拟；高覆盖率；移动应用程序

2、；Android　　中图分类号：TP302　　文献标志码：A　　文章编号：1001-9081（2016）11-3178-05　　0引言　　移动终端上各式各样的应用程序数量呈爆炸性增长，其中Android应用程序更是占据了绝对的优势。Android应用程序分析已经成为一个研究热点。通常Android应用程序拥有丰富的图形用户界面（GraphicalUserInterface，19GUI），用户通过与应用程序GUI交互触发一系列的事件运行应用程序。近年来出现了一些基于GUI的方法用以分析、测试Android应用程序的正确性、安全性和性能，例如：文献[1]通过遍历应用程序GUI检测应用程序

3、是否存在隐私泄露、恶意功能以及其他敏感行为；文献[2-4]通过探测和遍历应用程序GUI检测程序漏洞；文献[5]基于受控环境的Android应用程序动态分析框架Appsplayground遍历应用程序GUI、自动化运行应用程序以监控并分析应用程序的运行时行为。探测和遍历应用程序GUI主要有两个途径：一是通过静态分析提取应用程序GUI事件集[6]或Activity转换图[7]，然后基于该事件集或转换图遍历应用程序GUI；二是动态探测应用程序GUI并模拟用户行为与之交互实现对应用程序GUI的遍历，如文献[8]。　　上述方法[1-8]结果的有效性和实用性很大程度上取决于其遍历方法的GUI覆盖

4、率和自动化程度，而且这些方法还存在一定的限制：文献[1]使用静态分析方法分析应用程序Activity和Function调用图、提取期望的Activity转换路径，然后据此路径遍历应用程序GUI，其覆盖率完全依赖于所提取的Activity转换路径；文献[2-3]根据探测到的应用程序GUI状态发送事件到事件队列，其稳定性有待进一步验证；文献[4]需要一定程度的人工参与，方法自动化程度不高；AppsPlayground[5]使用模糊测试的方法遍历应用程序GUI，难以保证获得较高的GUI覆盖率；文献[6]利用静态分析方法提取应用程序GUI的事件集，然后对运行中的该应用程序系统地执行这些事件集

5、，动态构建应用程序GUI模型，需要应用程序源码；TargetedExploration[7]通过静态分析技术构建应用程序的Activity转换图，然后基于此转换图遍历应用程序GUI，过程比较复杂；文献[8]只能探测简单的应用程序，实用性不高。另外，这些方法都不支持自动进行WebView交互，只能遍历原生应用。19　　本文的主要研究内容是针对Android应用程序在不依赖于源码的情况下能够自动化地探测管理应用程序GUI，模拟用户行为与应用程序GUI进行交互以驱动应用程序自动执行，实现了一种基于应用程序APK文件的Android应用程序GUI遍历自动化方法。实验表明，该方法可以有效自动化

6、遍历Android应用程序GUI，具有较高的实用性，能够广泛适用于其他基于GUI的方法研究。　　1方法概述　　本文方法的总体架构如图1所示。该GUI遍历自动化方法主要包括以下4个模块。　　1）预处理模块通过反编译目标应用程序APK文件，解析其中的AndroidManifest.xml文件获得目标应用的包名和所有Activity名等信息，并在Android模拟器上启动目标应用程序。　　2）GUI获取模块自动化地获取应用程序当前GUI并表示为可扩展标记语言（ExtensibleMarkupLanguage，XML）文件。若发生GUI转换则暂停正在执行的GUI任务，根据GUI转换的结果重启

7、暂停状态的GUI任务或提取当前GUI上的控件信息如控件的层次结构、各控件属性等建立新的GUI任务；否则继续执行当前GUI任务。　　3）遍历引擎模块负责获取当前要执行的GUI任务并依照遍历模型，以近似于程序执行的逻辑产生待模拟用户界面（UserInterface，UI）控件交付用户行为模拟模块模拟相应的用户行为。　　4）用户行为模拟模块接收遍历引擎交付的UI控件，模拟该控件相应的用户行为包括简单动作和复杂动作。19　　2关键技术　　2.1UI元素的获取　　构