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程序员底层实现原理

发布时间:2023-08-07 01:29:11

A. 工作3年的java程序员应该掌握哪些技能

1、基本语法
这包括static、final、transient等关键字的作用,foreach循环的原理等等。
2、集合
非常重要,基本上就是List、Map、Set,各种实现类的底层实现原理,实现类的优缺点。
集合要掌握的是ArrayList、LinkedList、Hashtable、HashMap、ConcurrentHashMap、HashSet的实现原理,
(1)ConcurrentHashMap的锁分段技术
(2)ConcurrentHashMap的读是否要加锁,为什么
(3)ConcurrentHashMap的迭代器是强一致性的迭代器还是弱一致性的迭代器
3、设计模式
设计模式在工作中是非常重要、非常有用的,23种设计模式中重点研究常用的十来种就可以了,面试中关于设计模式的问答主要是三个方向:
(1)你的项目中用到了哪些设计模式,如何使用
(2)知道常用设计模式的优缺点
(3)能画出常用设计模式的UML图
4、多线程
假如有Thread1、Thread2、Thread3、Thread4四条线程分别统计C、D、E、F四个盘的大小,所有线程都统计完毕交给Thread5线程去做汇总,应当如何实现?
聪明的网友们对这个问题是否有答案呢?不难,java.util.concurrent下就有现成的类可以使用。
另外,线程池在面试中也是比较常问的一块,常用的线程池有几种?这几种线程池之间有什么区别和联系?线程池的实现原理是怎么样的?实际一些的,会给你一些具体的场景,让你回答这种场景该使用什么样的线程池比较合适。
最后,虽然面试问得不多,但是多线程同步、锁这块也是重点。synchronized和ReentrantLock的区别、synchronized锁普通方法和锁静态方法、死锁的原理及排查方法等等,关于多线程,
5、JDK源码
要想拿高工资,JDK源码不可不读。总结一下比较重要的源码:
(1)List、Map、Set实现类的源代码
(2)ReentrantLock、AQS的源代码
(3)AtomicInteger的实现原理,主要能说清楚CAS机制并且AtomicInteger是如何利用CAS机制实现的
(4)线程池的实现原理
(5)Object类中的方法以及每个方法的作用
6、框架
老生常谈,面试必问的东西。一般来说会问你一下你们项目中使用的框架,然后给你一些场景问你用框架怎么做,比如我想要在Spring初始化bean的时候做一些事情该怎么做、想要在bean销毁的时候做一些事情该怎么做、MyBatis中$和#的区别等等,这些都比较实际了,平时积累得好、有多学习框架的使用细节自然都不成问题。
7、数据库
一些基本的像union和union all的区别、left
join、几种索引及其区别就不谈了,比较重要的就是数据库性能的优化,如果对于数据库的性能优化一窍不通,那么有时间,还是建议你在面试前花一两天专门把SQL基础和SQL优化的内容准备一下。
8、数据结构和算法分析
数据结构和算法分析,对于一名程序员来说,会比不会好而且在工作中绝对能派上用场。数组、链表是基础,栈和队列深入一些但也不难,树挺重要的,比较重要的树AVL树、红黑树,可以不了解它们的具体实现,但是要知道什么是二叉查找树、什么是平衡树,AVL树和红黑树的区别。
9、Java虚拟机
Java虚拟机中比较重要的内容:
(1)Java虚拟机的内存布局
(2)GC算法及几种垃圾收集器
(3)类加载机制,也就是双亲委派模型
(4)Java内存模型
(5)happens-before规则
(6)volatile关键字使用规则

B. 编程原理是什么

简单的说,编程就是为了借助于计算机来达到某一目的或解决某个问题,而使用某种程序设计语言编写程序代码,并最终得到结果的过程。
计算机虽然功能十分强大。可以供你上网、打游戏、管理公司人事关系等等,但是没有程序,它就等于是一堆废铁,不会理会我们对它下达的“命令”。于是,我们要驯服它,只有通过一种方式——程序,这也是我们和计算机沟通的唯一方式。

那程序到底是什么呢?
程序也就是指令的集合,它告诉计算机如何执行特殊的任务。

打个比方说,它好比指导你烹调菜品的菜谱或指挥行驶一路到达目的地的交警(或者交通路标)。没有这些特殊的指令,就不能执行预期的任务。计算机也一样,当你想让计算机为你做一件事情的时候,计算机本身并不能主动为我们工作,因此我们必须对它下达指令,而它根本不会也不可能听懂人类自然语言对事情的描述,因此我们必须使用程序来告诉计算机做什么事情以及如何去做?甚至对最简单的任务也需要指令,例如如何取得击键,怎样在屏幕上放一个字母,怎样在磁盘中保存文件等等。
这么麻烦,连这些东西编程都要考虑!怪不得人家说编程好难!你错了,其实许多这样的指令都是现成的,包含在处理芯片中内置于操作系统中,因此我们不必担心它们工作,他们都是由处理器和操作系统来完成的,并不需要我们来干预这些过程。

上面讲到的计算机本身不会主动的做任何事情。因此我们要通过程序的方式来让计算机为我们“效劳”。而这个过程就是我们“编”出来的。编程可以使用某一种程序设计语言来实现,按照这种语言的语法来描述让计算机要做的事情。

我们这里所讲的语法和外语中的语法完全两码事,这里讲的语法只是读你的程序书写做出一写规定而已。

写出程序后,再由特殊的软件将你的程序解释或翻译成计算机能够识别的“计算机语言”,然后计算机就可以“听得懂”你的话了,并会按照你的吩咐去做事了。因此,编程实际上也就是“人给计算机出规则”这么一个过程。
随计算机语言的种类非常的多,总的来说可以分成机器语言,汇编语言,高级语言三大类。
电脑每做的一次动作,一个步骤,都是按照已经用计算机语言编好的程序来执行,程序是计算机要执行的指令的集合,而程序全部都是用我们所掌握的语言来编写的。所以人们要控制计算机一定要通过计算机语言向计算机发出命令。

计算机所能识别的语言只有机器语言,即由构成的代码。但通常人们编程时,不采用机器语言,因为它非常难于记忆和识别。

目前通用的编程语言有两种形式:汇编语言和高级语言。

汇编语言的实质和机器语言是相同的,都是直接对硬件操作,只不过指令采用了英文缩写的标识符,更容易识别和记忆。它同样需要编程者将每一步具体的操作用命令的形式写出来。

汇编程序的每一句指令只能对应实际操作过程中的一个很细微的动作,例如移动、自增,因此汇编源程序一般比较冗长、复杂、容易出错,而且使用汇编语言编程需要有更多的计算机专业知识,但汇编语言的优点也是显而易见的,用汇编语言所能完成的操作不是一般高级语言所能实现的,而且源程序经汇编生成的可执行文件不仅比较小,而且执行速度很快。

高级语言是目前绝大多数编程者的选择。和汇编语言相比,它不但将许多相关的机器指令合成为单条指令并且去掉了与具体操作有关但与完成工作无关的细节,例如使用堆栈、寄存器等,这样就大大简化了程序中的指令。由于省略了很多细节,所以编程者也不需要具备太多的专业知识。

高级语言主要是相对于汇编语言而言,它并不是特指某一种具体的语言,而是包括了很多编程语言,如目前流行的VB、VC、FoxPro、Delphi等,这些语言的语法、命令格式都各不相同。

(1)解释类:执行方式类似于我们日常生活中的“同声翻译”,应用程序源代码一边由相应语言的解释器“翻译”成目标代码(机器语言),一边执行,因此效率比较低,而且不能生成可独立执行的可执行文件,应用程序不能脱离其解释器,但这种方式比较灵活,可以动态地调整、修改应用程序。

(2)编译类:编译是指在应用源程序执行之前,就将程序源代码“翻译”成目标代码(机器语言),因此其目标程序可以脱离其语言环境独立执行,使用比较方便、效率较高。但应用程序一旦需要修改,必须先修改源代码,再重新编译生成新的目标文件(*.OBJ)才能执行,只有目标文件而没有源代码,修改很不方便。现在大多数的编程语言都是编译型的,例如Visual Basic、Visual C++、Visual Foxpro、Delphi等。
这个问题其实很简单。前面我们讲到,程序是人与计算机进行沟通的唯一方式,因此我们要让计算机为我们服务,就必须有程序,而程序从哪里来?当然是由我们编写出来了。或许你又会问到另一个问题:现在要什么程序有什么程序,我干嘛还要编程呢?这你就错了,现在的程序虽然很多,需要什么样的程序直接到网上不需要很长时间就可以找到类似的,而且有可能就是你所需要的。但是,就好比去买衣服,虽然卖衣服的到处都是,但是哪一件是为你“量身定做”的呢!
程序还能够做很多事情不同的程序可以完成不同的事情。从大的方面到管理国家的财务,小的方面管理家庭的帐务。

又如,如果你想要你的计算机能播放动画,那么你的计算机中也要有相应的动画播放程序,下面所示的就是一个F1ssh动画播放器。我们将会在后面的章节具体讲述这个程序的编制过程。
随着计算机的飞速发展,总会有那么一天将不会编程的人列为“文盲”。你不希望吧?那么就好好的学习一种程序设计语言吧。

编程会过时吗

编程会过时吗?这个问题,让我先问你一个问题:计算机会消失吗?这两者答案是一样的。知道了计算机会不会消失,就知道了编程会不会过时。

编程工具会过时,而编程却不会过时

计算机系统由可以看见的硬倒:系统和看不见的软件系统组成。要使计算机能够正常的工作,仅仅有硬件系统是不行的,没有软倒系统(即没有程序)的计算机可以说只是—堆废铁,什么事情都干不了。例如当你撰写—篇文章的时候,你需要在操作系统中用文字编辑软件来实现文字的输入,但如果没有这些文字输入软件的话,你是否想过如何向计算机中输入文章呢?很难想象出如何在一个没有任何软件的计算机(我们称之为裸机)上进行文字的输入。而这些软件其实就是通常我们所说的程序。

编程会过时吗?我们从另一个角度来考虑这个问题,计算机有——天会消失吗?如果有一天当世界上所有的事情处理都用不到计算机了,那么计算机将会很快的消失,那时编程不仅过时了,而且也会随之消失了。但是计算机会消失吗?当然不会,如今计算机应用到每一领域,为人类的发展做出了不可估量的贡献。试想一下如果有一天全世界的计算机突然消失了,那么这个世界将变成什么样子,或许和全世界都停电了一样恐怖,甚至还会有更大的损失。计算机的存在必须要有软件系统来维持。因此编程永远不会、也不可能会过时。

计算机程序设计语言发展到今天,已经从最原始的机器语言发展到如今可视化的集成开发环境,甚至集多种语言在同一开发平台上,像微软的NET平台。回头看看程序设计语言的发展史,不难看出对于编程来说,只会出现编程工具的过时,不会出现编程本身的过时。

不断变化的技术需要不断变化的程序员

从二十世纪60年代以后,计算机得到了突飞猛进的发展。似乎历史上没有任何一门科学的发展速度超过了计算机的发展,无论硬件、软件、还是网络都以惊人的速度向前发展。计算机的硬件发展速度遵循“摩尔定律”每十八个月速度翻一倍(实际现在已超过了这个速度)。 软件的发展速度和硬件一样,二十世纪九十年代中国的软件业还不是很成熟,而现在大大小小 的软件企业四处耸立,共享软件网上随处可见。不断发展的技术需要不断变化的程序员,例如,如今Visual Basic可以快速构Windows下的应用程序,程序设计方面的技术不断发展着,不断引进新的概念、新的方法,如从结构化的C开始,当面向对象的思想被提出后,出现了C++,微软在C++的基础上为使用户构建win32应用程序更加方便,推出了Visual C++。这也就需要程序员也要不断的更新自己的技术。

计算机科学与别的学科很不一样,不像语言学、历史学那样,几乎是永久不变的东西。计算机科学要求不断的更新自己的知识,否则很快就会被淘汰,即便是编程亦是如此。

编写程序是一件很有趣的事情,因为编写程序可以干很多高级的事情。例如我们在后面的章节中介绍如何使用Visual Basic编写Flash动画播放器,以及如何编写下载软件管理器等。如果你愿意的话,你完全可以编写出比这些更高级的程序来。

随着计算机软件业的发展,诞生了“程序员”这个职位。于是便形成了一种理念,编写程 序的人就是程序员,因此编程是程序员的事情。但程序员并不是一开始就是程序员,他们也是从现在我们的位置慢慢成为程序员的。

编写程序是一件很有趣的事情,因为编写程序可以干很多高级的事情。例如我们在后面的章节中介绍如何使用Visual Basic编写Flash动画播放器,以及如何编写下载软件管理器等。如果你愿意的话,你完全可以编写出比这些更高级的程序来。

编程也可以作为——种爱好或兴趣,如果你对它感兴趣学起来就容易多了!因为如果对编程感兴趣的话,就会多看些有关方面的书、多编些小程序上机实践,这些对于学习编程的帮助是非常大的,而且随着学习的进程不断的推进就会觉得它并不是很困难,相反却是很容易的。

总之,在学习编程时一定要坚持不懈,只要有信心、有毅力就一定能学好;不能因为一些似是而非的观念就动摇了自己的信心。

我们一起来编程

面对摆在面前的计算机该如何操作,相信这个问题已经不再是困扰大家的首要问题了。现在软件的种类那么多,在选用的时候“电脑发烧友”的心里是否也想过有一天自己能编写一款属于自己的软件呢?想学习编程的朋友在选择程序语言时会不会因为不知道如何选择而大感头痛呢?在不知如何下手的时候,朋友们的心中是不是会产生“我是不是可以编程”的思想呢?但是又有哪个程序员是不经过学习就能成功的呢!其实编写程序并不是人们所想象的那么困难、那么复杂,每个有心致力于学习计算机的朋友都是可以尝试的!

选择适合自己的程序语言的必要性

目前常用的基本程序语言的种类比较繁多,比较简单的有:Pascal、c语言、qBasic、 Fortran、Visual Basic等等。但前几种都是在DOS下进行编程的工具,Visual Basic是在 Windows下进行应用程序设计的编程工具,现在一般的计算机用户几乎都不再使用DOS了,因此我们通常会选择Visual Basic作为初学者的编程工具。Visual Basic是Windows应用程序设计中最容易上手的编程工具,学习步骤也比较容易被初学者接受。对于刚开始学习编程的初学者来说,还是选择Visual Basic,学习编程语言不能想象着一步登天,一步一个脚印的学习才是最佳方法。

坚定自己学习编写程序的信心

编写程序并不是具有专业知识的人员才有的专利,每个学习计算机的人都可以编写程序,每个人的灵感不同,在编写程序的思路和作法上又有区别。但共同的想法就是编写成功的程序。学习编程是一个漫长的过程,其中要付出艰辛的努力和汗水,不过成功者的喜悦又不是别人所能体会的。克服学习中的困难,努力去实践,要有一个思想:别人能做到的事情自己也一定可以做到。计算机的普及让更多的人有了学习的机会,也让更多的人参与到编程人员的队伍中来,每个人都有编程的权利,机遇给予每个人都是平等的。拿出自己必胜的信心,在编程的道路工勇于进取,相信成功就会在眼前。
三、我可以编程吗
随着计算机软件业的发展,诞生了“程序员”这个职位。于是便形成了一种理念,编写程 序的人就是程序员,因此编程是程序员的事情。但程序员并不是一开始就是程序员,他们也是从现在我们的位置慢慢成为程序员的。

编写程序是一件很有趣的事情,因为编写程序可以干很多高级的事情。例如我们在后面的章节中介绍如何使用Visual Basic编写Flash动画播放器,以及如何编写下载软件管理器等。如果你愿意的话,你完全可以编写出比这些更高级的程序来。

编程也可以作为——种爱好或兴趣,如果你对它感兴趣学起来就容易多了!因为如果对编程感兴趣的话,就会多看些有关方面的书、多编些小程序上机实践,这些对于学习编程的帮助是非常大的,而且随着学习的进程不断的推进就会觉得它并不是很困难,相反却是很容易的。

总之,在学习编程时一定要坚持不懈,只要有信心、有毅力就一定能学好;不能因为一些似是而非的观念就动摇了自己的信心。

四、我们一起来编程

面对摆在面前的计算机该如何操作,相信这个问题已经不再是困扰大家的首要问题了。现在软件的种类那么多,在选用的时候“电脑发烧友”的心里是否也想过有一天自己能编写一款属于自己的软件呢?想学习编程的朋友在选择程序语言时会不会因为不知道如何选择而大感头痛呢?在不知如何下手的时候,朋友们的心中是不是会产生“我是不是可以编程”的思想呢?但是又有哪个程序员是不经过学习就能成功的呢!其实编写程序并不是人们所想象的那么困难、那么复杂,每个有心致力于学习计算机的朋友都是可以尝试的!

选择适合自己的程序语言的必要性

目前常用的基本程序语言的种类比较繁多,比较简单的有:Pascal、c语言、qBasic、 Fortran、Visual Basic等等。但前几种都是在DOS下进行编程的工具,Visual Basic是在 Windows下进行应用程序设计的编程工具,现在一般的计算机用户几乎都不再使用DOS了,因此我们通常会选择Visual Basic作为初学者的编程工具。Visual Basic是Windows应用程序设计中最容易上手的编程工具,学习步骤也比较容易被初学者接受。对于刚开始学习编程的初学者来说,还是选择Visual Basic,学习编程语言不能想象着一步登天,一步一个脚印的学习才是最佳方法。

坚定自己学习编写程序的信心

编写程序并不是具有专业知识的人员才有的专利,每个学习计算机的人都可以编写程序,每个人的灵感不同,在编写程序的思路和作法上又有区别。但共同的想法就是编写成功的程序。学习编程是一个漫长的过程,其中要付出艰辛的努力和汗水,不过成功者的喜悦又不是别人所能体会的。克服学习中的困难,努力去实践,要有一个思想:别人能做到的事情自己也一定可以做到。计算机的普及让更多的人有了学习的机会,也让更多的人参与到编程人员的队伍中来,每个人都有编程的权利,机遇给予每个人都是平等的。拿出自己必胜的信心,在编程的道路工勇于进取,相信成功就会在眼前。

C. 程序员需要精通底层实现及原理吗

高级的程序员需要知道,因为他们开发的都是底层的东西需要这些知识。想我们普通的程序员你不做这方面的项目是不需要了解这些的。

D. 中高级IOS开发程序员要具备哪些能力和技能

一、数据加密必备技能-密码学
在网络加速发展的时代,数据安全已经是一个必不可少的技术课题。如何让用户数据、网络数据、内容数据安
全可靠,也是每个开发者需要深思并捍卫的。熟练掌握密码学原理,了解 MD5 算法、非对称、对称加密算法底 层实现,以及如何运用到项目开发中。让开发者实力捍卫数据安全!
1.密码的起源历史
2.Base 64 编码格式、散列函数
3.MD5 &加盐、HMAC加密
4.对称加密算法
5.RSA Openssl、数字签名
二、RunLoop
RunLoop是iOS和OS X中非常基础的一个概念,在开发中不常用,在面试中也几乎是都会问到的一个问题.对RunLoop的概念以及底层实现原理,都是我们应该要掌握的,并且要知道在开发中哪些地方可以使用到RunLoop。
1.能理解RunLoop概念
2.知道RunLoop的使用方式
3.RunLoop在开发中的使用
三、Runtime
OC 纵横 iOS 开发已经多年,但是我们真的了解他们?他到底是怎么样的一个底层原理?在使用上难道就真的只有
这样?我们该如何更加掌握这门语言的应用?另外 OC 能做到的 Swift 也能做到吗?
1.runtime 到底是什么
2.runtime 怎么运用
3.runtime 怎么运用
4.siwft 中如何使用runtime
四、SDWebImage源码的分析
在开发中, 为了提高工作的效率, 我们大都会引入很多的框架, 觉得只要能能完成自己的工作达到目的就行, 当然这没错,但是确忽略了很多好框架中的编程思想,和实现的逻辑, 只知道使用框架, 不知道它里面的精髓, 长远来说对我们的发展是不好的, 所以让我们从经典的框架开始学起,一起来学习SDWebImage的精髓.
1.SDWebImage的demo的分析
2.SDWebImage缓存的概念
3.下载超时和图片的格式区分
4.SDWebImage的清理机制和内存的监听
五、H264编码
扎克伯格说“视频是未来facebook社交的最重要的行为之一”。作为开发而言,我们应该了解视频如何做到编码。在直播平台编码的技术也是频频使用,让我们从业务层跨往视频编码底层的第一步。
1.了解直播项目的架构以及技术突破点;
2.视频组成原理
3.H264文件的结构
4.软编码和硬编码的区别以及应用场景
5.硬编码的原理
6.使用硬编码编码视频文件
7.H264解码的多种处理方式
六、AAC编码
直播、音视频项目已经是iOS 应用类的APP的中坚力量。解密音频编码过程,让开发者不在对编码讳莫如深。映客、全名K歌、网易云音乐等等知名APP都会用到的音频AAC编码方式。
1.了解声音从模拟信号到数字信号的原理
2.PCM编码解析
3.AAC编码原理
4.AAC文件的结构
5.音频在软编码FFmpeg 和 硬编码的区别
6.利用硬编码编码音频
7.捕获媒体数据,如何区分音视频数据
8.利用FFmpeg 合成 H264文件和AAC文件到MP4容器中

E. java工作原理

Java工作原理
由四方面组成:

(1)Java编程语言
(2)Java类文件格式
(3)Java虚拟机
(4)Java应用程序接口
当编辑并运行一个Java程序时,需要同时涉及到这四种方面。使用文字编辑软件(例如记事本、写字板、UltraEdit等)或集成开发环境(Eclipse、MyEclipse等)在Java源文件中定义不同的类 ,通过调用类(这些类实现了Java API)中的方法来访问资源系统,把源文件编译生成一种二进制中间码,存储在class文件中,然后再通过运行与操作系统平台环境相对应的Java虚拟机来运行class文件,执行编译产生的字节码,调用class文件中实现的方法来满足程序的Java API调用 。

F. 怎么解释软件的工作原理

为什么“浏览器劫持”能够如此猖狂呢?放眼众多论坛的求助贴,我们不时可以看到诸如“我的IE被主页被改了,我用杀毒工具扫了一遍都没发现病毒,我把主页改回自己的地址,可是一重启它又回来了!”、“我的系统一开机就跳出一个广告,我明明用了最新版的杀毒软件的啊!”等这类关于IE异常问题的求助,80%的提问者都表示纳闷,他们已经安装了杀毒软件,可是IE仍然被“黑”了,这又是为什么?

其实这些都是典型的“浏览器劫持”现象,但是受害者不是已经安装了杀毒软件吗?为什么浏览器依然躲不过这只黑手?许多用户对这个领域都存在一种误区心理:浏览器劫持?我有最新的杀毒软件,我不怕!

于是,当他们遭遇“浏览器劫持”时,惊讶了。

要知道,杀毒软件自身也只是一种辅助工具,它不可能完全保护系统的安全,更何况,杀毒软件用户必须知道一个事实:“浏览器劫持”的攻击手段是可以通过被系统认可的“合法途径”来进行的!杀毒软件只能通过“特征码”的形式来判断程序是否合法,但这是建立在人为定义以后的,而实施“浏览器劫持”的程序可以有很多,防不胜防。

为什么说“浏览器劫持”可以说是合法的呢?因为大部分浏览器劫持的发起者,都是通过一种被称为“BHO”(Browser Helper Object,浏览器辅助对象)的技术手段植入系统的。

BHO是微软早在1999年推出的作为浏览器对第三方程序员开放交互接口的业界标准,它是一种可以让程序员使用简单代码进入浏览器领域的“交互接口”(INTERACTIVED Interface)。通过BHO接口,第三方程序员可以自己编写代码获取浏览器的一些行为(Action)和事件通知(Event),如“后退”、“前进”、“当前页面”等,甚至可以获取浏览器的各个组件信息,像菜单、工具栏、坐标等。由于BHO的交互特性,程序员还可以使用代码去控制浏览器的行为,比如常见的修改替换浏览器工具栏、在浏览器界面上添加自己的程序按钮等操作,而这些操作都被视为“合法”的,这就是一切罪恶根源的开始。

BHO的出现帮助程序员更好的打造个性化浏览器或者为自己的程序实现了方便简洁的交互功能,可以说,如果没有BHO接口的诞生,我们今天就不能用一些工具实现个性化IE的功能了。从某一方面来看,BHO的确是各种缤纷网络互动功能的幕后功臣,但是一切事物都是有两面性的,这个恒古不变的真理同样对BHO有效,于是就有了今天让安全界头痛的“浏览器劫持”的攻击手段诞生。

看看前面我提到的BHO接口特性,你想到了什么?BHO可以获知和实现浏览器的大部分事件和功能,也就是说,它可以利用少量的代码控制浏览器行为。程序员可以设计出一个BHO按钮以实现用户点击时通知浏览器跳转到某个页面完成交互功能,当然就可以进一步写出控制浏览器跳转到他想让用户去的页面,这就是最初的“浏览器劫持”的成因:BHO劫持。

在描述BHO劫持之前,我们先要对BHO接口的启动做个简单介绍:符合BHO接口标准的程序代码被写为DLL动态链接库形式在注册表里注册为COM对象,还要在BHO接口的注册表入口处进行组件注册,以后每次IE启动时都会通过这里描述的注册信息调用加载这个DLL文件,而这个DLL文件就因此成为IE的一个模块(BHO组件),与IE共享一个运行周期,直到IE被关闭。

IE启动时,会加载任何BHO组件,这些组件直接进入IE领域,而IE则成为它们的父进程和载体,从此IE的每一个事件都会通过IUnknown接口传递到BHO用以提供交互的IObjectWithSite接口里,这是BHO实现与IE交互的入口函数。

BHO接收到IE接口传递来的参数后开始判断IE正在做什么,理论上BHO可以获取IE的大部分事件,然后根据程序员编写的代码,BHO持有对特定事件做出反应的决定权,例如一个可以实现“中文网址”的BHO,就是通过GetSite方法获取到IE当前打开的站点URL(或通过IURLSearchHook接口来获知),如果BHO发现获取到的URL和内置的判断条件匹配,该BHO就会启用SetSite方法强制IE跳转到程序员设定的页面去,这个过程就是利用about:blank篡改主页的“浏览器劫持”方法之一,它的实现原理其实很简单,程序员编写一个恶意BHO组件,当它获取到IE窗口的当前站点为“about:blank”时就强制IE内部跳转到指定的广告页面,于是闹出了不久之前沸沸扬扬的“IE空白页劫持事件”。

了解了这种类似恶作剧的作案手段,要解决它就容易了,只要找到并删除这个隐藏在系统里的BHO程序即可。

除了这类“广告软件”性质的BHO,还有一种利用IURLSearchHook接口实现的另一类更隐蔽的BHO,这种BHO从某些方面来说大概不算BHO,因为它并不是响应IUnknown,而是等待IE创建IURLSearchHook来启动。IURLSearchHook被浏览器用来转换一个未知的URL协议地址,当浏览器企图去打开一个未知协议的URL地址时,浏览器首先尝试从这个地址得到当前的协议,如果不成功,浏览器将寻找系统里所有注册为“URL Search Hook”(资源搜索钩子,USH)的对象并把这个IE不能理解的地址发送过去,如果某个USH对象“认识”这个地址,它就返回一个特定的标识告诉IE它知道怎么打开这个地址,然后IE就根据约定的方法调用它,最终打开这个地址。其实USH对象并不陌生,我们一些偷懒的用户就经常为了省事而不输入“http://”,但是IE最终还是能认出并打开某个地址,就是USH的功劳,但是这一点又被恶意程序员拿来磨刀了,通过创建自己的USH对象,恶意程序员能够命令IE在找不到一些网站时自动跳转到事先设置的站点里,如果这个站点带毒或者挂马,用户就完了。

这类BHO的解决方法和前面一样,只是它比较隐蔽,除非用户经常偷懒,否则可能直到系统崩溃也不会知道自己已经感染了这种东西。也许你会说,只要用户的输入永远不会让IE无法识别,这种渗透不就白费了?但是事实不容乐观,我们无法得知BHO作者还会不会通过其他方法拦截IE,说不定每隔一段时间就让IE弹出一个广告呢?

上面说了这么多BHO和IE合作搞破坏的事例,可能会给读者造成一种“BHO必须在IE传递数据后才能行动”的误解,然而事实并非如此,浏览器自身也是一个标准的可执行程序,而BHO只是借用这个程序进程启动的DLL,它并非API那种要用的时候就让你过来忙活,忙活完了就一脚踹开的奴隶形态DLL,前面说过了,BHO是一种在浏览器加载时一同启动的例程,它相当于一种自身运行逻辑不太明确的子进程(里面都是对IE事件的响应和操作代码),这个特性就造成了BHO DLL和API DLL本质的区别,BHO并不需要所有事件都必须依赖这个大家伙,它可以有自己决定的权利,只要适当的修改,就能用BHO实现类似DLL木马的功能,当然,这并不是说我们就能在IE眼皮下公然的肆无忌弹干坏事的,由于BHO自身是作为IE子进程启动的,它就必须受到一些限制,例如程序员不能在里面自己创建网络连接,这样会导致IE报错崩溃并供出你写的DLL,害怕BHO成为另一种后门的用户可以松口气了,要在BHO里实现Winsock大概只能在IE休息的时候才可以,但是会有哪个用户开着个开空IE什么事情都不做呢?

但这并不是说BHO就一定能无害了,虽然用它不能做到远程控制,但是别忘记,BHO能看到IE的所有东西,也就能任意的访问用户文件和注册表,在这个条件成立的前提下,入侵者可以编写代码查找用户隐私,然后在适当时候通过SetSite提交出去——谁叫现在Webmail这么流行呢?这就是为什么许多厂商发布诸如“中文网址”、“网络搜索”、“IE定制”、“IE监视”这些功能的BHO的同时都保证“不搜集用户隐私”的原因,只要你想要,BHO就能得到一切。

有些人也许会想,既然BHO是微软浏览器的权利,那我不用IE了,我用Opera、Firefox不行?对于这点固然无可厚非,但是你用不用Windows?用不用共享软件?如果你用Windows,那么,你仍然可能处于被BHO接触到的世界,因为Windows本身就是和IE紧密结合的,这就把“IE进程”的范围给扩大了,细心的用户大概会发现,IE里能直接访问“我的电脑”,“我的电脑”窗口也能迅速变成IE,因为它们实质都是依赖于IE内核的,正因为这个原因,BHO可以在你打开一个文件夹时跟着偷偷启动。同时,现在的网络正处于一种“共享软件捆绑战略”大肆实施的时代,你再小心也不能避免某些共享软件固定捆绑了BHO的行为,安装后你才会发现文件夹上又多了个什么“助手”、“搜索”了。要想彻底逃开BHO的围困,大概只能放弃使用Windows了。

Hook,你钩住浏览器了

正如《侏》里的这句话一样,入侵者也在不断寻找他们的新出路,虽然上面我说了这么多BHO的负面事例,但是真正的危机并不是只有BHO的,在一些使用BHO行不通的场合里,入侵者开始投掷他们的钩子。

什么是钩子?让我们先看看它的官方定义:

钩子(Hook),是Windows消息处理机制的一个平台,应用程序可以在上面设置子程以监视指定窗口的某种消息,而且所监视的窗口可以是其他进程所创建的。当消息到达后,在目标窗口处理函数之前处理它。钩子机制允许应用程序截获处理window消息或特定事件。

钩子实际上是一个处理消息的程序段,通过系统调用,把它挂入系统。每当特定的消息发出,在没有到达目的窗口前,钩子程序就先捕获该消息,亦即钩子函数先得到控制权。这时钩子函数即可以加工处理(改变)该消息,也可以不作处理而继续传递该消息,还可以强制结束消息的传递。

可能上面的官方定义对一部分读者理解有点困难,其实,钩子就像是一切程序的“先知”,一个实现了钩子的程序自身虽然也是普通程序,但是它总能在别的程序得到数据之前就已经知道了一切,这是为什么呢?对Windows系统有一定了解的读者应该知道,Windows系统是一个通过“信息处理机制”运作的系统,在这个系统里传递的数据都是通过“消息”(Message)的形式发送的,各个消息都遵循了官方的约定,否则就不能让系统产生回应。而且这个传递步骤是颠倒的,例如我们关闭了某个程序,我们可能会认为是程序自己关闭后通知系统的,其实不然,当用户点击关闭按钮的时候,Windows就会把一个叫做WM_CLOSE的消息传递给这个程序,程序接收到消息后就执行卸载自身例程的操作。理解了这点,就能知道钩子的原理了,所谓钩子程序,就是利用了系统提供的Hook API,让自己比每一个程序都提前接收到系统消息,然后做出处理,如果一个钩子拦截了系统给某个程序的WM_CLOSE消息,那么这个程序就会因为接收不到关闭消息而无法关闭自身。除了消息以外,钩子还可以拦截API,像我们都熟悉的屏幕翻译软件就是Hook了一些文本输出函数如TextOutA而达到了目的。

技术让编程人员可以轻松获取其他程序的一些有用数据或传递相关数据,像现在常见的一些游戏外挂,它们就是利用Hook技术钩住了游戏窗体,然后就可以识别游戏里面的行为和模拟发送按键鼠标消息,最终实现电脑自己玩游戏的功能。把这个技术应用到浏览器上面,就成了另一种控制浏览器行为的方法。

钩子有两种,本地钩子(Local Hook)和全局钩子(Global Hook),本地钩子只在本进程里起作用,故不属于讨论范围;全局钩子代码必须以DLL形式编写,以便在钩子生效时被其它进程所加载调用,因此我们看到的大部分Hook程序都是DLL形式的。

其实之前提到的BHO也可以视为一种针对IE的钩子,它钩的是IE的事件,这就是IE与BHO交互的起点,但是对于再复杂一点的操作,例如判断IE下载的是GIF图片还是JPEG图片,BHO无能为力,因为它仅仅知道IE的事件为DownloadBegin和DownloadComplete,对于具体内容,IE本身是不会告诉它的,否则IE岂不是要忙死了?至少我也没见过哪个领导还需要向秘书汇报中午吃了鸡肉还是鸭肉的吧,BHO可不是IE的老婆,或者说IE没有气管炎。

所以,为了得到IE的更多数据,程序员开始钩IE了。与BHO不同,钩子不需要被动的等待IE事件,它直接和IE形成上司对下属的关系,这次轮到IE要做什么都得经过它批准了。Hook形式的控制不需要DLL文件必须与IE的注册表入口产生组件关系,它可以是一个独立的DLL,通过Rundll32.exe或自带的Loader EXE启动,而且由于它属于Hook形式, 在钩子有效的情况下会被系统自动插入其他程序的进程中,是不是有点像DLL木马呢?

IE钩子程序载入进程后便能获知所有的消息类型、API和内容,一旦发现某个符合要求的消息,如IE执行了某个事件,或者用户输入了特定内容,钩子的处理代码就开始工作了,它先拦截系统发送给IE的消息,然后分析消息内容,根据不同消息内容作出修改后再发给IE,就完成了一次Hook篡改过程。用着名的3721实名搜索做例子,一些人会以为它是采用了BHO或者IURLSearchHook完成中文域名的识别跳转的,其实它是用了能够第一个得到Windows消息的Hook技术,这样一来就可以避免被其他的竞争对手抢先解析域名了:3721的主程序就是一个Hook DLL,它监视IE地址栏的消息,一旦用户输入的是中文,它便在其他BHO类插件工作之前拦截了这个消息,并调用自身代码完成中文域名到英文URL的转换工作,然后返回(也可能与自己的BHO DLL配合)一个让IE跳转到英文URL的消息,完成域名的翻译任务。

IE钩子能帮助程序员用少量代码完成更多的IE交互工作,但是一旦这个钩子被用于犯罪,其后果也是严重的,恶意程序员可以写一个拦截IE输入的键盘钩子,达到窃取密码的作用,这样无论你是用HTTP明文协议还是SecurityHTTP加密协议都不能逃避密码被盗的下场了,因为它抓的是你在IE里的输入,后面的数据传输已经不重要了。

Winsock LSP

全称为“Windows Socket Layered Service Provider”(分层服务提供商),这是Winsock 2.0才有的功能,它需要Winsock支持服务提供商接口(Service Provider Interface,SPI)才能实现,SPI是一种不能独立工作的技术,它依赖于系统商已经存在的基本协议提供商,如TCP/IP协议等,在这些协议上派分出的子协议即为“分层协议”,如SSL等,它们必须通过一定的接口函数调用,LSP就是这些协议的接口。

通过LSP,我们可以比分析基本协议更简单的得到我们想要的数据内容,如直接得到系统上运行的浏览器当前正在进行传输的地址和内容,不管这个浏览器是IE,还是Opera或Firefox,因为LSP是直接从Winsock获取信息的,即使不用微软生产的汽车,至少你这辆汽车一直是在微软建造的公路上跑的吧。

LSP用在正途上可以方便程序员们编写监视系统网络通讯情况的Sniffer,可是现在常见的LSP都被用于浏览器劫持,使用户又多了个噩梦。

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