有時我們需要使用安卓實現在後臺模擬系統按鍵，比如對音量進行調節（模擬音量鍵），關閉前臺正在運行的App（模擬返回鍵），或者模擬觸屏事件。但是對於原生安卓系統而言，後臺進程關閉前臺進程，甚至模擬用戶事件，進而操控整個系統，是不符合系統安全原則的，如果有這樣的漏洞被病毒或惡意軟件所利用，會非常危險。
由於一些特殊原因，我恰巧需要實現這樣的功能，而又沒有條件自行編譯安卓系統（但是可以利用Root權限，因爲Root權限的獲取相對簡單很多，並且很多用戶的安卓設備都有Root過）。網上也看到很多人在提類似的問題，很多人討論了半天，結果都是無解。於是我花了很大精力，最後終於找到了解決方案。
在網上查找了很多資料，主要找到兩種方法：Instrumentation和IWindowManager。
使用Instrumentation接口：對於非自行編譯的安卓系統，無法獲取系統簽名，只能在前臺模擬按鍵，不能後臺模擬。
一種是使用Instrumentation接口，這個接口原本是用來對軟件進行測試而留出來的。經過嘗試，發現這個接口可以模擬按鍵，但是前提是在應用處於前臺時。而應用處於前臺時，模擬按鍵基本上也沒有太大的作用（模擬按鍵操作應用自身似乎沒有很大意義）。
當應用處於後臺時，這個Instrumentation接口就失效了。網上找到的解釋是，在後臺使用這個接口，需要有系統權限，也就是在Manifest中添加android:sharedUserId="android.uid.system"。而這會導致什麼問題呢？聲明瞭系統權限的APK，只有具有系統簽名的情況下，才能被安裝到安卓設備上，比如系統自帶的電話、短信，本質上也就是APK程序，但是這些應用具有系統權限。
安卓系統有一套簽名機制，APK只有有了數字簽名，才能被安裝。通常調試時默認Eclipse自動對其進行簽名，使用的是Debug簽名。當發佈應用時，開發者則使用自己獨有的數字簽名文件對APK進行簽名（這個文件可以用Eclipse生成，簽名也可以讓Eclipse完成）。APK有新版本的安裝時，如果檢測到簽名不一致，系統會提示簽名不一致，只有卸載舊版本才能安裝。這一機制從一定程度上避免了第三方對官方發佈的APK進行修改甚至非法植入病毒等行爲（當然如果用戶主動卸載舊版本的官方應用、安裝新版本的非官方APK也是可以的）。而具有同一簽名的不同App，它們之間可以共享一些數據。
而系統簽名怎麼獲取呢？在編譯安卓系統的時候，會將一個系統簽名的數字簽名文件放到一起編譯。對於一個已經編譯完成的系統，或者爲了適配不同系統，必然無法獲取到這個數字簽名文件，於是也無法對APK進行系統簽名。最後就導致具有uid.system屬性的APK無法被安裝，於是Instrumentation接口後臺模擬按鍵的方法，只能在自行編譯系統的情況下纔可以使用。
使用反射方法調用系統IWindowManager隱藏API：兼容性較差，穩定性不好，容易出錯。另外實際編譯時發生錯誤，原因暫時不明。
網上還有一種方法。安卓系統中有一些隱藏API，通常是利用Java的權限限制，使得這些API無法被調用。但通過反射的方式，可以突破Java的權限限制。在IWindowManager中就隱藏了可以模擬按鍵和觸屏事件的API。嘗試網上的方法，下載到一個由安卓源碼編譯好的jar文件，添加到工程中，然後使用發射編寫了一些代碼，嘗試調用隱藏API。結果編譯的時候Eclipse直接不響應了，可能是因爲電腦配置不夠，jar文件太大。嘗試了幾次沒有成功，又考慮到這種方法有很多弊端，並且很可能最後還是需要系統權限（網上不少文章說得不是很清楚），於是就放棄了這個方法。
android模擬按鍵問題總結[使用IWindowManager.injectKeyEvent方法]
Android中使用隱藏API(大量圖解)
JNI調用C程序模擬按鍵：仍然是權限問題。
參考了網上一些資料所提出的可能的思路，發現剩下能想到的方法就是用JNI實現，通過調用C/C++程序來模擬按鍵。對Linux底層編程不熟悉，網上參考了一些代碼，在Ubuntu下編寫了一個按鍵模擬程序，很順利的編譯運行通過。然後又開始學習JNI的編譯方法，先在C程序層寫了個簡單的加法運算，編譯運行測試通過，然後就把模擬按鍵的代碼貼了進去。滿懷期待的寫好安卓Java層代碼，編譯、下載、執行程序，卻發現完全沒有效果。
想看一下到底是哪一步出錯了，就在C程序裏面改了改，用LogCat打印出C程序的返回值，發現在打開按鍵設備的時候出錯，看來肯定又是權限的問題了。
儘管系統已經Root，APK也允許使用Root權限，但是Root權限沒法傳遞給C程序，權限不夠，程序無法執行。在網上找了一通有關Linux、安卓權限的資料，也沒找出來什麼思路。其實當時很疑惑，在Linux系統中，Root權限是最高的權限，安卓也不例外，有文章指出，Root權限>系統權限>用戶權限。儘管能獲取到Root權限，卻不能完成系統權限所能完成的任務，總感覺不應該。
安卓按鍵精靈：使用Root權限而不需系統簽名，實現後臺模擬按鍵和觸屏等事件是可行的。
當時很絕望，感覺估計只有自行編譯系統才能解決問題了。就在那時候，突然想起了按鍵精靈軟件。以前用過電腦版，在安卓市場一找，果然也有安卓版。下載使用發現，按鍵精靈就可以實現在後臺模擬按鍵操作，需要Root權限，但是是什麼原理卻不得而知。本想嘗試反編譯源碼查看，但是當時出了一些問題，反編譯沒有成功。在網上搜索安卓按鍵精靈的原理，除了之前的那兩種依賴源碼環境才能使用的API，也沒有找到結果。不過至少說明了，使用Root權限而不需要系統簽名，實現模擬按鍵、並且兼容大量安卓設備是可行的。
最終解決問題：使用Shell調用ADB指令實現。
繼續在網上搜索安卓按鍵模擬（其實那時都不知道用什麼關鍵字好了，能想到的關鍵字都用遍了，但是搜索出來的結果，都是之前提到的那幾個依賴源碼環境和系統權限的方案）。發現有很多介紹ADB調試，向手機發送按鍵事件的文章。剛好之前做過在Root權限下，用Java調用安卓底層的Linux Shell，然後執行pm指令進行APK的安裝卸載。這時我突發奇想，能否用Shell調用ADB指令呢？
於是就進行了嘗試，使用Java執行Runtime.getRuntime().exec("su").getOutputStream()，獲取了一個具有Root權限的Process的輸出流對象，向其中寫入字符串即可以Root權限被Shell執行，ADB模擬按鍵的指令爲 "input keyevent keyCode"，keyCode爲按鍵的鍵值，例如KeyEvent.KEYCODE_VOLUME_UP表示音量加。
編譯完程序安裝執行，終於實現了預期的效果，當時非常高興。至於觸屏或鼠標事件，只要調用相應的ADB指令即可。但是有一點問題，就是反應速度非常慢，尤其是連續模擬多個按鍵的時候，甚至會死機。而按鍵精靈運行的就相當流暢，我又開始好奇按鍵精靈是怎麼實現的。
後來終於還是找到了原因，模擬按鍵時，不應每次都調用Runtime.getRuntime().exec("su")，因爲每次調用這個代碼的時候，都會獲取Runtime實例，並且執行"su"請求Root權限，反應就會很慢（我的理解是相當於每次都新開一個命令行窗口）；而應該只是在一開始執行一次，並獲取一個OutputStream實例，後來每次執行一條Shell指令，只需向其中寫入相應字符串，這樣就快了很多。
下面貼出可用的代碼。要求設備已經Root，不需要其他任何特殊權限或簽名。由於用的是ADB指令，兼容性也不會有太大問題。首次運行程序時（其實也就是執行Runtime.exec("su")的時候），會請求Root權限。
- /**
- * 用root權限執行Linux下的Shell指令
- *
- * @author jzj
- * @since 2014-09-09
- */
- public class RootShellCmd {
- private OutputStream os;
- /**
- * 執行shell指令
- *
- * @param cmd
- * 指令
- */
- public final void exec(String cmd) {
- try {
- if (os == null) {
- os = Runtime.getRuntime().exec("su").getOutputStream();
- }
- os.write(cmd.getBytes());
- os.flush();
- } catch (Exception e) {
- e.printStackTrace();
- }
- }
- /**
- * 後臺模擬全局按鍵
- *
- * @param keyCode
- * 鍵值
- */
- public final void simulateKey(int keyCode) {
- exec("input keyevent " + keyCode + "\n");
- }
- }
寫這篇文章的主要目的，並不是要強調這件事的難度，也不只是爲了提出問題的解決方案（那樣就沒必要寫前面那麼多過程了）。而是想把我解決問題的過程完整的寫出來，對我而言算是一個記錄，對讀者而言，沒準能從中找到一些東西。
解決這個問題之後，後來意外的發現，這個問題其實有人已經解決了，並且發了博客。不幸的是，那篇博客被大量使用前兩種思路的博客掩埋了，當時我怎麼也沒找到。這篇博客地址在此：
順便說明一點，這篇博客中作者提到的缺點：反應速度較慢。前面提到我也越到了同樣的問題，也已經給出瞭解決方案。
