最近學院出了個答題小程序，筆者簡單測試了一下發現很適合練手，於是簡單準備準備就踏上了破解之路。
我文中的「破解」，和信息安全中的「破解」有所區別，我所說的破解，是用非正常的途徑去達到自動答題的效果，如有信息安全大佬，請輕噴。文中所寫只作於學習和交流使用，請勿用作違法犯罪等目的。（歡迎各位有想法的小夥伴後臺留言指教）
筆者也是新手，很多東西都是現查現用，在完成整個程序之後回頭想想，如果在寫代碼之前再多一些思考，很多坑就可以直接跳過，程序也不會一開始就很低的效率，寫的代碼可能也會更優雅，更穩定。
本文主要記錄筆者在破解程序的過程中走的一些路踩過的一些坑，其中包含：對不了解的技術查資料的過程，在已完成功能的基礎上優化的過程，踩坑的過程和從坑裡面跳出來的過程，解決BUG的苦逼過程等等等等。
如果讀者你和我一樣是個新手，我希望你能從文中獲取下面這些東西：
如果讀者你已經是個老司機了，我希望你能從我的文章中了解到一些技術/知識的思路，一點點就好，一點點我就會很開心的。
程序介紹只介紹答題部分，進入程序會有一個這樣的界面：
點擊開始答題之後：
正常題目：
答對之後對應選項會變綠然後直接進入下一題，如果答錯，會有下面這樣的圖：
答完之後就會：
暴力方法最開始上手的時候，那時的我對安卓的了解就僅限於日常使用，破解一個安卓程序我是沒想過，但是我想起來我以前用安卓模擬器玩過遊戲，那安卓模擬器沒準可行，安卓不熟悉，但是PC端我熟啊，打開一個模擬器，然後之後只要對這個模擬器進行不同的操作，就可以達到破解的效果了。
然後開始百度，隨便搜了個安卓模擬器——逍遙模擬器，用模擬器安裝一個微信後，登錄帳號，找到小程序，進入，讀條，就在一切都順風順水的時候，模擬器就在我的美好期待中回到了微信主界面，我以為我看錯了，又點了一遍，又讀條，又跳回了主界面。此時我的心情是：
出現問題，就得解決問題，我先用手機重新登錄了一下微信，進入小程序，完美進入。說明小程序是沒有問題的，那會有什麼因素呢？我們簡單列舉一下：
列了個表，那就一個一個來吧。手機因素最先排除，我找到一個安卓手機發現可以完美的進入小程序。配置因素，思考了一下，純屬扯淡……整個小程序唯一的圖片就是我的頭像，哪存在什麼配置因素。網絡因素，通過模擬器測試了一下正常操作，微信聊天、瀏覽器瀏覽網頁，都沒有任何問題，網絡因素也不存在。模擬器因素，我開始嘗試找不同的模擬器，就把市場上流行的各種模擬器下了個遍——什麼夜神模擬器、MuMu模擬器、VisualStudio的模擬器，下了五六個吧，統一不行，也排除了。
那就考慮微信因素了，微信的話市場應用，大bug應該不會有，是不是版本問題？然後我開始找微信的低版本，看了一下最新版本是6.7.3（安卓），那就找個低的試試吧，從微信官網找到更新記錄，試圖下一個低版本的微信，然後就被坑了。微信官方更新記錄，無論是多低版本的文章，下載連結都引用的是最新版本的下載連結，。官方不給下，那就得找第三方， 這時就應該吐槽一下國內軟體市場之垃圾，下載連結經常和介紹不符，很多直接引的最新版本，經過一番挑選和折磨，找到了幾個版本，經過測試，在模擬器中，微信6.7.3版本是進不去小程序的，6.7.3版本以下都會提示我微信版本過低，請更新微信。最終可以發現，某些低版本的微信可以通過模擬器進入部分小程序——抽獎助手和一些第三方小程序等等，但是沒有辦法進入我們想進的小程序，總結一下可以想到：是微信官方禁止了模擬器進入新版本的小程序，可能是要防止這方面的作弊。那找到因素了，就是微信因素。
思考：我們可以想一下官方如何識別是模擬器還是手機，可能是在微信應用在請求小程序的時候加了一些驗證信息，這些驗證信息和手機本身有關，模擬器發請求的話可能會在這些驗證信息上露出馬腳，民間研究模擬器的團隊大都著眼於提高模擬器的性能，提高渲染質量，降低內存佔用這些性能上的指標，可能不會注意到這樣的細枝末節，可以理解。至於模擬器在發請求的時候如何漏出馬腳，筆者至今沒有找到具體的點，希望讀者在找到之後可以交流一下。
知道問題所在了，那就想辦法解決吧。一般來說，遇到問題了有兩個途徑去解決問題——一是正面剛問題，用技術的方法去解決問題，非常硬核，二是繞過問題，使用一些巧妙地辦法讓我們不遇見這個問題。
先說一吧，正面剛問題，找到模擬器為什麼進不去小程序的原因，然後想辦法偽造請求，讓微信認為你這個模擬器是手機，我想了一下，我能力不夠，pass。能力不夠，但是我可以問人啊，然後我就到逍遙安卓模擬器的論壇發了個帖子。最後到現在都沒人理我……
那就想法繞過問題吧，咋繞過？用一臺真正的手機做題不就好了。可我手上只有一個iPhone7，iPhone一個閉源系統，權限控制是出了名的嚴格，最開始我就沒打算直接控制iPhone，那就弄安卓吧，沒安卓，買一個。打開淘寶，搜索Nexus 5X，下單付款，一氣呵成。下單是下單了，手機得有幾天才能到呢，這幾天不做心痒痒啊，借吧。
借了一圈借了2個手機，1個魅族，1個vivo，我直接拿起魅族上手了。按照最開始的思路，我操縱安卓並不熟悉，先百度了一通如何用PC操縱手機，大概有兩個辦法，一個就是用投屏軟體，就是在PC的屏幕上投射出來一個手機的屏幕，在這個屏幕上點一下就等於點擊了手機屏幕，以此達到控制安卓的效果。二就是用谷歌官方給的adb套件，這個是什麼我們一會兒再說。
先說投屏，就是用一個軟體來在PC屏幕上顯示手機的屏幕，百度了一通軟體，什麼vysor，scrcpy，Airdroid之類的，大概五六款吧，除了查這些軟體，還要針對每一個軟體查使用流程，有些軟體還要翻牆使用谷歌帳號登陸才能使用巴拉巴拉的，費了大概半天時間（是真的半天，六七個小時），最後怎麼也沒辦法將魅族的屏投到電腦上。
這個時候人就很容易自閉，六七個小時發現這個東西解決不了。人一自閉眼眉就容易低垂，人的眼眉一低垂，就容易看到桌子上一直被冷落的vivo（心中：「這個小機器是不是可以！」）掏出來數據線就插上了vivo，打開vysor，等待連接，連接成功，投屏成功。桌面上出現了一個美麗的界面，就是我心心念念的安卓界面。滑鼠點擊兩下，手機也接受到了點擊，我成功了。
人在快要自閉的邊緣被生活這麼搞一下，就特別容易膨脹，有句老話說得好：恐懼到的極點就是憤怒，自閉到了極點就是膨脹。
這個時候我就不怎麼思考了，打開IDE就開始按照我之前的思路寫代碼，我之前想的答題思路沒有寫出來，現在用一個圖來表示：
那就從第一步開始吧，獲取題目文字，咋獲取？這是小程序，不像網頁，不能讓我右鍵點點查看原始碼就看到文字了。分析了一下，似乎是一張圖片（後來發現不是圖片，這個後文再說），不會弄，那就搜吧，搜了一些關於圖片轉文字的東西，查到了tesseract-OCR工具，主要是因為它是個開源工具同時用過它的人比較多，這意味著如果你用這個工具出現了什麼問題，很容易從其他人的經驗那裡找到問題所在。
用Python測試了一下這個庫，隨便用了幾個標準的英文圖片來測試，還挺準的。又去學了一下Python的PIL庫（一個圖像處理庫），寫了個截圖的函數，截取當前屏幕上的指定位置，這個時候就遇到問題了，截取哪裡？剛開始我就框定了模擬器中題目那一個方塊，就截取這一部分，但是之後我不小心移動了模擬器，那麼我就得重新對準題目那一塊了，就是要改代碼，將截圖的區域改到新的區域，這怎麼能行……對於一個程式設計師來說改代碼是最不能忍受的。那就想辦法解決這個問題。
絕對坐標不行的話，就要用相對坐標了，之前是給定一個確定的值，就截圖這一塊，不管其他的，現在不行，現在要根據投屏窗口在的不同位置，截圖不同的位置，想想也簡單，獲取到窗口的左上角坐標的x值和y值作為標準值，之後只需要確定題目區域離這個標準值偏移多少就可以了。如下圖：
截圖問題解決了，那就進行題目的提取吧，使用tesseract-OCR來處理圖片，識別失敗。重新識別，又失敗。之後繼續查資料，發現不配置的情況下tesseract-OCR默認只能識別英文圖片，要自己選擇識別中文，它才能識別中文，然後發現識別中文需要中文模型庫……又官網折騰了一通下載下來安裝上了，這下成功了。題目上的文字成功的轉成了文本。
轉是能轉……可是準確率沒那麼高，有的時候像「下面說法正確的是」這樣的圖片可能識別出來的就是「下而說法正確的是」，之後開始想辦法提高準確率（其實這就開始走錯路了），查了一大堆圖像處理的東西，什麼圖像二值化、圖像去噪、圖像濾波很多東西，對著圖像折騰了半天也沒提高多少準確率……這個時候我開始反過頭來思考，想想自己是不是做錯了。我為什麼要提高準確率？就算第一遍識別出的不對，那麼第二遍識別出來仍然是這個結果，仍然能對應到題庫中，不會影響我的程序啊，這個時候就已經過去好幾個小時了，圖像處理以前沒有搞過，查資料就要一邊查一邊學一邊寫代碼實驗，很痛苦，不過還好最後不用做了。
題目獲取到了，即便文本不對，不影響程序的正常運行。那就開始考慮答案的獲取吧，怎麼記錄一個題目對應的答案呢。最先想到的記錄ABCD，然後ABCD對應不同的坐標，點擊對應坐標就好了，測試了一下發現不行……題目/選項長度不同，ABCD的位置也是不同的，那就不能記錄ABCD了，於是最暴力的地方來了，直接記錄坐標是可行的，我不用管點的是A還是B還是C，我只需要碰到這個題點這個坐標，確定這個坐標對應的是正確答案就可以了。
那就記錄吧……比如說這個題目的答案對應的是(94,335)這個坐標，那就記錄下來，下次遇到這個題就點屏幕上的這個坐標。然後每次遇到一個新題我就記錄一個坐標，非常可行。就這麼記了幾十道題……我突然發現ABCD的橫坐標是相同的，就是他們距離屏幕左側有一樣的距離（x值相同），那麼每次我只需要測量一個y值就可以了，於是改了一下代碼，工作量減半。我們現在的代碼偽代碼是這樣的：
while 1: if 是開始界面： 點擊開始答題 else if 是結束界面： 點擊結束答題 else: 截取題目圖片 通過OCR獲取題目文本 在題庫中搜索題目文本 if 存在： 點擊對應坐標 else： 輸入坐標 存入該題
這個方法暴力可行，最終錄完的所有題庫，這個代碼就是能跑起來的了，能達到自動答題的效果。可是經過檢測，答題速度很慢，而且代碼很不穩定，經常有誤操作，比如點錯了選項，在一些加載頁面不知道怎麼處理導致卡頓。
誤操作問題經過檢測，發現是點擊投屏上的頁面傳到安卓手機上，再從安卓手機上傳回電腦這個過程有延遲，有可能點完之後投屏還沒反應過來，已經進行了下一次截圖，然後識別，這個時候投屏已經反應過來了，而程序卻識別成了上一道題，進而點錯了選項。而且有的時候結束答題、開始答題什麼的都會有一個短的加載頁面，可是截圖很容易就截到這部分，不穩定，不行。
先解決加載頁面問題，這個好解決，每次點擊完開始答題或者結束答題的時候，使用Python的庫來讓程序暫停一段時間不運行，也就是time.sleep函數，簡單測量一下加載頁面會有多長時間，等待這麼多時間再運行代碼，就不會讓截圖截到加載頁面。
我們給程序加了暫停機制……就更慢了。要想辦法優化效率，經過一番目測加上代碼的時間測試，OCR這步超級慢，截圖0.2s~0.4s，OCR要1.5s~2s，點擊耗時忽略不計，安卓設備和PC端的畫面同步時間沒辦法精確測量，就沒測。
有沒有辦法去掉OCR呢？有的，我們假定，一個題目的圖片必定會對應一串題目文本，一串題目文本必定會對應一個答案坐標，前後都是一對一的關係，那麼我們去掉文本這個東西，一個題目的圖片必定會對應一個答案坐標，沒問題吧？沒問題。那還要個P的OCR。更改一下代碼邏輯，去掉OCR，完美運行，速度大幅提升。
速度是快了，穩定性又降低了， 代碼運行速度的增快，會導致截圖截到上一道題的可能性更大，遇到的錯誤也就更多，需要人工幹預的地方也就更多，就不能稱之為自動答題。
解決方案也很簡單，每答完一道題等待一段時間，這段時間只要比PC和安卓之間通信的時間長，那就可以解決這個問題。除了這個，我們還有另外一種方法去解決問題，那就是維護一個變量，這個變量叫做「上一道題」，如果這次做的題等於「上一道題」，就重新識別，這樣就不會有了截圖到上一道題的可能性了，只要是上一道題就重新執行。
最終的偽代碼是這樣的：
while 1: if 是開始界面： 點擊開始答題 else if 是結束界面： 點擊結束答題 else: 截取題目圖片 在題庫中搜索題目圖片 if 存在： if 是上一道題: continue 點擊對應坐標 上一道題 = 這一道題 else： 輸入坐標 存入該題 上一道題 = 這一道題
這個代碼運行的還是挺好的。可以持續的刷題了。可是代碼中仍然有一個問題的點，就是這個存入該題這一行，如果碰到了一個新題，而我持續沒有輸入，那這個程序就會一直堵塞到這個地方，也就刷不了題了。我也不能一直盯著它做題啊，那還叫個自動嗎？於是又開始查資料，查了一些並發編程的知識、計時器的知識、以及程序如何重啟本身的知識。
由於題目是隨機的，那遇到一個新題，只要我不在電腦前面，一段時間未輸入之後，程序自動重啟，並重新開始答題，總不能還隨機到這個題吧，再碰到不會的，我沒輸入，繼續重啟，直到可以做了。這樣會降低性能和做題速度，但是穩定性大大提升。於是就在代碼中新開了個線程作為計時器，計時器會自動計算時間，只要計算時間超過一個值了（這個值我們自己設定），那程序就自動重啟。而答題呢，每次答題成功了，都刷新計時器，讓它重新計時，這樣就達到了一段時間不輸入就自動重啟的效果。
至此這個程序已經可以自己答題了，它能自動搜集答案，能遇到不會的自動重啟，能跳過一些無用的加載頁面，你就可以開著這個程序回去睡覺了。表面看無大礙了，實則有大坑。
我們現在在幹嘛？在把安卓的界面投影到電腦上，我們所有的代碼都是以這個為基礎做的，換一種說法，我們的代碼正在依賴這個投影，這個投影只要有一點問題，比如投影的不清晰，解析度的縮放不對，我們的代碼可能就失效了，可能整個題庫都會因此失效，我們要消除這種依賴。更煩的是，我們現在操控的是滑鼠，如果你要運行這個代碼，那麼你就不能幹其他的事，否則代碼失效，必須解決這個問題。
思考：有可能讓代碼不依賴滑鼠，筆者最先去查了一下python和windows交互的一些api，又查了一些作業系統的原理，覺得滑鼠點擊一個坐標的原理可以看做是幾個動作的集合：找到這個坐標點對應的最頂層的窗口，找到這個窗口對應的進程，向這個進程這個坐標點發送一個滑鼠點擊事件，最終查閱了很多資料也沒有成功在後臺模擬滑鼠點擊。後來我想到我小學的時候使用一些按鍵精靈的腳本，它可以讓一個遊戲窗口後臺運行並後臺模擬點擊，不過當時沒有時間去研究這些軟體的原理，也就放棄了，希望讀者有思路的話可以多多交流。
雖然代碼不夠優雅，不過通過本篇文章還是可以實現一個簡易的demo，放一張效果圖吧：
本文作者：王悟空