APK反编译之一:基础知识
作者:lpohvbe | http://blog.csdn.net/lpohvbe/article/details/7981386
这部分涉及的内容比较多,我会尽量从最基础开始说起,但需要读者一定的android开发基础。但注意可能讲解详细得令人作呕,请根据个人理解程度斟酌。
APK、Dalvik字节码和smali文件
APK文件
大家都应该知道APK文件其实就是一个MIME为ZIP的压缩包,我们修改ZIP后缀名方式可以看到内部的文件结构,例如修改后缀后用RAR打开鳄鱼小顽皮APK能看到的是(Google Play下载的完整版版本):
Where's My Water.zip\
- asset\ <资源目录1:asset和res都是资源目录但有所区别,见下面说明>
- lib\ <so库存放位置,一般由NDK编译得到,常见于使用游戏引擎或JNI native调用的工程中>
- |---armeabi\ |---<so库文件分为不同的CPU架构>
- |---armeabi-v7a\
- META-INF\ <存放工程一些属性文件,例如Manifest.MF>
- res\ <资源目录2:asset和res都是资源目录但有所区别,见下面说明>
- |---drawable\ |---<图片和对应的xml资源>
- |---layout\ |---<定义布局的xml资源>
- |---...
- AndroidManifest.xml <Android工程的基础配置属性文件>
- classes.dex <Java代码编译得到的Dalvik VM能直接执行的文件,下面有介绍>
- resources.arsc <对res目录下的资源的一个索引文件,保存了原工程中strings.xml等文件内容>
无关紧要地注:asset和res资源目录的不同在于:
1. res目录下的资源文件在编译时会自动生成索引文件(R.java),在Java代码中用R.xxx.yyy来引用;而asset目录下的资源文件不需要生成索引,在Java代码中需要用AssetManager来访问;
2. 一般来说,除了音频和视频资源(需要放在raw或asset下),使用Java开发的Android工程使用到的资源文件都会放在res下;使用C++游戏引擎(或使用Lua binding等)的资源文件均需要放在asset下。
因为Where's My Water是使用迪斯尼公司自家的DMO游戏引擎开发,所以游戏中用到的所有资源文件都存放在asset下,除了应用图标这些资源仍需要放在res下。
Dalvik字节码
Dalvik是google专门为Android操作系统设计的一个虚拟机,经过深度的优化。虽然Android上的程序是使用java来开发的,但是Dalvik和标准的java虚拟机JVM还是两回事。Dalvik VM是基于寄存器的,而JVM是基于栈的;Dalvik有专属的文件执行格式dex(dalvik executable),而JVM则执行的是java字节码。Dalvik VM比JVM速度更快,占用空间更少。
通过Dalvik的字节码我们不能直接看到原来的逻辑代码,这时需要借助如Apktool或dex2jar+jd-gui工具来帮助查看。但是,注意的是最终我们修改APK需要操作的文件是.smali文件,而不是导出来的Java文件重新编译(况且这基本上不可能)。
smali文件
好了,对Dalvik有一定认识后,下面介绍重点:smali,及其语法。
简单的说,smali就是Dalvik VM内部执行的核心代码。它有自己的一套语法,下面即将介绍,如果有JNI开发经验的童鞋则能够很快明白。
一、smali的数据类型
在smali中,数据类型和Android中的一样,只是对应的符号有变化:
- B---byte
- C---char
- D---double
- F---float
- I---int
- J---long
- S---short
- V---void
- Z---boolean
- [XXX---array
- Lxxx/yyy---object
这里解析下最后两项,数组的表示方式是:在基本类型前加上前中括号“[”,例如int数组和float数组分别表示为:[I、[F;对象的表示则以L作为开头,格式是LpackageName/objectName;(注意必须有个分号跟在最后),例如String对象在smali中为:Ljava/lang/String;,其中java/lang对应java.lang包,String就是定义在该包中的一个对象。
或许有人问,既然类是用LpackageName/objectName;来表示,那类里面的内部类又如何在smali中引用呢?答案是:LpackageName/objectName$subObjectName;。也就是在内部类前加“$”符号,关于“$”符号更多的规则将在后面谈到。
二、函数的定义
函数的定义一般为:
Func-Name (Para-Type1Para-Type2Para-Type3...)Return-Type
注意参数与参数之间没有任何分隔符,同样举几个例子就容易明白了:
1. foo ()V
没错,这就是void foo()。
2. foo (III)Z
这个则是boolean foo(int, int, int)。
3. foo (Z[I[ILjava/lang/String;J)Ljava/lang/String;
看出来这是String foo (boolean, int[], int[], String, long) 了吗?
三、smali文件内容具体介绍
下面开始进一步分析smali中的具体例子,取鳄鱼小顽皮中的WMWActivity.smali来分析(怎么获得请参考下一节的APK反编译之二:工具介绍,暂时先介绍smali语法),它的内容大概是这样子的:
1 .class public Lcom/disney/WMW/WMWActivity; 2 .super Lcom/disney/common/BaseActivity; 3 .source "WMWActivity.java" 4 5 # interfaces 6 .implements Lcom/burstly/lib/ui/IBurstlyAdListener; 7 8 # annotations 9 .annotation system Ldalvik/annotation/MemberClasses; 10 value = { 11 Lcom/disney/WMW/WMWActivity$MessageHandler;, 12 Lcom/disney/WMW/WMWActivity$FinishActivityArgs; 13 } 14 .end annotation 15 16 17 # static fields 18 .field private static final PREFS_INSTALLATION_ID:Ljava/lang/String; = "installationId" 19 //... 20 21 22 # instance fields 23 .field private _activityPackageName:Ljava/lang/String; 24 //... 25 26 27 # direct methods 28 .method static constructor <clinit>()V 29 .locals 3 30 31 .prologue 32 //... 33 34 return-void 35 .end method 36 37 .method public constructor <init>()V 38 .locals 3 39 40 .prologue 41 //... 42 43 return-void 44 .end method 45 46 .method static synthetic access$100(Lcom/disney/WMW/WMWActivity;)V 47 .locals 0 48 .parameter "x0" 49 50 .prologue 51 .line 37 52 invoke-direct {p0}, Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->initIap()V 53 54 return-void 55 .end method 56 57 .method static synthetic access$200(Lcom/disney/WMW/WMWActivity;)Lcom/disney/common/WMWView; 58 .locals 1 59 .parameter "x0" 60 61 .prologue 62 .line 37 63 iget-object v0, p0, Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->_view:Lcom/disney/common/WMWView; 64 65 return-object v0 66 .end method 67 68 //... 69 70 #virtual methods 71 .method public captureScreen()V 72 .locals 4 73 74 .prologue 75 //... 76 77 goto :goto_0 78 .end method 79 80 .method public didScreenCaptured()V 81 .locals 6 82 83 .prologue 84 //... 85 86 goto :goto_0 87 .end method
1、smali中的继承、接口、包信息
1 class WMWActivity extends BaseActivity implements IBurstlyAdListener{ 2 //... 3 class MessageHandler { 4 //... 5 } 6 class FinishActivityArgs{ 7 //... 8 } 9 }
const/4 v0, 0x0
iput-boolean v0, p0, Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->isRunning:Z
2、smali中的成员变量
sget-object v0, Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->PREFS_INSTALLATION_ID:Ljava/lang/String;
const/4 v3, 0x0
sput-object v3, Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->globalIapHandler:Lcom/disney/config/GlobalPurchaseHandler;
相当于:this.globalIapHandler = null;(null = 0x0)
.local v0, wait:Landroid/os/Message;
const/4 v1, 0x2
iput v1, v0, Landroid/os/Message;->what:I
3、smali中的函数调用
smali中的函数和成员变量一样也分为两种类型,但是不同成员变量中的static和instance之分,而是direct和virtual之分。那么direct method和virtual method有什么区别呢?直白地讲,direct method就是private函数,其余的public和protected函数都属于virtual method。所以在调用函数时,有invoke-direct,invoke-virtual,另外还有invoke-static、invoke-super以及invoke-interface等几种不同的指令。当然其实还有invoke-XXX/range 指令的,这是参数多于4个的时候调用的指令,比较少见,了解下即可。
(1)、invoke-static:顾名思义就是调用static函数的,因为是static函数,所以比起其他调用少一个参数,例如:
- invoke-static {}, Lcom/disney/WMW/UnlockHelper;->unlockCrankypack()Z
这里注意到invoke-static后面有一对大括号“{}”,其实是调用该方法的实例+参数列表,由于这个方法既不需参数也是static的,所以{}内为空,再看一个例子:
- const-string v0, "fmodex"
- invoke-static {v0}, Ljava/lang/System;->loadLibrary(Ljava/lang/String;)V
(2)、invoke-super:调用父类方法用的指令,在onCreate、onDestroy等方法都能看到,略。
(3)、invoke-direct:调用private函数的,例如:
- invoke-direct {p0}, Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->getGlobalIapHandler()Lcom/disney/config/GlobalPurchaseHandler;
这里GlobalPurchaseHandler getGlobalIapHandler()就是定义在WMWActivity中的一个private函数,如果修改smali时错用invoke-virtual或invoke-static将在回编译后程序运行时引发一个常见的VerifyError(更多错误汇总可参照APK反编译之番外三:常见错误汇总)。
(4)、invoke-virtual:用于调用protected或public函数,同样注意修改smali时不要错用invoke-direct或invoke-static,例子:
- sget-object v0, Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->shareHandler:Landroid/os/Handler;
- invoke-virtual {v0, v3}, Landroid/os/Handler;->removeCallbacksAndMessages(Ljava/lang/Object;)V
- invoke-static/range {v0 .. v5}, Lcn/game189/sms/SMS;->checkFee(Ljava/lang/String;Landroid/app/Activity;Lcn/game189/sms/SMSListener;Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)Z
有人也许注意到,刚才看到的例子都是“调用函数”这个操作而已,貌似没有取函数返回的结果的操作?
在Java代码中调用函数和返回函数结果是一条语句完成的,而在smali里则需要分开来完成,在使用上述指令后,如果调用的函数返回非void,那么还需要用到move-result(返回基本数据类型)和move-result-object(返回对象)指令:
- const/4 v2, 0x0
- invoke-virtual {p0, v2}, Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->getPreferences(I)Landroid/content/SharedPreferences;
- move-result-object v1
- invoke-virtual {v2}, Ljava/lang/String;->length()I
- move-result v2
v2保存的则是调用String.length()返回的整型。
4、smali中函数实体分析
下面开始介绍函数实体,其实没有什么特别的地方,只是在植入代码时有一点需要特别注意,举例说明:
- .method protected onDestroy()V
- .locals 0
- .prologue
- .line 277
- invoke-super {p0}, Lcom/disney/common/BaseActivity;->onDestroy()V
- .line 279
- return-void
- .end method
- .method protected onDestroy()V
- .locals 1
- .prologue
- .line 277
- const/4 v0, 0x1
- iput-boolean v0, p0, Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->exited:Z
- invoke-super {p0}, Lcom/disney/common/BaseActivity;->onDestroy()V
- .line 279
- return-void
- .end method