java防止反编译加密（dex 反编译）

**面试官: 如何彻底防止反编译，dex加密怎么做 **

心理分析：面试官想知道你是否有过对dex加固相关的经验，该题想考的是dex加固流程，dex编码有没有了解

**求职者:**应该从dex加固流程，从项目中开始，dex加固--打包--验证说起。接下来给大家讲解dex原理分析

原理解析

下面看一下Android中加壳的原理： [

在加固过程中需要三个对象：

需要加密的APK（源程序APK）
壳程序APK（负责解密APK工作）
加密工具（将源APK进行加密和壳程序的DEX合并）

主要步骤用加密算法对源程序APK进行加密，再将其与壳程序APK的DEX文件合并生成新的DEX文件，最后替换壳程序中的原DEX文件即可。得到新的APK也叫做脱壳程序APK，它已经不是一个完整意义上的APK程序了，它的主要工作是：负责解密源程序APK，然后加载APK，让其正常运行起来。在这个过程中需要了解的知识是：如何将源程序APK和壳程序APK进行合并这需要了解DEX文件的格式，下面简单介绍一下：

addressnamesize/bytevalue0magic[8]80x6465 780a 3033 35008checksum40xc136 5e17csignature[20]2020file_size40x02e424header_size40x7028endian_tag40x123456782Clink_size40x0030link_off40x0034map_off40x024438string_ids_size40x0e3cstring_ids_off40x7040type_ids_size40x0744type_ids_off40xa848proto_ids_size40x034Cproto_ids_off40xc450field_ids_size40x0154field_ids_off40xe858method_ids_size40x045Cmethod_ids_off40xf060class_defs_size40x0164class_defs_off40x011068data_size40x01b46Cdata_off40x0130

现在只要关注其中三个部分：

checksum（文件校验码）使用alder32算法校验文件，除去magic、checksum外余下的所有文件区域，用于检查文件错误。
signature 使用SHA-1算法hash出去magic、checksum和signature外余下的所有文件区域，用于唯一识别本文件。
file_size DEX文件大小。

我们需要将加密之后的源程序APK文件写入到DEX中，那么就需要修改checksum，因为它的值和文件内容有关。signature也是一样，也是唯一识别文件的算法，还有DEX文件的大小。还需要一个操作，就是标注加密之后的源程序APK文件的大小，因为运行解密的时候，需要知道APK的大小，才能正确得到源程序APK。这个值直接放到文件的末尾就可以了。修改之后的DEX文件的格式如下：

知道了原理，下面就是代码实现了。这里有三个工程：

源程序项目（需要加密的APK）
壳项目（解密源程序APK和加载APK）
对源APK进行加密和壳项目的DEX的合并

项目案例

下面先来看一下源程序 1.需要加密的源程序项目：SourceApk [

需要一个Application类，这个到后面说为什么需要： MyApplication.java

package com.example.sourceapk;
public class MyApplication extends Application {
 @Override
 public void onCreate() {
 super.onCreate();
 Log.i("demo", "source apk onCreate:" + this);
 }
}

就是打印一下onCreate方法。 MainActivity.java

package com.example.sourceapk;
public class MainActivity extends Activity {
 @Override
 protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
 super.onCreate(savedInstanceState);
 
 TextView content = new TextView(this);
 content.setText("I am Source Apk");
 content.setOnClickListener(new OnClickListener(){
 @Override
 public void onClick(View arg0) {
 Intent intent = new Intent(MainActivity.this, SubActivity.class);
 startActivity(intent);
 }});
 setContentView(content);
 
 Log.i("demo", "app:"+getApplicationContext()); 
 }
}

2.加壳程序项目：DexPackTool

加壳程序其实就是一个Java工程，它的工作就是加密源程序APK，然后将其写入到壳程序的DEX文件里，修改文件头，得到一个新的DEX文件。看一下代码：

package com.example.packdex;
public class mymain {
 public static void main(String[] args) {
 try {
 File payloadSrcFile = new File("files/SourceApk.apk"); // 需要加壳的源程序
 System.out.println("apk size:"+payloadSrcFile.length());
 File packDexFile = new File("files/SourceApk.dex"); // 壳程序dex
 byte[] payloadArray = encrpt(readFileBytes(payloadSrcFile)); // 以二进制形式读出源apk，并进行加密处理
 byte[] packDexArray = readFileBytes(packDexFile); // 以二进制形式读出dex
 /* 合并文件 */
 int payloadLen = payloadArray.length;
 int packDexLen = packDexArray.length;
 int totalLen = payloadLen + packDexLen + 4; // 多出4字节是存放长度的
 byte[] newdex = new byte[totalLen]; // 申请了新的长度
 // 添加解壳代码
 System.arraycopy(packDexArray, 0, newdex, 0, packDexLen); // 先拷贝dex内容
 // 添加加密后的解壳数据
 System.arraycopy(payloadArray, 0, newdex, packDexLen, payloadLen); // 再在dex内容后面拷贝apk的内容
 // 添加解壳数据长度
 System.arraycopy(intToByte(payloadLen), 0, newdex, totalLen-4, 4); // 最后4字节为长度
 // 修改DEX file size文件头
 fixFileSizeHeader(newdex);
 // 修改DEX SHA1 文件头
 fixSHA1Header(newdex);
 // 修改DEX CheckSum文件头
 fixCheckSumHeader(newdex);
 String str = "files/classes.dex"; // 创建一个新文件
 File file = new File(str);
 if (!file.exists()) {
 file.createNewFile();
 }
 
 FileOutputStream localFileOutputStream = new FileOutputStream(str);
 localFileOutputStream.write(newdex); // 将新计算出的二进制dex数据写入文件
 localFileOutputStream.flush();
 localFileOutputStream.close();
 } catch (Exception e) {
 e.printStackTrace();
 }
 }
 
 // 直接返回数据，读者可以添加自己加密方法
 private static byte[] encrpt(byte[] srcdata){
 for (int i = 0; i < srcdata.length; i++) {
 srcdata[i] = (byte)(0xFF ^ srcdata[i]);
 }
 return srcdata;
 }
 ...
}

加密算法很简单，只是对每个字节进行异或一下。

这里是为了简单，所以就用了很简单的加密算法，其实为了增加破解难度，我们应该使用更高效的加密算法，同时最好将加密操作放到native层去做。

这里需要两个输入文件：

源程序APK文件：SourceApk.apk
壳程序的DEX文件：SourceApk.dex

第一个文件就是源程序项目编译之后的APK文件，第二个文件是下面要讲的第三个项目：壳程序项目中的classes.dex文件，修改名称之后得到。 3.壳程序项目：PackApk

先来了解一下壳程序项目的工作：

通过反射置换android.app.ActivityThread中的mClassLoader为加载解密出APK的DexClassLoader，该DexClassLoader一方面加载了源程序，另一方面以原mClassLoader为父节点，这就保证即加载了源程序，又没有放弃原先加载的资源与系统代码。关于这部分内容不了解的可以看一下Android动态加载之免安装运行程序这篇文章。
找到源程序的Application，通过反射建立并运行。这里需要注意的是，我们现在是加载一个完整的APK，让他运行起来。一个APK运行的时候都是有一个Application对象的，这个也是一个程序运行之后的全局类，所以我们必须找到解密之后的源程序APK的Application类，运行它的onCreate方法，这样源程序APK才开始它的运行生命周期。后面会说如何得到源程序APK的Application类：使用meta标签进行设置。

下面看一下整体流程：

下面看一下代码： ProxyApplication.java

得到壳程序APK中的DEX文件，然后从这个文件中得到源程序APK进行解密、加载

// 这是context赋值
@Override
protected void attachBaseContext(Context base) {
 super.attachBaseContext(base);
 try {
 // 创建两个文件夹payload_odex、payload_lib，私有的，可写的文件目录
 File odex = this.getDir("payload_odex", MODE_PRIVATE);
 File libs = this.getDir("payload_lib", MODE_PRIVATE);
 odexPath = odex.getAbsolutePath();
 libPath = libs.getAbsolutePath();
 apkFileName = odex.getAbsolutePath() + "/payload.apk";
 File dexFile = new File(apkFileName);
 Log.i("demo", "apk size:"+dexFile.length());
 if (!dexFile.exists())
 {
 dexFile.createNewFile(); //在payload_odex文件夹内，创建payload.apk
 // 读取程序classes.dex文件
 byte[] dexdata = this.readDexFileFromApk();
 
 // 分离出解壳后的apk文件已用于动态加载
 this.splitPayLoadFromDex(dexdata);
 }
 // 配置动态加载环境
 Object currentActivityThread = RefInvoke.invokeStaticMethod(
 "android.app.ActivityThread", "currentActivityThread",
 new Class[] {}, new Object[] {});//获取主线程对象 
 String packageName = this.getPackageName();//当前apk的包名
 ArrayMap mPackages = (ArrayMap) RefInvoke.getFieldOjbect(
 "android.app.ActivityThread", currentActivityThread,
 "mPackages");
 WeakReference wr = (WeakReference) mPackages.get(packageName);
 // 创建被加壳apk的DexClassLoader对象 加载apk内的类和本地代码（c/c++代码）
 DexClassLoader dLoader = new DexClassLoader(apkFileName, odexPath,
 libPath, (ClassLoader) RefInvoke.getFieldOjbect(
 "android.app.LoadedApk", wr.get(), "mClassLoader"));
 //把当前进程的mClassLoader设置成了被加壳apk的DexClassLoader
 RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.LoadedApk", "mClassLoader",
 wr.get(), dLoader);
 
 Log.i("demo","classloader:"+dLoader);
 try{
 Object actObj = dLoader.loadClass("com.example.sourceapk.MainActivity");
 Log.i("demo", "actObj:"+actObj);
 }catch(Exception e){
 Log.i("demo", "activity:"+Log.getStackTraceString(e));
 }
 } catch (Exception e) {
 Log.i("demo", "error:"+Log.getStackTraceString(e));
 e.printStackTrace();
 }
}

这里需要注意的一个问题，就是我们需要找到一个时机，就是在壳程序还没有运行起来的时候，来加载源程序的APK，执行它的onCreate方法，那么这个时机不能太晚，不然的话，就是运行壳程序，而不是源程序了。查看源码我们知道。Application中有一个方法：attachBaseContext这个方法，它在Application的onCreate方法执行前就会执行了，所以我们的工作就需要在这里进行。 A) 从APK中获取到DEX文件

/**
 * 从apk包里面获取dex文件内容（byte）
 * @return
 * @throws IOException
 */
private byte[] readDexFileFromApk() throws IOException {
 ByteArrayOutputStream dexByteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
 ZipInputStream localZipInputStream = new ZipInputStream(
 new BufferedInputStream(new FileInputStream(
 this.getApplicationInfo().sourceDir)));
 while (true) {
 ZipEntry localZipEntry = localZipInputStream.getNextEntry();
 if (localZipEntry == null) {
 localZipInputStream.close();
 break;
 }
 if (localZipEntry.getName().equals("classes.dex")) {
 byte[] arrayOfByte = new byte[1024];
 while (true) {
 int i = localZipInputStream.read(arrayOfByte);
 if (i == -1)
 break;
 dexByteArrayOutputStream.write(arrayOfByte, 0, i);
 }
 }
 localZipInputStream.closeEntry();
 }
 localZipInputStream.close();
 return dexByteArrayOutputStream.toByteArray();
}

B) 从壳程序DEX中得到源程序APK文件

/**
 * 释放被加壳的apk文件，so文件
 * @param data
 * @throws IOException
 */
private void splitPayLoadFromDex(byte[] apkdata) throws IOException {
 int ablen = apkdata.length;
 //取被加壳apk的长度 这里的长度取值，对应加壳时长度的赋值都可以做些简化
 byte[] dexlen = new byte[4];
 System.arraycopy(apkdata, ablen - 4, dexlen, 0, 4);
 ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(dexlen);
 DataInputStream in = new DataInputStream(bais);
 int readInt = in.readInt();
 System.out.println(Integer.toHexString(readInt));
 byte[] newdex = new byte[readInt];
 //把被加壳的源程序apk内容拷贝到newdex中
 System.arraycopy(apkdata, ablen - 4 - readInt, newdex, 0, readInt);
 //这里应该加上对于apk的解密操作，若加壳是加密处理的话
 // 对源程序Apk进行解密
 newdex = decrypt(newdex);
 
 // 写入apk文件 
 File file = new File(apkFileName);
 try {
 FileOutputStream localFileOutputStream = new FileOutputStream(file);
 localFileOutputStream.write(newdex);
 localFileOutputStream.close();
 } catch (IOException localIOException) {
 throw new RuntimeException(localIOException);
 }
 
 // 分析被加壳的apk文件
 ZipInputStream localZipInputStream = new ZipInputStream(
 new BufferedInputStream(new FileInputStream(file)));
 while (true) {
 ZipEntry localZipEntry = localZipInputStream.getNextEntry(); // 这个也遍历子目录
 if (localZipEntry == null) {
 localZipInputStream.close();
 break;
 }
 // 取出被加壳apk用到的so文件，放到libPath中（data/data/包名/payload_lib)
 String name = localZipEntry.getName();
 if (name.startsWith("lib/") && name.endsWith(".so")) {
 File storeFile = new File(libPath + "/"
 + name.substring(name.lastIndexOf('/')));
 storeFile.createNewFile();
 FileOutputStream fos = new FileOutputStream(storeFile);
 byte[] arrayOfByte = new byte[1024];
 while (true) {
 int i = localZipInputStream.read(arrayOfByte);
 if (i == -1)
 break;
 fos.write(arrayOfByte, 0, i);
 }
 fos.flush();
 fos.close();
 }
 localZipInputStream.closeEntry();
 }
 localZipInputStream.close();
}

C) 解密源程序APK

//直接返回数据，读者可以添加自己解密方法
private byte[] decrypt(byte[] srcdata) {
 for(int i=0;i<srcdata.length;i++){
 srcdata[i] = (byte)(0xFF ^ srcdata[i]);
 }
 return srcdata;
}

找到源程序的Application程序，让其运行

@Override
public void onCreate() {
 {
 //loadResources(apkFileName);
 Log.i("demo", "onCreate");
 // 如果源应用配置有Appliction对象，则替换为源应用Applicaiton，以便不影响源程序逻辑。
 String appClassName = null;
 try {
 ApplicationInfo ai = this.getPackageManager()
 .getApplicationInfo(this.getPackageName(),
 PackageManager.GET_META_DATA);
 Bundle bundle = ai.metaData;
 if (bundle != null && bundle.containsKey("APPLICATION_CLASS_NAME")) {
 appClassName = bundle.getString("APPLICATION_CLASS_NAME");//className 是配置在xml文件中的。
 } else {
 Log.i("demo", "have no application class name");
 return;
 }
 } catch (NameNotFoundException e) {
 Log.i("demo", "error:"+Log.getStackTraceString(e));
 e.printStackTrace();
 }
 //有值的话调用该Applicaiton
 Object currentActivityThread = RefInvoke.invokeStaticMethod(
 "android.app.ActivityThread", "currentActivityThread",
 new Class[] {}, new Object[] {});
 Object mBoundApplication = RefInvoke.getFieldOjbect(
 "android.app.ActivityThread", currentActivityThread,
 "mBoundApplication");
 Object loadedApkInfo = RefInvoke.getFieldOjbect(
 "android.app.ActivityThread$AppBindData",
 mBoundApplication, "info");
 //把当前进程的mApplication 设置成了null
 RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.LoadedApk", "mApplication",
 loadedApkInfo, null);
 Object oldApplication = RefInvoke.getFieldOjbect(
 "android.app.ActivityThread", currentActivityThread,
 "mInitialApplication");
 //http://www.codeceo.com/article/android-context.html
 ArrayList<Application> mAllApplications = (ArrayList<Application>) RefInvoke
 .getFieldOjbect("android.app.ActivityThread",
 currentActivityThread, "mAllApplications");
 mAllApplications.remove(oldApplication); // 删除oldApplication
 
 ApplicationInfo appinfo_In_LoadedApk = (ApplicationInfo) RefInvoke
 .getFieldOjbect("android.app.LoadedApk", loadedApkInfo,
 "mApplicationInfo");
 ApplicationInfo appinfo_In_AppBindData = (ApplicationInfo) RefInvoke
 .getFieldOjbect("android.app.ActivityThread$AppBindData",
 mBoundApplication, "appInfo");
 appinfo_In_LoadedApk.className = appClassName;
 appinfo_In_AppBindData.className = appClassName;
 Application app = (Application) RefInvoke.invokeMethod(
 "android.app.LoadedApk", "makeApplication", loadedApkInfo,
 new Class[] { boolean.class, Instrumentation.class },
 new Object[] { false, null }); // 执行 makeApplication（false,null）
 RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.ActivityThread",
 "mInitialApplication", currentActivityThread, app);
 ArrayMap mProviderMap = (ArrayMap) RefInvoke.getFieldOjbect(
 "android.app.ActivityThread", currentActivityThread,
 "mProviderMap");
 Iterator it = mProviderMap.values().iterator();
 while (it.hasNext()) {
 Object providerClientRecord = it.next();
 Object localProvider = RefInvoke.getFieldOjbect(
 "android.app.ActivityThread$ProviderClientRecord",
 providerClientRecord, "mLocalProvider");
 RefInvoke.setFieldOjbect("android.content.ContentProvider",
 "mContext", localProvider, app);
 }
 Log.i("demo", "app:"+app);
 app.onCreate();
 }
}

直接在壳程序的Application中的onCreate方法中进行就可以了。这里还可以看到是通过AndroidManifest.xml中的meta标签获取源程序APK中的Application对象的。下面来看一下AndroidManifest.xml文件中的内容：

<application
 android:allowBackup="true"
 android:icon="@drawable/ic_launcher"
 android:label="@string/app_name"
 android:name="com.example.packapk.ProxyApplication">
 
 <meta-data android:name="APPLICATION_CLASS_NAME" android:value="com.example.sourceapk.MyApplication"/>

这里我们定义了源程序APK的Application类名。项目下载

运行程序

下面就看看程序的运行步骤：

第一步：得到源程序APK文件和壳程序的DEX文件运行源程序和壳程序项目，之后得到这两个文件（将壳程序的classes.dex文件改名为SourceApk.dex），然后使用加密工具进行加壳。
第二步：替换壳程序中的classes.dex文件我们在第一步中得到加壳之后的classes.dex文件之后，将其与PackApk.apk中的原classes.dex文件替换。
第三步：在第二步的时候得到替换之后的PackApk.apk文件，这个文件因为被修改了，所以我们需要重新对它签名，不然运行也是报错的。签名之后的文件就可以运行了，效果如下：