【转】APK反编译

原文作者：lpohvbe

原文地址：http://blog.csdn.net/lpohvbe/article/details/7981386

本人接触不久，有错误望请各位神牛不吝赐教，仅仅希望把自己这段时间研究的东西分享一下，如果可以帮助到有需要的童鞋万感荣幸。欢迎评论转载，但请加上转载来源谢谢！请尊重开发者劳动成果！请勿用于非法用途！

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（GooglePlay下载的完整版版本）：

Where'sMyWater.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JNInative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DalvikVM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Luabinding等）的资源文件均需要放在asset下。

因为Where'sMyWater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。DalvikVM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（dalvikexecutable），而JVM则执行的是java字节码。DalvikVM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DalvikVM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voidfoo()。

2.foo(III)Z

这个则是booleanfoo(int,int,int)。

3.foo(Z[I[ILjava/lang/String;J)Ljava/lang/String;

看出来这是Stringfoo(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：

01..classpublicLcom/disney/WMW/WMWActivity;

02..superLcom/disney/common/BaseActivity;

03..source"WMWActivity.java"

04.

05.#interfaces

06..implementsLcom/burstly/lib/ui/IBurstlyAdListener;

07.

08.#annotations

09..annotationsystemLdalvik/annotation/MemberClasses;

10.value={

11.Lcom/disney/WMW/WMWActivity$MessageHandler;,

12.Lcom/disney/WMW/WMWActivity$FinishActivityArgs;

13.}

14..endannotation

15.

16.

17.#staticfields

18..fieldprivatestaticfinalPREFS_INSTALLATION_ID:Ljava/lang/String;="installationId"

19.//...

20.

21.

22.#instancefields

23..fieldprivate_activityPackageName:Ljava/lang/String;

24.//...

25.

26.

27.#directmethods

28..methodstaticconstructor<clinit>()V

29..locals3

30.

31..prologue

32.//...

33.

34.return-void

35..endmethod

36.

37..methodpublicconstructor<init>()V

38..locals3

39.

40..prologue

41.//...

42.

43.return-void

44..endmethod

45.

46..methodstaticsyntheticaccess$100(Lcom/disney/WMW/WMWActivity;)V

47..locals0

48..parameter"x0"

49.

50..prologue

51..line37

52.invoke-direct{p0},Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->initIap()V

53.

54.return-void

55..endmethod

56.

57..methodstaticsyntheticaccess$200(Lcom/disney/WMW/WMWActivity;)Lcom/disney/common/WMWView;

58..locals1

59..parameter"x0"

60.

61..prologue

62..line37

63.iget-objectv0,p0,Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->_view:Lcom/disney/common/WMWView;

64.

65.return-objectv0

66..endmethod

67.

68.//...

69.

70.#virtualmethods

71..methodpubliccaptureScreen()V

72..locals4

73.

74..prologue

75.//...

76.

77.goto:goto_0

78..endmethod

79.

80..methodpublicdidScreenCaptured()V

81..locals6

82.

83..prologue

84.//...

85.

86.goto:goto_0

87..endmethod

看得一头雾水的话那是正常的。现在我将逐一解析，理解这些符号的含义令你在后面注入代码的时候事半功倍。

1、smali中的继承、接口、包信息

首先看看开头的几行：

1].classpublicLcom/disney/WMW/WMWActivity;

2].superLcom/disney/common/BaseActivity;

3].source"WMWActivity.java"

4]

5]#interfaces

6].implementsLcom/burstly/lib/ui/IBurstlyAdListener;

7]

8]#annotations

9].annotationsystemLdalvik/annotation/MemberClasses;

10]value={

11]Lcom/disney/WMW/WMWActivity$MessageHandler;,

12]Lcom/disney/WMW/WMWActivity$FinishActivityArgs;

13]}

14].endannotation

1-3行定义的是基本信息：这是一个由WMWActivity.java编译得到的smali文件（第3行），它是com.disney.WMW这个package下的一个类（第1行），继承自com.disney.common.BaseActivity（第2行）。

5-6行定义的是接口信息：这个WMWActivity实现了一个com.burstly.lib.ui这个package下（一个广告SDK）的IBurstyAdListener接口。

8-14行定义的则是内部类：它有两个成员内部类——MessageHandler和FinishActivityArgs，内部类将在后面小节中会有提及。

分析完smali文件开头的这些信息，我们已经能在大脑中构造出一个大概这样的Java文件：

[java]viewplaincopy

01.classWMWActivityextendsBaseActivityimplementsIBurstlyAdListener{

02.//...

03.classMessageHandler{

04.//...

05.}

06.classFinishActivityArgs{

07.//...

08.}

09.}

没错，这就是本来WMWActivity.java的大概框架了，成员变量和函数信息？别急，下面正要分析。

在继续分析之前，有些东西需要先说明一下。前面说过，DalvikVM与JVM的最大的区别之一就是DalvikVM是基于寄存器的。基于寄存器是什么意思呢？也就是说，在smali里的所有操作都必须经过寄存器来进行：本地寄存器用v开头数字结尾的符号来表示，如v0、v1、v2、...参数寄存器则使用p开头数字结尾的符号来表示，如p0、p1、p2、...特别注意的是，p0不一定是函数中的第一个参数，在非static函数中，p0代指“this”，p1表示函数的第一个参数，p2代表函数中的第二个参数…而在static函数中p0才对应第一个参数（因为Java的static方法中没有this方法）。本地寄存器没有限制，理论上是可以任意使用的，下面是例子：

[plain]viewplaincopy

01.const/4v0,0x0

02.iput-booleanv0,p0,Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->isRunning:Z

在上面的两句中，使用了v0本地寄存器，并把值0x0存到v0中，然后第二句用iput-boolean这个指令把v0中的值存放到com.disney.WMW.WMWActivity.isRunning这个成员变量中。即相当于：this.isRunning=false;（上面说过，在非static函数中p0代表的是“this”，在这里就是com.disney.WMW.WMWActivity实例）。关于这两句话的具体指令和含义暂可不用理会，先把DalvikVM的机制弄明白就可以了，其实语法上和汇编语言非常相似，具体的指令会在后面逐一介绍。

2、smali中的成员变量

下面继续介绍有关成员变量的内容：

1]#staticfields

2].fieldprivatestaticfinalPREFS_INSTALLATION_ID:Ljava/lang/String;="installationId"

3]//...

4]

5]

6]#instancefields

7].fieldprivate_activityPackageName:Ljava/lang/String;

8]//...

上面定义的staticfields和instancefields均为成员变量，格式是：.fieldpublic/private[static][final]varName:<类型>。然而staticfields和instancefields还是有区别的，当然区别很明显，那就是staticfields是static的，而instance则不是。根据这个区别来获取这些不同的成员变量时也有不同的指令。一般来说，获取的指令有：iget、sget、iget-boolean、sget-boolean、iget-object、sget-object等，操作的指令有：iput、sput、iput-boolean、sput-boolean、iput-object、sput-object等。没有“-object”后缀的表示操作的成员变量对象是基本数据类型，带“-object”表示操作的成员变量是对象类型，特别地，boolean类型则使用带“-boolean”的指令操作。

（1）、获取staticfields的指令类似是：

[plain]viewplaincopy

01.sget-objectv0,Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->PREFS_INSTALLATION_ID:Ljava/lang/String;

sget-object就是用来获取变量值并保存到紧接着的参数的寄存器中，在这里，把上面出现的PREFS_INSTALLATION_ID这个String成员变量获取并放到v0这个寄存器中，注意：前面需要该变量所属的类的类型，后面需要加一个冒号和该成员变量的类型，中间是“->”表示所属关系。

（2）、获取instancefields的指令与staticfields的基本一样，只是由于不是static变量，不能仅仅指出该变量所在类的类型，还需要该变量所在类的实例。看例子：

[plain]viewplaincopy

01.iget-objectv0,p0,Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->_view:Lcom/disney/common/WMWView;

可以看到iget-object指令比sget-object多了一个参数，就是该变量所在类的实例，在这里就是p0即“this”。

（3）、获取array的还有aget和aget-object，指令使用和上述类似，不细述。

（4）、put指令的使用和get指令是统一的，直接看例子不解释：

[plain]viewplaincopy

01.const/4v3,0x0

02.sput-objectv3,Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->globalIapHandler:Lcom/disney/config/GlobalPurchaseHandler;

相当于：this.globalIapHandler=null;（null=0x0）

[plain]viewplaincopy

01..localv0,wait:Landroid/os/Message;

02.const/4v1,0x2

03.iputv1,v0,Landroid/os/Message;->what:I

相当于：wait.what=0x2;（wait是Message的实例）

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directmethod和virtualmethod有什么区别呢？直白地讲，directmethod就是private函数，其余的public和protected函数都属于virtualmethod。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：

[plain]viewplaincopy

01.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：

[plain]viewplaincopy

01.const-stringv0,"fmodex"

02.invoke-static{v0},Ljava/lang/System;->loadLibrary(Ljava/lang/String;)V<spanstyle="font-family:Verdana,sans-serif;"></span>

这个是调用staticvoidSystem.loadLibrary(String)来加载NDK编译的so库用的方法，同样也是这里v0就是参数"fmodex"了。

（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：

[plain]viewplaincopy

01.invoke-direct{p0},Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->getGlobalIapHandler()Lcom/disney/config/GlobalPurchaseHandler;

这里GlobalPurchaseHandlergetGlobalIapHandler()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：

[plain]viewplaincopy

01.sget-objectv0,Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->shareHandler:Landroid/os/Handler;

02.invoke-virtual{v0,v3},Landroid/os/Handler;->removeCallbacksAndMessages(Ljava/lang/Object;)V

这里相信大家都已经明白了，主要搞清楚v0是shareHandler:Landroid/os/Handler，v3是传递给removeCallbackAndMessage方法的Ljava/lang/Object参数就可以了。

（5）、invoke-xxxxx/range：当方法的参数多于5个时（含5个），不能直接使用以上的指令，而是在后面加上“/range”，使用方法也有所不同：

[plain]viewplaincopy

01.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

这个是电信SDK中的付费接口，需要传递6个参数，这时候大括号内的参数需要用省略形式，且需要连续（未求证是否需要从v0开始）。

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：

[plain]viewplaincopy

01.const/4v2,0x0

02.invoke-virtual{p0,v2},Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->getPreferences(I)Landroid/content/SharedPreferences;

03.move-result-objectv1

v1保存的就是调用getPreferences(int)方法返回的SharedPreferences实例。

[plain]viewplaincopy

01.invoke-virtual{v2},Ljava/lang/String;->length()I

02.move-resultv2

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：

[plain]viewplaincopy

01..methodprotectedonDestroy()V

02..locals0

03.

04..prologue

05..line277

06.invoke-super{p0},Lcom/disney/common/BaseActivity;->onDestroy()V

07.

08..line279

09.return-void

10..endmethod

这是onDestroy()函数，它的作用大家都知道。首先看到函数内第一句：.local0，这句话很重要，标明了你在这个函数中最少要用到的本地寄存器的个数。在这里，由于只需要调用一个父类的onDestroy()处理，所以只需要用到p0，所以使用到的本地寄存器数为0。如果不清楚这个规则，很容易在植入代码后忘记修改.local的值，那么回编译后运行时将会得到一个VerifyError错误，而且极难发现问题所在。我正是被这个问题困扰了很多次，最后研究发现.local的值有这个规律，于是在文档查证了一下果然是这个问题。例如我往onDestroy()增加一句：this.existed=true;那么应该改为（注意修改.local的值为1——使用到了v0这一个本地寄存器）：

[plain]viewplaincopy

01..methodprotectedonDestroy()V

02..locals1

03.

04..prologue

05..line277

06.const/4v0,0x1

07.

08.iput-booleanv0,p0,Lcom/disney/WMW/WMWActivity;->exited:Z

09.

10.invoke-super{p0},Lcom/disney/common/BaseActivity;->onDestroy()V

11.

12..line279

13.return-void

14..endmethod

另外注意到.line这个标识，它是标注了该代码在原Java文件中的行数，它也很有用，想想使用eclipse开发时，遇到错误崩溃时，在catLog不是有提示哪个文件哪一行崩溃的么？DalvikVM运行到.lineXX时就将这个值存起来，如果在这一行运行时出错了，就往catLog输出这个值，这样我们就能看到具体是哪一行的问题了。jd-gui这个工具也是通过分析这些信息将smali代码还原成我们喜闻乐见的Java代码的。当然，它不是必须的，去掉也没有关系，只不过为了方便调试还是保留一下吧。