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文末这里我们定义了源程序APK的Application类名。项目下载点击下面↓
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之前听去腾讯面试的小伙伴说，在面试的面试官问到：如何彻底防止反编译。那让我们来分析分析
面试官: 如何彻底防止反编译，dex加密怎么做
（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
一.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：
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
二.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;ibyte)(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$AppBindData", mBoundApplication, "info"); //把当前进程的mApplication 设置成了null RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.LoadedApk", "mApplication", loadedApkInfo, null); Object oldApplication = RefInvoke.getFieldOjbect( "android.app.ActivityThread", currentActivityThread, "mInitialApplication"); //http://www.codeceo.com/article/android-context.html ArrayList mAllApplications = (ArrayList) RefInvoke .getFieldOjbect("android.app.ActivityThread", currentActivityThread, "mAllApplications"); mAllApplications.remove(oldApplication); // 删除oldApplication ApplicationInfo appinfo_In_LoadedApk = (ApplicationInfo) RefInvoke .getFieldOjbect("android.app.LoadedApk", loadedApkInfo, "mApplicationInfo"); ApplicationInfo appinfo_In_AppBindData = (ApplicationInfo) RefInvoke .getFieldOjbect("android.app.ActivityThread$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
三.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：
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