性能优化专题七--Apk加固之Dex文件的加密与解密
1、我们一般的apk是这样的，直接打开apk是可以看到里面的源码的，如下图所示
这样对大家来说就不安全，我们所要做的就是把我们的apk中的dex文件加密，让别人就算拿到我们的apk里面啥也看不到。如下图所示，点击加密之后的apk，里面啥也没有，一个代码都看不到，这就是我们要做的：
2、具体怎么做呢？请看下图介绍
上图中左边是我们未加密的apk打开之后显示的文件结构，我们需要一个proxy代理application 以及一个 加密所用的Tools ，用tools来给左边的两个dex进行加密，然后在把加密之后的文件和左边其它的文件一起打包成apk 这样别人就看不到我们的源码了，但是新的文件的dex文件用户是无法运行的，这个时候，我们就需要一个proxy 的application，把我们新打包的apk所有内容交给代理application，然后让代理application去和Android系统对接，因为系统可以加载dex文件的，所以这个时候，我们的代理application要做的就是把拿到的加密的apk中的dex文件进行解密，然后在交给系统处理。
3、我们要先了解自己写的代码是如何被加载到内存的，可以在MainActivity中用以下代码查看：
Log.d("wwy",getClassLoader().toString()); 经过运行发现打印信息为：dalvik.system.PathClassLoader 我们在系统源码中查找这个PathClassLoader ，查看父类 BaseDexClassLoader：
我们通过Android系统源码找到 PathClassLoader 类 ------> BaseDexClassLoader -----> findClass()方法 -----> pathList.findClass() 方法 ，接着查看 pathList 类中都是什么，发现这个类中的方法 就是 findClass(String name,List
所以关键来了，既然所有的dex文件都是通过这里处理，也就是 dexElements , 它本身就是一个数组，我们只需要通过反射拿到这个数组，接着我们通过代码把我们自己的解密之后的dex文件放到我们定义的一个数组中，然后把我们的数组和系统的dex文件数组合并在一起，交给系统去处理。
这里我们在看系统的dex文件数组 dexElements 是怎么初始化的呢？通过查看系统源码，发现如下，
那么我们通过反射拿到这个方法，就可以拿到系统的dex文件数组了，然后再把我们的数据和系统合并后在赋给系统里面的dexElements 这样就把dexElements更新后，这样我们的dex文件就加载到android里面运行了。
好了具体的思路上面就介绍到这里，下面开始实现这个功能。
4、我们新建一个android project ，然后，在项目里面Create New Module 选择 Android Library ,这就是给我们代理的application ，命名为：proxy_core ;然后还需要一个加密工具，在项目中 Create New Module 选择 Java Library 这个java library不需要我们运行时处理，它直接在我们编译的时候就进行加密，这就是为什么创建的是java library ，这命名为：proxy_tools 建好之后，记得把这个proxy_tools 添加到项目中，如下：
添加编译完之后，在app的build.gradle中会自动如下所示：
好了，下面就开始写代码了！
1、代码中需要用到几个类，AES加解密类，Zip压缩解压类等工具类
首先我先proxy_core代理module下写一个代理application ，然后继承至Application，代码目录结构请看：
接着把我们这个代理的application加到我们最常写的配置文件中AndroidManifest.xml 中，我们是不是每个App都有一个application，然后把它配置到AndroidManifest.xml中，这里唯一不同的是，不是把我们项目中的那个application写到AndroidManifest.xml中，而是把我们在代理的写上。然后把我们app自己用到的application也加上，自己的application写在meta-data中，另一个meta-data按照下面的写就行，写法和位置如下
这个是我们自己项目用到的初始化application，上面的代理只是处理代理操作的。
我们自己的MyApplication里面目前啥也没写，这个使我们项目中用于初始化的，这里先不写东西。
这里开始写代理了，在ProxyApplication 中：
public class ProxyApplication extends Application {
//定义好的加密后的文件的存放路径
private String app_name;
private String app_version;
/**
* ActivityThread创建Application之后调用的第一个方法
* 可以在这个方法中进行解密，同时把dex交给Android去加载
* @param base
*/
@Override
protected void attachBaseContext(Context base) {
super.attachBaseContext(base);
//获取用户填入的metaData
getMetaData();
//得到当前apk文件
File apkFile = new File(getApplicationInfo().sourceDir);
//把apk解压 这个目录中的内容需要root权限才能使用
File versionDir = getDir(app_name+"_" + app_version,MODE_PRIVATE);
File appDir = new File(versionDir,"app");
File dexDir = new File(appDir,"dexDir");
//得到我们需要加载的dex文件
List dexFiles = new ArrayList<>();
//进行解密 （最好做md5文件校验）
if (!dexDir.exists() || dexDir.list().length == 0){
//把apk解压到appDir
Zip.unZip(apkFile,appDir);
//获取目录下所有的文件
File[] files = appDir.listFiles();
for (File file:files){
String name = file.getName();
if (name.endsWith(".dex") && !TextUtils.equals(name,"classes.dex")){
try{
AES.init(AES.DEFAULT_PWD);
//读取文件内容
byte[] bytes = Utils.getBytes(file);
//解密
byte[] decypt = AES.decrypt(bytes);
//写到指定的目录
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file);
fos.write(decypt);
fos.flush();
fos.close();
dexFiles.add(file);
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
}
}else {
for (File file:dexDir.listFiles()){
dexFiles.add(file);
}
}
try {
loadDex(dexFiles,versionDir);
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
private void loadDex(List dexFiles,File versionDir) throws Exception{
//1、获取pathList
Field pathListField = Utils.findField(getClassLoader(), "pathList");
Object pathList = pathListField.get(getClassLoader());
//2、获取数组dexElements
Field dexElementsField = Utils.findField(pathList,"dexElements");
Object[] dexElements = (Object[]) dexElementsField.get(pathList);
//3、反射到初始化makePathElements的方法
Method makeDexElements = Utils.findMethod(pathList,"makePathElements",List.class,File.class,List.class);
ArrayList suppressedException = new ArrayList<>();
Object[] addElements = (Object[]) makeDexElements.invoke(pathList, dexFiles, versionDir, suppressedException);
Object[] newElements = (Object[]) Array.newInstance(dexElements.getClass().getComponentType(), dexElements.length + addElements.length);
System.arraycopy(dexElements,0,newElements,0,dexElements.length);
System.arraycopy(addElements,0,newElements,dexElements.length,addElements.length);
//替换classloader中的element数组
dexElementsField.set(pathList,newElements);
}
private void getMetaData(){
try {
ApplicationInfo applicationInfo = getPackageManager().getApplicationInfo(
getPackageName(), PackageManager.GET_META_DATA);
Bundle metaData = applicationInfo.metaData;
if (null != metaData){
if (metaData.containsKey("app_name")){
app_name = metaData.getString("app_name");
}
if (metaData.containsKey("app_version")){
app_version = metaData.getString("app_version");
}
}
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 开始替换application
*/
@Override
public void onCreate() {
super.onCreate();
try {
bindRealApplication();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
/**
* 让代码走入if的第三段中
* @return
*/
@Override
public String getPackageName() {
if (!TextUtils.isEmpty(app_name)){
return "";
}
return super.getPackageName();
}
@Override
public Context createPackageContext(String packageName, int flags) throws PackageManager.NameNotFoundException {
if (TextUtils.isEmpty(app_name)){
return super.createPackageContext(packageName, flags);
}
try {
bindRealApplication();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return delegate;
}
boolean isBindReal;
Application delegate;
//下面主要是通过反射系统源码的内容，然后进行处理，把我们的内容加进去处理
private void bindRealApplication() throws Exception{
if (isBindReal){
return;
}
if (TextUtils.isEmpty(app_name)){
return;
}
//得到attchBaseContext(context) 传入的上下文 ContextImpl
Context baseContext = getBaseContext();
//创建用户真实的application （MyApplication）
Class delegateClass = null;
delegateClass = Class.forName(app_name);
delegate = (Application) delegateClass.newInstance();
//得到attch()方法
Method attach = Application.class.getDeclaredMethod("attach",Context.class);
attach.setAccessible(true);
attach.invoke(delegate,baseContext);
//获取ContextImpl ----> ,mOuterContext(app); 通过Application的attachBaseContext回调参数获取
Class contextImplClass = Class.forName("android.app.ContextImpl");
//获取mOuterContext属性
Field mOuterContextField = contextImplClass.getDeclaredField("mOuterContext");
mOuterContextField.setAccessible(true);
mOuterContextField.set(baseContext,delegate);
//ActivityThread ----> mAllApplication(ArrayList) ContextImpl的mMainThread属性
Field mMainThreadField = contextImplClass.getDeclaredField("mMainThread");
mMainThreadField.setAccessible(true);
Object mMainThread = mMainThreadField.get(baseContext);
//ActivityThread -----> mInitialApplication ContextImpl的mMainThread属性
Class activityThreadClass = Class.forName("android.app.ActivityThread");
Field mInitialApplicationField = activityThreadClass.getDeclaredField("mInitialApplication");
mInitialApplicationField.setAccessible(true);
mInitialApplicationField.set(mMainThread,delegate);
//ActivityThread ------> mAllApplications(ArrayList) ContextImpl的mMainThread属性
Field mAllApplicationsField = activityThreadClass.getDeclaredField("mAllApplications");
mAllApplicationsField.setAccessible(true);
ArrayList mApplications = (ArrayList) mAllApplicationsField.get(mMainThread);
mApplications.remove(this);
mApplications.add(delegate);
//LoadedApk -----> mApplicaion ContextImpl的mPackageInfo属性
Field mPackageInfoField = contextImplClass.getDeclaredField("mPackageInfo");
mPackageInfoField.setAccessible(true);
Object mPackageInfo = mPackageInfoField.get(baseContext);
Class loadedApkClass = Class.forName("android.app.LoadedApk");
Field mApplicationField = loadedApkClass.getDeclaredField("mApplication");
mApplicationField.setAccessible(true);
mApplicationField.set(mPackageInfo,delegate);
//修改ApplicationInfo className LoadedApk
Field mApplicationInfoField = loadedApkClass.getDeclaredField("mApplicationInfo");
mApplicationInfoField.setAccessible(true);
ApplicationInfo mApplicationInfo = (ApplicationInfo) mApplicationInfoField.get(mPackageInfo);
mApplicationInfo.className = app_name;
delegate.onCreate();
isBindReal = true;
}
} 2、下面在proxy_tools中写一个Main类,和一个main方法，直接运行处理，代码如下：
public class Main {
public static void main(String[] args) throws Exception{
/**
* 1、制作只包含解密代码的dex文件
*/
File aarFile = new File("proxy_core/build/outputs/aar/proxy_core-debug.aar");
File aarTemp = new File("proxy_tools/temp");
Zip.unZip(aarFile,aarTemp);
File classesDex = new File(aarTemp,"classes.dex");
File classesJar = new File(aarTemp,"classes.jar");
//dx --dex --output out.dex in.jar E:\AndroidSdk\Sdk\build-tools\23.0.3
Process process = Runtime.getRuntime().exec("cmd /c dx --dex --output " + classesDex.getAbsolutePath()
+ " " + classesJar.getAbsolutePath());
process.waitFor();
if (process.exitValue() != 0){
throw new RuntimeException("dex error");
}
/**
* 2、加密apk中所有的dex文件
*/
File apkFile = new File("app/build/outputs/apk/debug/app-debug.apk");
File apkTemp = new File("app/build/outputs/apk/debug/temp");
Zip.unZip(apkFile,apkTemp);
//只要dex文件拿出来加密
File[] dexFiles = apkTemp.listFiles(new FilenameFilter() {
@Override
public boolean accept(File file, String s) {
return s.endsWith(".dex");
}
});
//AES加密
AES.init(AES.DEFAULT_PWD);
for (File dexFile:dexFiles) {
byte[] bytes = Utils.getBytes(dexFile);
byte[] encrypt = AES.encrypt(bytes);
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File(apkTemp,"secret-" + dexFile.getName()));
fos.write(encrypt);
fos.flush();
fos.close();
dexFile.delete();
}
/**
* 3、把dex放入apk解压目录，重新压成apk文件
*/
classesDex.renameTo(new File(apkTemp,"classes.dex"));
File unSignedApk = new File("app/build/outputs/apk/debug/app-unsigned.apk");
Zip.zip(apkTemp,unSignedApk);
/**
* 4、对其和签名，最后生成签名apk
*/
// zipalign -v -p 4 my-app-unsigned.apk my-app-unsigned-aligned.apk
File alignedApk=new File("app/build/outputs/apk/debug/app-unsigned-aligned.apk");
process= Runtime.getRuntime().exec("cmd /c zipalign -v -p 4 "+unSignedApk.getAbsolutePath()
+" "+alignedApk.getAbsolutePath());
// System.out.println("signedApkprocess : 11111" + " :-----> " +unSignedApk.getAbsolutePath() + "\n" + alignedApk.getAbsolutePath());
process.waitFor();
// if(process.exitValue()!=0){
// throw new RuntimeException("dex error");
// }
// apksigner sign --ks my-release-key.jks --out my-app-release.apk my-app-unsigned-aligned.apk
// apksigner sign --ks jks文件地址 --ks-key-alias 别名 --ks-pass pass:jsk密码 --key-pass pass:别名密码 --out out.apk in.apk
File signedApk=new File("app/build/outputs/apk/debug/app-signed-aligned.apk");
File jks=new File("proxy_tools/proxy1.jks");
process= Runtime.getRuntime().exec("cmd /c apksigner sign --ks "+jks.getAbsolutePath()
+" --ks-key-alias wwy --ks-pass pass:123456 --key-pass pass:123456 --out "
+signedApk.getAbsolutePath()+" "+alignedApk.getAbsolutePath());
process.waitFor();
if(process.exitValue()!=0){
throw new RuntimeException("dex error");
}
System.out.println("执行成功");
}
}我们在写好前面的之后，直接运行这个main方法，就可以在我们的app -> build->outputs->apk->debug下面看到生成的几个apk，分别为 app-debug.apk, app-unsigned.apk, app-unsigned-aligned.apk, app-signed-aligned.apk，最终 app-signed-aligned.apk 才是我们最后安装使用的apk。
这里带多一句嘴，上面的代理ProxyApplication被我们配置到Mainfest的application 标签中，这个位置经常是我们配置项目使用的application的，其实不用担心，代码中已经处理过了，当代理application处理完之后，会自动把我们配置的app里面的项目用到的MyApplication 类替换过来，所以项目在第一次运行完之后，正式运行还是以我们自己的MyApplication为主，大可放心。