Apk解析之 —— classes.dex

本篇解析classes.dex文件，参考文章：Reference
项目源码：ApkParser

Dex文件结构

文件头	header
索引区	string_ids type_ids proto_ids field_ids method_ids
数据区	class_defs data link_data

一、头部信息Header结构

头部信息除了dex文件的文件信息外，还有文件里其他区域的索引。

字段名	含义	长度
magic	dex文件魔数	8B 固定格式：dex\n035\0，035是dex文件格式版本号
checksum	文件校验码 ，使用alder32算法校验文件除去 maigc,checksum 外余下的所有文件区域 ，用于检查文件错误	4B
signature	SHA-1算法出去magic,checksum,signature外余下的所有文件区域，用于唯一标识本文件	4B
fileSize	Dex 文件的大小	4B
headerSize	header 区域的大小，一般固定为0x70常量	4B
endianTag	大小端标签 ，标准.dex文件格式为小端	4B 固定为0x12345678
linkSize	链接数据的大小	4B
linkOff	链接数据的偏移	4B
mapOff	map item的偏移地址，该item属于data区里的内容，值要大于等于data_off的大小	4B
stringIdsSize stringIdsOff	dex中用到的所有的字符串内容的大小和偏移值	4B+4B
typeIdsSize typeIdsOff	dex中的类型数据结构的大小和偏移值，比如类类型，基本类型等信息	4B+4B
protoIdsSize protoIdsOff	dex中的元数据信息数据结构的大小和偏移值，描述方法的元数据信息，比如方法的返回类型，参数类型等	4B+4B
filedIdsSize filedIdsOff	dex中的字段信息数据结构的大小和偏移值	4B+4B
methodIdsSize methodIdsOff	dex中的方法信息数据结构的大小和偏移值	4B+4B
classDefsSize classDefsOff	dex中的类信息数据结构的大小和偏移值，这个数据结构是整个dex中最复杂的数据结构	4B+4B
dataSize dataOff	dex中数据区域的结构信息的大小和偏移值，这个结构中存放的是数据区域，比如我们定义的常量值等	4B+4B

二、string_ids数据结构

头部的stringIdsOff指向了实际的全局String数据区，数据区开始的位置保存了StringDataItem的索引地址数组，每个StringDataItem又包含了String的长度（LEB128编码）和String的内容。这个数据池是全局公用的。

字段名	含义	长度
utf16Size	LEB128格式的字符串长度编码	[1,5]B
data	字符串内容	utf16Size

三、type_ids数据结构

这个数据结构中存放的数据主要是描述dex中所有的类型，比如类类型，基本类型等信息。type_ids 区索引了 dex 文件里的所有数据类型 ，包括 class 类型 ，数组类型（array types）和基本类型(primitive types) 。

字段名	含义	长度
descriptorIdx	type的字符串表述在string_ids中的下标索引	4B

四、proto_ids数据结构

proto 的意思是 method prototype 代表 java 语言里的一个 method 的原型 。

字段名	含义	长度
shortyIdx	method原型的字符串表述在string_ids中的下标索引	4B
returnTypeIdx	method原型返回值类型的字符串表述在type_ids中的索引	4B
parametersOff	指向method原型的参数列表type_list，没有参数时值为0

原型用于描述方法的返回参数和入参的组成成分，shorty指向的字符串格式如：返回值+入参列表

// shorty指向的原型字符串，每个类型都是用单字母标识：如L表示类，I标识int，V标识void，Z表示boolean
LI(I)[Landroid/support/v7/widget/Toolbar$SavedState; -> LI
L()[Landroid/view/Display; -> L
VL(Landroid/support/v4/media/MediaBrowserServiceCompat;)V ->VL

五、field_ids数据结构

filed_ids 区里面存放的是dex 文件引用的所有的 field

字段名	含义	长度
classIdx	field所属的class类型，指向type_ids中的索引	2B
typeIdx	field本身的类型，指向type_ids中的索引	2B
nameIdx	field的名称，指向string_ids中的索引	4B

六、method_ids数据结构

method_ids 是索引区的最后一个条目 ，它索引了 dex 文件里的所有的 method.

字段名	含义	长度
classIdx	method所属的class类型，指向type_ids的下标索引	2B
protoIdx	method的原型，指向proto_ids的下标索引	2B
nameIdx	method的名称，指向string_ids的下标索引	4B

七、class_defs数据结构

字段名	含义	长度
class_idx	具体的 class 类型，值是type_ids的index，必须是class类型	4B
access_flags	class的访问类型，如public,final,static	4B
superclass_idx	superclass的类型，值是type_ids的index	4B
interfaces_off	值是一个偏移地址，指向class的interfaces, 格式为type_list	4B
source_file_idx	源代码文件的信息，指向string_ids的index	4B
annotions_off	值是一个偏移地址，指向的内容是该class的注释 ，位置在data区，格式为annotations_direcotry_item	4B
class_data_off	值是一个偏移地址 ，指向的内容是该class使用到的数据，位置在 data 区，格式为class_data_item	4B
static_value_off	值是一个偏移地址 ，指向 data 区里的一个列表 ( list ) ，格式为 encoded_array_item	4B

7.1 class_def_item -> class_data_item

class_data_item 里存放着本 class 使用到的各种数据

字段名	含义	长度
static_fields_size		uleb128
instance_fields_size		uleb128
direct_methods_size		uleb128
virtual_methods_size		uleb128
static_fields	静态成员	sizeof(encoded_field) * static_fields_size
instance_fields	实例成员	sizeof(encoded_field) * instance_fields_size
direct_methods	直接方法	sizeof(encoded_method) * direct_methods_size
virtual_methods	多态方法	sizeof(encoded_method) * virtual_methods_size

7.2 encoded_field

字段名	含义	长度
filed_idx_diff		uleb128
access_flags		uleb128

7.3 encoded_method

字段名	含义	长度
method_idx_diff		uleb128
access_flags		uleb128
code_off		uleb128

7.4 code_item

字段名	含义	长度
registers_size	本段代码使用到的寄存器数目	2B
ins_size	method传入参数的数目	2B
outs_size	本段代码调用其它method 时需要的参数个数	2B
tries_size	try_item 结构的个数	2B
debug_info_off	指向本段代码的 debug 信息存放位置 ，是一个 debug_info_item 结构	4B
insns_size	指令列表的大小 ，以 16-bit 为单位 。 insns 是 instructions 的缩写	4B
insns	指令列表	2B*n

7.5 interfaces_off -> type_list

字段名	含义	长度
size	列表长度	4B
type_idx	type参数在type_ids中的索引	2B * size

八、END

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