Android知识总结

一、APK 的结构

文件

META-INF ：签名文件

res：资源文件

resources.arsc ：资源映射文件

assets ：资产目录

AndroidManifest.xml：会经过 aapt 的编译的

加固方案

加固总体框架

基础原理

二、加密方式

对称加密: 加密和解密的秘钥使用的是同一个例如：DES、3DES、Blowfish、IDEA、RC4、RC5、RC6 和 AES

非对称加密算法: 公开密钥与私有密钥是一对，如果用公开密钥对数据进行加密，只有用对应的私有密钥才能解密；如果用私有密钥对数据进行加密，那么只有用对应的公开密钥才能解密。因为加密和解密使用的是两个不同的密钥，所以这种算法叫作非对称加密算法

三、Dex格式解析

dex文件是Android系统的可执行文件，包含应用程序的全部操作指令以及运行时数据。
当java程序编译成class后，还需要使用dx工具将所有的class文件整合到一个dex文件，目的是其中各个类能够共享数据，在一定程度上降低了冗余，同时也是文件结构更加经凑，实验表明，dex文件是传统jar文件大小的50%左右。

1、文件布局

dex 文件可以分为3个模块，头文件、索引区、数据区。头文件概况的描述了整个 dex 文件的分布，包括每一个索引区的大小跟偏移。索引区表示每个数据的标识，索引区主要是指向数据区的偏移。

我们可以使用16进制查看工具打开一个dex来同步分析。(建议使用010Editor)。

1598320740980

010Editor 中除了数据区(data)没有显示出来，其他区段都有显示，另外 link_data 在此处被定为 map_list

magic 魔数：8个字节 = 4个字节魔数 + 4个字节文件格式/版本号
checksum ：校验码
signature ：签名
fileSize ：文件大小

APK 打包流程

aapt ：会把 application Resources 编译成 R.java 和 Compiled Resources。 Compiled Resources 命名为 .ap_ 文件。

zipalign(resource mode)：压缩时会进行 四字节对齐，优点：apk 运行快，RAM 内存减小。

打包流程

1、资源文件通过 aapt 工具 生产 R.java 文件，xx.aidl 文件通过 aidl 工具生成 java 文件；

2、把 Java 文件和上面生成的 Java 和通过java 编译工具并并编译成 class 文件；

3、通过 dx.bat 工具把 class 文件生产 dex 文件；

4、把资源文件（Resources）包和 dex 文件压缩成 apk 包；

5、最后包压缩后的 apk 包经过签名，就成为可以运行的 apk 包。

2、大小端

文件一般使用小端字节序存储（Dex文件也不例外），网络传输一般使用大端字节序。

大端模式（Big-endian），是指数据的高字节保存在内存的低地址中，而数据的低字节保存在内存的高地址中。

小端模式（Little-endian），是指数据的高字节保存在内存的高地址中，而数据的低字节保存在内存的低地址中。

3、Dex Header解析示例

整个dex文件以16进制打开，前112个字节为头文件数据。Header描述了 dex 文件信息，和其他各个区的索引。

此处数据，最开始为 dex_magic 魔数，数据为：

uint为4字节数据

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。

signature: 使用 SHA-1 算法 hash 除去 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

header_size: header 区域的大小，固定为 0x70

endian_tag: 大小端标签，dex 文件格式为小端，固定值为 0x12345678

map_off: 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，处于 dex文件的末端。

其他 xx_off ， xx_size 成对出现，为对于数据的偏移与数据个数。对应Header数据解析代码为：

//dexFile: new File("dex文件地址")
byte[] rawData = FileUtil.readFile(dexFile);
this.data = ByteBuffer.wrap(rawData); //使用ByteBuffer装载数据
this.data.order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN); //设置为小端模式
//读取header
header = Header.readFrom(data);

public class Header {
    //固定112个字节
    public static final int SIZE_OF_HEADER = 112;
    public int stringIdsSize;
    public int stringidsOff;
    public int typeIdsSize;
    public final int typeIdsOff;
    public final int protoIdsSize;
    public final int protoIdsOff;
    public final int fieldIdsSize;
    public final int fieldIdsOff;
    public final int methodIdsSize;
    public final int methodIdsOff;
    public final int classDefsSize;
    public final int classDefsOff;
    public final int dataSize;
    public final int dataOff;
    public int mapOff;
    public int fileSize;
    
    public Header(ByteBuffer data) {
        byte[] magic = BufferUtil.readBytes(data, 8); //魔数：文件格式、版本
        int checksum = data.getInt(); //校验码
        byte[] signature = BufferUtil.readBytes(data, 20); //签名
        fileSize = data.getInt();
        int headerSize = data.getInt(); //一定是112
        int endianTag = data.getInt(); //一定是 0x12345678
        int linkSize = data.getInt();
        int linkOff = data.getInt();
//mapList部分偏移
        mapOff = data.getInt();
        stringIdsSize = data.getInt();
        stringidsOff = data.getInt();
        typeIdsSize = data.getInt();
        typeIdsOff = data.getInt();
        protoIdsSize = data.getInt();
        protoIdsOff = data.getInt();
        fieldIdsSize = data.getInt();
        fieldIdsOff = data.getInt();
        methodIdsSize = data.getInt();
        methodIdsOff = data.getInt();
        classDefsSize = data.getInt();
        classDefsOff = data.getInt();
        dataSize = data.getInt();
        dataOff = data.getInt();
    }
    public static Header readFrom(ByteBuffer in) {
//拷贝一份ByteBuffer
        ByteBuffer sectionData = in.duplicate();
        sectionData.order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN);//小端序
        sectionData.position(0);
//可操作数据长度为 112字节
        sectionData.limit(SIZE_OF_HEADER);
        return new Header(sectionData);
    }
}

在解析完 Header 之后，就能够获得接下来数据的偏移与长度，按照对应的值定位位置解析。

4、StringIds

string_ids 区段描述了 dex 文件中所有的字符串。记录的数据只有一个偏移量，偏移量指向了数据区Data中的一个字符串：stringids
根据 Header 解析结果得知，StringIds中有15个数据。

//dex对应的ByteBuffer、stringids个数与stringids数据区域偏移
string_ids = StringIdItem.readFrom(data, header.stringIdsSize, header.stringidsOff);
    
public static Map readFrom(ByteBuffer in, int size, int off) throws UTFDataFormatException {
        ByteBuffer sectionData = in.duplicate();
        sectionData.order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN);
        sectionData.position(off); //偏移此处为stringids
        Map map = new HashMap<>();
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            //字符串数据内容偏移
            int string_data_off = sectionData.getInt();
            int position = sectionData.position();
            //定位到数据内容对应偏移
            sectionData.position(string_data_off);
            //解析字符串数据 ： 下面说明
            int utf16_size = BufferUtil.readUnsignedLeb128(sectionData);
            String data = BufferUtil.readMutf8(sectionData, utf16_size);
            sectionData.position(position);
            StringIdItem stringItem = new StringIdItem(string_data_off, utf16_size, data);
            map.put(i, stringItem);
        }
        return map;
}

四、增量更新

自从 Android 4.1 开始， Google Play 引入了应用程序的增量更新功能，App使用该升级方式，可节省约2/3的流量。现在国内主流的应用市场也都支持应用的增量更新。
增量更新的关键在于增量一词。平时我们的开发过程，往往都是今天在昨天的基础上修改一些代码，app的更新也是类似的：往往都是在旧版本的app上进行修改。这样看来，增量更新就是原有app的基础上只更新发生变化的地方，其余保持原样。
与之前每次更新都要下载完整apk包的做法相比，这样做的好处显而易见：每次变化的地方总是比较少，因此更新包的体积就会小很多。比某APK的体积在60m左右，如果不采用增量更新，用户每次更新都需要下载大约60m左右的安装包，而采用增量更新这种方案之后每次只需要下载2m左右的更新包即可，相比原来做法大大减少了用户下载等待的时间和流量，同时也可以因为更新变得更简单也能够缩短产品版本覆盖周期。

dex文件