Android反编译工具Apktool浅析

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在分析Apktool源码之前,先简单了解下apk。

Apk本质上是个压缩文件,可以用解压工作把他解压例如(掘金APP)

基本Apk包结构

  • META-INF
  • res
  • AndroidManifest.xml
  • classes.dex
  • resources.arsc
下面我就简单的介绍下以下几个文件:
META-INF

在打包apk包的时候,会对所有的需要打包的文件做一个校验算法,并且把计算的结果放在META-INF目录下。同时在安装APK的时候,也会根据这个算法对安装的APK进行校验,校验不通过,Android系统是不会安装这个APK的。因此可以很好的保证的系统的安全。

res

这个文件夹下存放着layout,value,raw,assets等文件夹。需要注意的是除了raw与assets文件夹下的内容在打包的时候不会被压缩成二进制文件,其他文件夹下的文件会压缩成二进制文件。所以,你要是用文本打开这些文件,你会发现这些文件是一坨01组合。

AndroidManifest.xml

这个文件包含了应用版本,名字,权限等信息,在打包成APK文件的时候,也会把这个文件压缩成二进制文件。

classes.dex

可被Dalvik虚拟机识别和加载运行的文件。有时在解包的时候会发现,有classes2.dex、classes3.dex。这是因为在Android打包的时候,为了防止出现方法数超过64K,因此把项目的类分开打包成dex文件。让虚拟机分别加载这些dex,避免64K这个问题的出现。

resources.arsc

资源索引表(id与资源内容的映射关系)
举个例子:
1、 string.xml里面有黑狗
2、 在代码中使用R.string.blackdog来获取“黑狗”这个内容。
3、 那么在编译后会首先生成一个为R.string.blackdog生成一个id(假设为0x0f0a0a)
4、 那么在resources.arsc会生成一个0x0f0a0a与“黑狗”的映射关系
5、 在编译后的代码文件会把R.string.blackdog编译成0x0f0a0a。
6、 这样子,在运行时就会通过这个id渠道resources.arsc中找到映射的内容“黑狗”了。

下面我们看下apktool解包的流程
Decode主要做了以下事情:

1、把压缩后的二进制AndroidManifest.xml文件解压缩成xml格式的AndroidManifest.Xml
2、根据resources.arsc,还原res文件下被压缩的文件
3、把apk包中的dex文件反编译成可读性更高的smali(一种汇编语言)文件
4、解压缩其他文件

让我们从fucking code中看看这个decode流程

首先我们看看入口类:Main

public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException, BrutException {
        ...
        try {
            commandLine = parser.parse(allOptions, args, false);
        } catch (ParseException ex) {
            System.err.println(ex.getMessage());
            usage();
            return;
        }
        ...
        boolean cmdFound = false;
        for (String opt : commandLine.getArgs()) {
            if (opt.equalsIgnoreCase("d") || opt.equalsIgnoreCase("decode")) {
                cmdDecode(commandLine);
                cmdFound = true;
            } else if (opt.equalsIgnoreCase("b") || opt.equalsIgnoreCase("build")) {
                cmdBuild(commandLine);
                cmdFound = true;
            } ...
} 
复制代码

1、首先会解析输入的参数
2、如果参数中含有d或decode,则调用cmdDecode来反编译对应的apk包
接下来我们看下cmdDocode干了什么

private static void cmdDecode(CommandLine cli) throws AndrolibException {
        ApkDecoder decoder = new ApkDecoder();

        int paraCount = cli.getArgList().size();
        String apkName = cli.getArgList().get(paraCount - 1);
        File outDir;

        // check for options
        if (cli.hasOption("s") || cli.hasOption("no-src")) {
            decoder.setDecodeSources(ApkDecoder.DECODE_SOURCES_NONE);
        }
        if (cli.hasOption("d") || cli.hasOption("debug")) {
            System.err.println("SmaliDebugging has been removed in 2.1.0 onward. Please see: https://github.com/iBotPeaches/Apktool/issues/1061");
            System.exit(1);
        }
        if (cli.hasOption("b") || cli.hasOption("no-debug-info")) {
            decoder.setBaksmaliDebugMode(false);
        }
        if (cli.hasOption("t") || cli.hasOption("frame-tag")) {
            decoder.setFrameworkTag(cli.getOptionValue("t"));
        }
        if (cli.hasOption("f") || cli.hasOption("force")) {
            decoder.setForceDelete(true);
        }
        if (cli.hasOption("r") || cli.hasOption("no-res")) {
            decoder.setDecodeResources(ApkDecoder.DECODE_RESOURCES_NONE);
        }
        if (cli.hasOption("force-manifest")) {
            decoder.setForceDecodeManifest(ApkDecoder.FORCE_DECODE_MANIFEST_FULL);
        }
        if (cli.hasOption("no-assets")) {
            decoder.setDecodeAssets(ApkDecoder.DECODE_ASSETS_NONE);
        }
        if (cli.hasOption("k") || cli.hasOption("keep-broken-res")) {
            decoder.setKeepBrokenResources(true);
        }
        if (cli.hasOption("p") || cli.hasOption("frame-path")) {
            decoder.setFrameworkDir(cli.getOptionValue("p"));
        }
        if (cli.hasOption("m") || cli.hasOption("match-original")) {
            decoder.setAnalysisMode(true, false);
        }
        if (cli.hasOption("api") || cli.hasOption("api-level")) {
            decoder.setApi(Integer.parseInt(cli.getOptionValue("api")));
        }
        if (cli.hasOption("o") || cli.hasOption("output")) {
            outDir = new File(cli.getOptionValue("o"));
            decoder.setOutDir(outDir);
        } else {
            // make out folder manually using name of apk
            String outName = apkName;
            outName = outName.endsWith(".apk") ? outName.substring(0,
                    outName.length() - 4).trim() : outName + ".out";

            // make file from path
            outName = new File(outName).getName();
            outDir = new File(outName);
            decoder.setOutDir(outDir);
        }

        decoder.setApkFile(new File(apkName));

        try {
            decoder.decode();
        } catch (OutDirExistsException ex) {
         ...
}
}
    }
复制代码
首先根据参数来设置了decode规则:

1、s或on-src:decode的时候不要把dex文件反编译成smali文件。
2、 r或no-res:decode的时候不要还原res文件夹下被压缩成二进制的文件
3、 no-assets:decode的时候不要解压assets文件下的文件
4、 o:制定输出后的文件夹
5、 其他参数的可以看一波源码
最后调用了ApkDecoder的decode方法:下面我们看下这个方法主要做了什么

public void decode() throws AndrolibException, IOException, DirectoryException {
        try {
            File outDir = getOutDir();
            AndrolibResources.sKeepBroken = mKeepBrokenResources;

            if (!mForceDelete && outDir.exists()) {
                throw new OutDirExistsException();
            }

            if (!mApkFile.isFile() || !mApkFile.canRead()) {
                throw new InFileNotFoundException();
            }

            try {
                OS.rmdir(outDir);
            } catch (BrutException ex) {
                throw new AndrolibException(ex);
            }
            outDir.mkdirs();

            LOGGER.info("Using Apktool " + Androlib.getVersion() + " on " + mApkFile.getName());

            if (hasResources()) {
                switch (mDecodeResources) {
                    case DECODE_RESOURCES_NONE:
                        mAndrolib.decodeResourcesRaw(mApkFile, outDir);
                        if (mForceDecodeManifest == FORCE_DECODE_MANIFEST_FULL) {
                            setTargetSdkVersion();
                            setAnalysisMode(mAnalysisMode, true);

                            // done after raw decoding of resources because copyToDir overwrites dest files
                            if (hasManifest()) {
                                mAndrolib.decodeManifestWithResources(mApkFile, outDir, getResTable());
                            }
                        }
                        break;
                    case DECODE_RESOURCES_FULL:
                        setTargetSdkVersion();
                        setAnalysisMode(mAnalysisMode, true);

                        if (hasManifest()) {
                            mAndrolib.decodeManifestWithResources(mApkFile, outDir, getResTable());
                        }
                        mAndrolib.decodeResourcesFull(mApkFile, outDir, getResTable());
                        break;
                }
            } else {
                // if there's no resources.arsc, decode the manifest without looking
                // up attribute references
                if (hasManifest()) {
                    if (mDecodeResources == DECODE_RESOURCES_FULL
                            || mForceDecodeManifest == FORCE_DECODE_MANIFEST_FULL) {
                        mAndrolib.decodeManifestFull(mApkFile, outDir, getResTable());
                    }
                    else {
                        mAndrolib.decodeManifestRaw(mApkFile, outDir);
                    }
                }
            }

            if (hasSources()) {
                switch (mDecodeSources) {
                    case DECODE_SOURCES_NONE:
                        mAndrolib.decodeSourcesRaw(mApkFile, outDir, "classes.dex");
                        break;
                    case DECODE_SOURCES_SMALI:
                        mAndrolib.decodeSourcesSmali(mApkFile, outDir, "classes.dex", mBakDeb, mApi);
                        break;
                }
            }

            if (hasMultipleSources()) {
                // foreach unknown dex file in root, lets disassemble it
                Set<String> files = mApkFile.getDirectory().getFiles(true);
                for (String file : files) {
                    if (file.endsWith(".dex")) {
                        if (! file.equalsIgnoreCase("classes.dex")) {
                            switch(mDecodeSources) {
                                case DECODE_SOURCES_NONE:
                                    mAndrolib.decodeSourcesRaw(mApkFile, outDir, file);
                                    break;
                                case DECODE_SOURCES_SMALI:
                                    mAndrolib.decodeSourcesSmali(mApkFile, outDir, file, mBakDeb, mApi);
                                    break;
                            }
                        }
                    }
                }
            }

            mAndrolib.decodeRawFiles(mApkFile, outDir, mDecodeAssets);
            mAndrolib.decodeUnknownFiles(mApkFile, outDir, mResTable);
            mUncompressedFiles = new ArrayList<String>();
            mAndrolib.recordUncompressedFiles(mApkFile, mUncompressedFiles);
            mAndrolib.writeOriginalFiles(mApkFile, outDir);
            writeMetaFile();
        } catch (Exception ex) {
            throw ex;
        } finally {
            try {
                mApkFile.close();
            } catch (IOException ignored) {}
        }
}
复制代码
代码有点长,主要做了以下事情:

1、解压AndroidManifest.xml
2、 解压res文件下的内容。
3、 反编译dex文件成smali文件。
4、 解压其他不被识别的文件。
5、 解压META-INF文件下的内容
6、 生成apktool.yml文件,这个文件在apktool打包的时候起了很重要的作用。

apktool的打包流程比较复杂,需要用一篇文章来讲下他
分类:
Android
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