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[Android] 人人都會的 apk 反編譯

前言

對於 Android 工程師來說,了解如何反編譯可以增進自己對 Android 底層的理解,也可以思考如何保護自己的 apk 不被反編譯。
對於一般人來說,許多現成的工具可以幫助我們非常輕鬆的、只要打打幾個指令就可以反編譯 apk,看到 java source code,滿足自己的好奇心。
本篇文章只介紹一些工具的使用,適合初學者觀看。若是想了解更底層的知識,可以參考文末附上的延伸閱讀。

事前準備

首先,我們需要一個用來被破解的 apk,簡單用任何你平常熟悉的工具自己 build 一個就好了
架構很簡單,只要一個 MainActivity 跟兩個TextView就好

MainActivity.java
public class MainActivity extends Activity { @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); TextView text = (TextView)findViewById(R.id.text); text.setText("Taiwan No1"); } }
activity_main.xml
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" android:layout_width="match_parent" android:orientation="vertical" android:layout_height="match_parent"> <TextView android:text="@string/hello_world" android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" /> <TextView android:id="@+id/text" android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" /> </LinearLayout>

安裝到手機上之後,會看到這樣的畫面:
device-2016-03-20-152510.png

實際動手

好,這個就是我們要拿來測試的 apk 了
接著你需要一些非常好用的工具

  1. apktool
  2. jd-gui
  3. dex2jar

如何安裝就不再贅述了,大家看看文件或是上網搜尋一下就會有一堆解答
apktool是拿來把 apk 拆開用的,可以反編譯 apk 之後,看到 smali 檔案跟 resource
dex2jar可以把 apk 轉成 jar,再用jd-gui檢視 java code

接著我們開啟 terminal,到剛剛那個示範 apk 的目錄底下,執行apktool d APKNAME.apk
螢幕快照 2016-03-20 下午3.32.47.png

執行以後,會自動生成一個APKNAME的資料夾,裡面就是反編譯出來的東西了

.
├── AndroidManifest.xml
├── apktool.yml
├── original
├── res
└── smali

其中比較值得講的是smali這個資料夾,其實這裡面就是你的 source code,只是格式不太一樣
你可以在smali這資料夾裡面找到你的MainActivity.java,內容如下:
(覺得長得很奇怪是很正常的事,但是認真多看幾眼,你會發現其實沒那麼難懂)

MainActivity.java
.class public Lapktest/huli/com/apkdecompile/MainActivity; .super Landroid/app/Activity; .source "MainActivity.java" # direct methods .method public constructor <init>()V .locals 0 .prologue .line 8 invoke-direct {p0}, Landroid/app/Activity;-><init>()V return-void .end method # virtual methods .method protected onCreate(Landroid/os/Bundle;)V .locals 2 .param p1, "savedInstanceState" # Landroid/os/Bundle; .prologue .line 12 invoke-super {p0, p1}, Landroid/app/Activity;->onCreate(Landroid/os/Bundle;)V .line 13 const v1, 0x7f040019 invoke-virtual {p0, v1}, Lapktest/huli/com/apkdecompile/MainActivity;->setContentView(I)V .line 14 const v1, 0x7f0c0050 invoke-virtual {p0, v1}, Lapktest/huli/com/apkdecompile/MainActivity;->findViewById(I)Landroid/view/View; move-result-object v0 check-cast v0, Landroid/widget/TextView; .line 15 .local v0, "text":Landroid/widget/TextView; const-string v1, "Taiwan No1" invoke-virtual {v0, v1}, Landroid/widget/TextView;->setText(Ljava/lang/CharSequence;)V .line 16 return-void .end method

你可以仔細對照一下剛剛自己寫的 java code,會發現只是換了種格式而已

setContentView(R.layout.activity_main);

其實就等於

.line 13
const v1, 0x7f040019
invoke-virtual {p0, v1}, Lapktest/huli/com/apkdecompile/MainActivity;->setContentView(I)V

你可能會好奇,這個0x7f040019是哪來的?
事實上,你可以在res/values/public.xml這個檔案裡面找到答案:

<public type="layout" name="activity_main" id="0x7f040019" />

到這裡,應該就可以大概猜出 Android 在編譯時候的流程

  1. 把所有資源檔壓縮、處理並且包在一起,產生id與記憶體位置對照表
  2. 把程式碼裡面所有的R.xx.xxx透過剛剛產生的表,換成實際的記憶體位置
  3. 把 java code 變成 smali code(有點像把 C 變成組合語言的程式碼那樣)

修改

在剛剛的smali裡面,有這麼一段:

.line 15
.local v0, "text":Landroid/widget/TextView;
const-string v1, "Taiwan No1"

invoke-virtual {v0, v1}, Landroid/widget/TextView;->setText(Ljava/lang/CharSequence;)V

讓我們把Taiwan No1換成T@iw@n n0!
還記得另一個TextView有用到R.string.hello_world嗎?
res/values/strings.xml裡面,可以找到這一串的定義:

<string name="hello_world">Hello world!</string>

改成

<string name="hello_world">HELLO WORLD</string>

確定都有改完以後,就可以把這些程式碼再度「組裝」回去
還記得剛剛反編譯的指令嗎?apktool d APK_NAME.apk
這邊的d就是decompile的意思,所以如果要逆向組裝回去,就是bbuild

apktool b APK_NAME

執行完之後可以在APK_NAME/dist下面找到一個 apk
要注意的是這個 apk 還沒有被 sign 過,因此無法安裝
可以隨便生成一個 keystore 或是找現成的來簽署
jarsigner -verbose -digestalg SHA1 -keystore ~/KEY.keystore APK_NAME.apk KEY_ALIAS

安裝完以後就會看到這樣的畫面:
device-2016-03-20-160501.png

沒錯!就是這麼簡單,一個 apk 就這樣被修改了

可是smali的程式碼不好懂,能不能直接看到 java code呢?
這時候剛剛推薦的工具dex2jarjd-gui就派上用場了
前者可以把 apk 變成 jar,後者可以開啟一個 jar 並且顯示 java code
兩個組合在一起,就可以直接看到原本的程式碼了

dex2jar下載下來之後會有一堆的 shell script,dex2jar就是我們想要的那個
./d2j-dex2jar.sh app.apk
執行完之後會有一個 jar,用 jd-gui 打開,會看到你的程式碼一覽無遺
螢幕快照 2016-03-20 下午4.10.15.png

總結

沒接觸過反編譯的人可能會很驚訝:什麼!要改掉一個 apk 居然這麼簡單!
沒錯,就是這麼簡單,而且這只是一個很基本的範例
事實上,你想要加入新的程式碼、加入新的資源(圖片、聲音等等)也是可以的
也就是說,你不只可以修改,還可以擴充原本的 apk

但也有些方法可以防止不肖人士反編譯 apk
例如說加殼、混淆、動態載入等等
這邊的話以後有機會再介紹

延伸閱讀

  1. Android 反編譯與防止被反編譯
  2. [Android] 程式碼混淆(ProGuard)與反組譯
  3. [Android] 反組譯 破解Android的apk安裝檔
  4. 反编译的常用工具与使用方法
  5. Smali–Dalvik虚拟机指令语言–>【android_smali语法学习一】
  6. android反编译-smali语法
如海洋般的程式課程:CS50 我心目中的理想面試流程

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