Android中的Apk的加固(加壳)原理解析和实现

一、前言

今天又到周末了，憋了好久又要出博客了，今天来介绍一下Android中的如何对Apk进行加固的原理。现阶段。我们知道Android中的反编译工作越来越让人操作熟练，我们辛苦的开发出一个apk,结果被人反编译了，那心情真心不舒服。虽然我们混淆，做到native层，但是这都是治标不治本。反编译的技术在更新，那么保护Apk的技术就不能停止。现在网上有很多Apk加固的第三方平台，最有名的应当属于：爱加密和梆梆加固了。其实加固有些人认为很高深的技术，其实不然，说的简单点就是对源Apk进行加密，然后在套上一层壳即可，当然这里还有一些细节需要处理，这就是本文需要介绍的内容了。

二、原理解析

下面就来看一下Android中加壳的原理：

我们在加固的过程中需要三个对象：

1、需要加密的Apk(源Apk)

2、壳程序Apk(负责解密Apk工作)

3、加密工具(将源Apk进行加密和壳Dex合并成新的Dex)

主要步骤：

我们拿到需要加密的Apk和自己的壳程序Apk，然后用加密算法对源Apk进行加密在将壳Apk进行合并得到新的Dex文件，最后替换壳程序中的dex文件即可，得到新的Apk,那么这个新的Apk我们也叫作脱壳程序Apk.他已经不是一个完整意义上的Apk程序了，他的主要工作是：负责解密源Apk.然后加载Apk,让其正常运行起来。

在这个过程中我们可能需要了解的一个知识是： 如何将源Apk和壳Apk进行合并成新的Dex

这里就需要了解Dex文件的格式了。下面就来简单介绍一下Dex文件的格式

具体Dex文件格式的详细介绍可以查看这个文件： http://download.csdn.net/detail/jiangwei0910410003/9102599

主要来看一下Dex文件的头部信息，其实Dex文件和Class文件的格式分析原理都是一样的，他们都是有固定的格式，我们知道现在反编译的一些工具:

1、jd-gui：可以查看jar中的类，其实他就是解析class文件，只要了解class文件的格式就可以

2、dex2jar：将dex文件转化成jar，原理也是一样的，只要知道Dex文件的格式，能够解析出dex文件中的类信息就可以了

当然我们在分析这个文件的时候，最重要的还是头部信息，应该他是一个文件的开始部分，也是索引部分，内部信息很重要。

我们今天只要关注上面红色标记的三个部分：

1) 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 。

2) 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 。

3) file_size

Dex 文件的大小 。

为什么说我们只需要关注这三个字段呢？

因为我们需要将一个文件(加密之后的源Apk)写入到Dex中，那么我们肯定需要修改文件校验码(checksum).因为他是检查文件是否有错误。那么signature也是一样，也是唯一识别文件的算法。还有就是需要修改dex文件的大小。

不过这里还需要一个操作，就是标注一下我们加密的Apk的大小，因为我们在脱壳的时候，需要知道Apk的大小，才能正确的得到Apk。那么这个值放到哪呢？这个值直接放到文件的末尾就可以了。

所以总结一下我们需要做：修改Dex的三个文件头，将源Apk的大小追加到壳dex的末尾就可以了。

我们修改之后得到新的Dex文件样式如下：

那么我们知道原理了，下面就是代码实现了。所以这里有三个工程：

1、源程序项目(需要加密的Apk)

2、脱壳项目(解密源Apk和加载Apk)

3、对源Apk进行加密和脱壳项目的Dex的合并

三、项目案例

下面先来看一下源程序

1、需要加密的源程序Apk项目：ForceApkObj

需要一个Application类，这个到后面说为什么需要：

MyApplication.java

package com.example.forceapkobj;  import android.app.Application; import android.util.Log;  public class MyApplication extends Application{    @Override  public void onCreate() {   super.onCreate();   Log.i("demo", "source apk onCreate:"+this);  }  }

就是打印一下onCreate方法。

MainActivity.java

package com.example.forceapkobj;  import android.app.Activity; import android.content.Intent; import android.os.Bundle; import android.util.Log; import android.view.View; import android.view.View.OnClickListener; import android.widget.TextView;  public class MainActivity extends Activity {   @Override  protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {   super.onCreate(savedInstanceState);      TextView content = new TextView(this);   content.setText("I am Source Apk");   content.setOnClickListener(new OnClickListener(){    @Override    public void onClick(View arg0) {     Intent intent = new Intent(MainActivity.this, SubActivity.class);     startActivity(intent);    }});   setContentView(content);      Log.i("demo", "app:"+getApplicationContext());     }  }

也是打印一下内容。

2、加壳程序项目：DexShellTools

加壳程序其实就是一个Java工程，因为我们从上面的分析可以看到，他的工作就是加密源Apk，然后将其写入到脱壳Dex文件中，修改文件头，得到一个新的Dex文件即可。

看一下代码：

package com.example.reforceapk; import java.io.ByteArrayOutputStream; import java.io.File; import java.io.FileInputStream; import java.io.FileOutputStream; import java.io.IOException; import java.security.MessageDigest; import java.security.NoSuchAlgorithmException; import java.util.zip.Adler32; public class mymain {  /**   * @param args   */  public static void main(String[] args) {   // TODO Auto-generated method stub   try {    File payloadSrcFile = new File("force/ForceApkObj.apk");   //需要加壳的程序    System.out.println("apk size:"+payloadSrcFile.length());    File unShellDexFile = new File("force/ForceApkObj.dex"); //解客dex    byte[] payloadArray = encrpt(readFileBytes(payloadSrcFile));//以二进制形式读出apk，并进行加密处理//对源Apk进行加密操作    byte[] unShellDexArray = readFileBytes(unShellDexFile);//以二进制形式读出dex    int payloadLen = payloadArray.length;    int unShellDexLen = unShellDexArray.length;    int totalLen = payloadLen + unShellDexLen +4;//多出4字节是存放长度的。    byte[] newdex = new byte[totalLen]; // 申请了新的长度    //添加解壳代码    System.arraycopy(unShellDexArray, 0, newdex, 0, unShellDexLen);//先拷贝dex内容    //添加加密后的解壳数据    System.arraycopy(payloadArray, 0, newdex, unShellDexLen, payloadLen);//再在dex内容后面拷贝apk的内容    //添加解壳数据长度    System.arraycopy(intToByte(payloadLen), 0, newdex, totalLen-4, 4);//最后4为长度  //修改DEX file size文件头    fixFileSizeHeader(newdex);    //修改DEX SHA1 文件头    fixSHA1Header(newdex);    //修改DEX CheckSum文件头    fixCheckSumHeader(newdex);    String str = "force/classes.dex";    File file = new File(str);    if (!file.exists()) {     file.createNewFile();    }    FileOutputStream localFileOutputStream = new FileOutputStream(str);    localFileOutputStream.write(newdex);    localFileOutputStream.flush();    localFileOutputStream.close();   } catch (Exception e) {    e.printStackTrace();   }  }  //直接返回数据，读者可以添加自己加密方法  private static byte[] encrpt(byte[] srcdata){   for(int i = 0;i<srcdata.length;i++){    srcdata[i] = (byte)(0xFF ^ srcdata[i]);   }   return srcdata;  }  /**   * 修改dex头，CheckSum 校验码   * @param dexBytes   */  private static void fixCheckSumHeader(byte[] dexBytes) {   Adler32 adler = new Adler32();   adler.update(dexBytes, 12, dexBytes.length - 12);//从12到文件末尾计算校验码   long value = adler.getValue();   int va = (int) value;   byte[] newcs = intToByte(va);   //高位在前，低位在前掉个个   byte[] recs = new byte[4];   for (int i = 0; i < 4; i++) {    recs[i] = newcs[newcs.length - 1 - i];    System.out.println(Integer.toHexString(newcs[i]));   }   System.arraycopy(recs, 0, dexBytes, 8, 4);//效验码赋值（8-11）   System.out.println(Long.toHexString(value));   System.out.println();  }  /**   * int 转byte[]   * @param number   * @return   */  public static byte[] intToByte(int number) {   byte[] b = new byte[4];   for (int i = 3; i >= 0; i--) {    b[i] = (byte) (number % 256);    number >>= 8;   }   return b;  }  /**   * 修改dex头 sha1值   * @param dexBytes   * @throws NoSuchAlgorithmException   */  private static void fixSHA1Header(byte[] dexBytes)    throws NoSuchAlgorithmException {   MessageDigest md = MessageDigest.getInstance("SHA-1");   md.update(dexBytes, 32, dexBytes.length - 32);//从32为到结束计算sha--1   byte[] newdt = md.digest();   System.arraycopy(newdt, 0, dexBytes, 12, 20);//修改sha-1值（12-31）   //输出sha-1值，可有可无   String hexstr = "";   for (int i = 0; i < newdt.length; i++) {    hexstr += Integer.toString((newdt[i] & 0xff) + 0x100, 16)      .substring(1);   }   System.out.println(hexstr);  }  /**   * 修改dex头 file_size值   * @param dexBytes   */  private static void fixFileSizeHeader(byte[] dexBytes) {   //新文件长度   byte[] newfs = intToByte(dexBytes.length);   System.out.println(Integer.toHexString(dexBytes.length));   byte[] refs = new byte[4];   //高位在前，低位在前掉个个   for (int i = 0; i < 4; i++) {    refs[i] = newfs[newfs.length - 1 - i];    System.out.println(Integer.toHexString(newfs[i]));   }   System.arraycopy(refs, 0, dexBytes, 32, 4);//修改（32-35）  }  /**   * 以二进制读出文件内容   * @param file   * @return   * @throws IOException   */  private static byte[] readFileBytes(File file) throws IOException {   byte[] arrayOfByte = new byte[1024];   ByteArrayOutputStream localByteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();   FileInputStream fis = new FileInputStream(file);   while (true) {    int i = fis.read(arrayOfByte);    if (i != -1) {     localByteArrayOutputStream.write(arrayOfByte, 0, i);    } else {     return localByteArrayOutputStream.toByteArray();    }   }  } } 

下面来分析一下：

红色部分其实就是最核心的工作：

1>、加密源程序Apk文件

byte[] payloadArray = encrpt(readFileBytes(payloadSrcFile));//以二进制形式读出apk，并进行加密处理//对源Apk进行加密操作

加密算法很简单：

//直接返回数据，读者可以添加自己加密方法 private static byte[] encrpt(byte[] srcdata){  for(int i = 0;i<srcdata.length;i++){   srcdata[i] = (byte)(0xFF ^ srcdata[i]);  }  return srcdata; }

对每个字节进行异或一下即可。

(说明：这里是为了简单，所以就用了很简单的加密算法了，其实为了增加破解难度，我们应该使用更高效的加密算法，同事最好将加密操作放到native层去做)

2>、合并文件：将加密之后的Apk和原脱壳Dex进行合并

int payloadLen = payloadArray.length; int unShellDexLen = unShellDexArray.length; int totalLen = payloadLen + unShellDexLen +4;//多出4字节是存放长度的。 byte[] newdex = new byte[totalLen]; // 申请了新的长度 //添加解壳代码 System.arraycopy(unShellDexArray, 0, newdex, 0, unShellDexLen);//先拷贝dex内容 //添加加密后的解壳数据 System.arraycopy(payloadArray, 0, newdex, unShellDexLen, payloadLen);//再在dex内容后面拷贝apk的内容

3>、在文件的末尾追加源程序Apk的长度

//添加解壳数据长度 System.arraycopy(intToByte(payloadLen), 0, newdex, totalLen-4, 4);//最后4为长度

//修改DEX file size文件头 fixFileSizeHeader(newdex); //修改DEX SHA1 文件头 fixSHA1Header(newdex); //修改DEX CheckSum文件头 fixCheckSumHeader(newdex);

具体修改可以参照之前说的文件头格式，修改指定位置的字节值即可。

这里我们还需要两个输入文件：

1>、源Apk文件：ForceApkObj.apk

2>、脱壳程序的Dex文件：ForceApkObj.dex

那么第一个文件我们都知道，就是上面的源程序编译之后的Apk文件，那么第二个文件我们怎么得到呢？这个就是我们要讲到的第三个项目：脱壳程序项目，他是一个Android项目，我们在编译之后，能够得到他的classes.dex文件，然后修改一下名称就可。

3、脱壳项目：ReforceApk

在讲解这个项目之前，我们先来了解一下这个脱壳项目的工作：

1>、通过反射置换android.app.ActivityThread 中的mClassLoader为加载解密出APK的DexClassLoader，该DexClassLoader一方面加载了源程序、另一方面以原mClassLoader为父节点，这就保证了即加载了源程序又没有放弃原先加载的资源与系统代码。

关于这部分内容，不了解的同学可以看一下ActivityThread.java的源码:

或者直接看一下这篇文章：

http://blog.csdn.net/jiangwei0910410003/article/details/48104455

如何得到系统加载Apk的类加载器，然后我们怎么将加载进来的Apk运行起来等问题都在这篇文章中说到了。

2>、找到源程序的Application，通过反射建立并运行。

这里需要注意的是，我们现在是加载一个完整的Apk,让他运行起来，那么我们知道一个Apk运行的时候都是有一个Application对象的，这个也是一个程序运行之后的全局类。所以我们必须找到解密之后的源Apk的Application类，运行的他的onCreate方法，这样源Apk才开始他的运行生命周期。这里我们如何得到源Apk的Application的类呢？这个我们后面会说道。使用meta标签进行设置。

下面来看一下整体的流程图：

所以我们看到这里还需要一个核心的技术就是动态加载。关于动态加载技术，不了解的同学可以看这篇文章：

http://blog.csdn.net/jiangwei0910410003/article/details/48104581

下面来看一下代码：

package com.example.reforceapk; import java.io.BufferedInputStream; import java.io.ByteArrayInputStream; import java.io.ByteArrayOutputStream; import java.io.DataInputStream; import java.io.File; import java.io.FileInputStream; import java.io.FileOutputStream; import java.io.IOException; import java.lang.ref.WeakReference; import java.lang.reflect.Method; import java.util.ArrayList; import java.util.HashMap; import java.util.Iterator; import java.util.zip.ZipEntry; import java.util.zip.ZipInputStream; import android.app.Application; import android.app.Instrumentation; import android.content.Context; import android.content.pm.ApplicationInfo; import android.content.pm.PackageManager; import android.content.pm.PackageManager.NameNotFoundException; import android.content.res.AssetManager; import android.content.res.Resources; import android.content.res.Resources.Theme; import android.os.Bundle; import android.util.ArrayMap; import android.util.Log; import dalvik.system.DexClassLoader; public class ProxyApplication extends Application{  private static final String appkey = "APPLICATION_CLASS_NAME";  private String apkFileName;  private String odexPath;  private String libPath;  //这是context 赋值  @Override  protected void attachBaseContext(Context base) {   super.attachBaseContext(base);   try {    //创建两个文件夹payload_odex，payload_lib 私有的，可写的文件目录    File odex = this.getDir("payload_odex", MODE_PRIVATE);    File libs = this.getDir("payload_lib", MODE_PRIVATE);    odexPath = odex.getAbsolutePath();    libPath = libs.getAbsolutePath();    apkFileName = odex.getAbsolutePath() + "/payload.apk";    File dexFile = new File(apkFileName);    Log.i("demo", "apk size:"+dexFile.length());    if (!dexFile.exists())    {     dexFile.createNewFile();  //在payload_odex文件夹内，创建payload.apk     // 读取程序classes.dex文件     byte[] dexdata = this.readDexFileFromApk();     // 分离出解壳后的apk文件已用于动态加载     this.splitPayLoadFromDex(dexdata);    }    // 配置动态加载环境    Object currentActivityThread = RefInvoke.invokeStaticMethod(      "android.app.ActivityThread", "currentActivityThread",      new Class[] {}, new Object[] {});//获取主线程对象 http://blog.csdn.net/myarrow/article/details/14223493    String packageName = this.getPackageName();//当前apk的包名    //下面两句不是太理解    ArrayMap mPackages = (ArrayMap) RefInvoke.getFieldOjbect(      "android.app.ActivityThread", currentActivityThread,      "mPackages");    WeakReference wr = (WeakReference) mPackages.get(packageName);    //创建被加壳apk的DexClassLoader对象  加载apk内的类和本地代码（c/c++代码）    DexClassLoader dLoader = new DexClassLoader(apkFileName, odexPath,      libPath, (ClassLoader) RefInvoke.getFieldOjbect(        "android.app.LoadedApk", wr.get(), "mClassLoader"));    //base.getClassLoader(); 是不是就等同于 (ClassLoader) RefInvoke.getFieldOjbect()? 有空验证下//?    //把当前进程的DexClassLoader 设置成了被加壳apk的DexClassLoader  ----有点c++中进程环境的意思~~    RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.LoadedApk", "mClassLoader",      wr.get(), dLoader);    Log.i("demo","classloader:"+dLoader);    try{     Object actObj = dLoader.loadClass("com.example.forceapkobj.MainActivity");     Log.i("demo", "actObj:"+actObj);    }catch(Exception e){     Log.i("demo", "activity:"+Log.getStackTraceString(e));    }   } catch (Exception e) {    Log.i("demo", "error:"+Log.getStackTraceString(e));    e.printStackTrace();   }  }  @Override  public void onCreate() {   {    //loadResources(apkFileName);    Log.i("demo", "onCreate");    // 如果源应用配置有Appliction对象，则替换为源应用Applicaiton，以便不影响源程序逻辑。    String appClassName = null;    try {     ApplicationInfo ai = this.getPackageManager()       .getApplicationInfo(this.getPackageName(),         PackageManager.GET_META_DATA);     Bundle bundle = ai.metaData;     if (bundle != null && bundle.containsKey("APPLICATION_CLASS_NAME")) {      appClassName = bundle.getString("APPLICATION_CLASS_NAME");//className 是配置在xml文件中的。     } else {      Log.i("demo", "have no application class name");      return;     }    } catch (NameNotFoundException e) {     Log.i("demo", "error:"+Log.getStackTraceString(e));     e.printStackTrace();    }    //有值的话调用该Applicaiton    Object currentActivityThread = RefInvoke.invokeStaticMethod(      "android.app.ActivityThread", "currentActivityThread",      new Class[] {}, new Object[] {});    Object mBoundApplication = RefInvoke.getFieldOjbect(      "android.app.ActivityThread", currentActivityThread,      "mBoundApplication");    Object loadedApkInfo = RefInvoke.getFieldOjbect(      "android.app.ActivityThread$AppBindData",      mBoundApplication, "info");    //把当前进程的mApplication 设置成了null    RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.LoadedApk", "mApplication",      loadedApkInfo, null);    Object oldApplication = RefInvoke.getFieldOjbect(      "android.app.ActivityThread", currentActivityThread,      "mInitialApplication");    //http://www.codeceo.com/article/android-context.html    ArrayList<Application> mAllApplications = (ArrayList<Application>) RefInvoke      .getFieldOjbect("android.app.ActivityThread",        currentActivityThread, "mAllApplications");    mAllApplications.remove(oldApplication);//删除oldApplication    ApplicationInfo appinfo_In_LoadedApk = (ApplicationInfo) RefInvoke      .getFieldOjbect("android.app.LoadedApk", loadedApkInfo,        "mApplicationInfo");    ApplicationInfo appinfo_In_AppBindData = (ApplicationInfo) RefInvoke      .getFieldOjbect("android.app.ActivityThread$AppBindData",        mBoundApplication, "appInfo");    appinfo_In_LoadedApk.className = appClassName;    appinfo_In_AppBindData.className = appClassName;    Application app = (Application) RefInvoke.invokeMethod(      "android.app.LoadedApk", "makeApplication", loadedApkInfo,      new Class[] { boolean.class, Instrumentation.class },      new Object[] { false, null });//执行 makeApplication（false,null）    RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.ActivityThread",      "mInitialApplication", currentActivityThread, app);    ArrayMap mProviderMap = (ArrayMap) RefInvoke.getFieldOjbect(      "android.app.ActivityThread", currentActivityThread,      "mProviderMap");    Iterator it = mProviderMap.values().iterator();    while (it.hasNext()) {     Object providerClientRecord = it.next();     Object localProvider = RefInvoke.getFieldOjbect(       "android.app.ActivityThread$ProviderClientRecord",       providerClientRecord, "mLocalProvider");     RefInvoke.setFieldOjbect("android.content.ContentProvider",       "mContext", localProvider, app);    }    Log.i("demo", "app:"+app);    app.onCreate();   }  }  /**   * 释放被加壳的apk文件，so文件   * @param data   * @throws IOException   */  private void splitPayLoadFromDex(byte[] apkdata) throws IOException {   int ablen = apkdata.length;   //取被加壳apk的长度   这里的长度取值，对应加壳时长度的赋值都可以做些简化   byte[] dexlen = new byte[4];   System.arraycopy(apkdata, ablen - 4, dexlen, 0, 4);   ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(dexlen);   DataInputStream in = new DataInputStream(bais);   int readInt = in.readInt();   System.out.println(Integer.toHexString(readInt));   byte[] newdex = new byte[readInt];   //把被加壳apk内容拷贝到newdex中   System.arraycopy(apkdata, ablen - 4 - readInt, newdex, 0, readInt);   //这里应该加上对于apk的解密操作，若加壳是加密处理的话   //?   //对源程序Apk进行解密   newdex = decrypt(newdex);   //写入apk文件      File file = new File(apkFileName);   try {    FileOutputStream localFileOutputStream = new FileOutputStream(file);    localFileOutputStream.write(newdex);    localFileOutputStream.close();   } catch (IOException localIOException) {    throw new RuntimeException(localIOException);   }   //分析被加壳的apk文件   ZipInputStream localZipInputStream = new ZipInputStream(     new BufferedInputStream(new FileInputStream(file)));   while (true) {    ZipEntry localZipEntry = localZipInputStream.getNextEntry();//不了解这个是否也遍历子目录，看样子应该是遍历的    if (localZipEntry == null) {     localZipInputStream.close();     break;    }    //取出被加壳apk用到的so文件，放到 libPath中（data/data/包名/payload_lib)    String name = localZipEntry.getName();    if (name.startsWith("lib/") && name.endsWith(".so")) {     File storeFile = new File(libPath + "/"       + name.substring(name.lastIndexOf('/')));     storeFile.createNewFile();     FileOutputStream fos = new FileOutputStream(storeFile);     byte[] arrayOfByte = new byte[1024];     while (true) {      int i = localZipInputStream.read(arrayOfByte);      if (i == -1)       break;      fos.write(arrayOfByte, 0, i);     }     fos.flush();     fos.close();    }    localZipInputStream.closeEntry();   }   localZipInputStream.close();  }  /**   * 从apk包里面获取dex文件内容（byte）   * @return   * @throws IOException   */  private byte[] readDexFileFromApk() throws IOException {   ByteArrayOutputStream dexByteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();   ZipInputStream localZipInputStream = new ZipInputStream(     new BufferedInputStream(new FileInputStream(       this.getApplicationInfo().sourceDir)));   while (true) {    ZipEntry localZipEntry = localZipInputStream.getNextEntry();    if (localZipEntry == null) {     localZipInputStream.close();     break;    }    if (localZipEntry.getName().equals("classes.dex")) {     byte[] arrayOfByte = new byte[1024];     while (true) {      int i = localZipInputStream.read(arrayOfByte);      if (i == -1)       break;      dexByteArrayOutputStream.write(arrayOfByte, 0, i);     }    }    localZipInputStream.closeEntry();   }   localZipInputStream.close();   return dexByteArrayOutputStream.toByteArray();  }  // //直接返回数据，读者可以添加自己解密方法  private byte[] decrypt(byte[] srcdata) {   for(int i=0;i<srcdata.length;i++){    srcdata[i] = (byte)(0xFF ^ srcdata[i]);   }   return srcdata;  }  //以下是加载资源  protected AssetManager mAssetManager;//资源管理器    protected Resources mResources;//资源    protected Theme mTheme;//主题    protected void loadResources(String dexPath) {     try {      AssetManager assetManager = AssetManager.class.newInstance();      Method addAssetPath = assetManager.getClass().getMethod("addAssetPath", String.class);      addAssetPath.invoke(assetManager, dexPath);      mAssetManager = assetManager;     } catch (Exception e) {      Log.i("inject", "loadResource error:"+Log.getStackTraceString(e));    e.printStackTrace();     }     Resources superRes = super.getResources();     superRes.getDisplayMetrics();     superRes.getConfiguration();     mResources = new Resources(mAssetManager, superRes.getDisplayMetrics(),superRes.getConfiguration());     mTheme = mResources.newTheme();     mTheme.setTo(super.getTheme());  }    @Override    public AssetManager getAssets() {     return mAssetManager == null ? super.getAssets() : mAssetManager;    }    @Override    public Resources getResources() {     return mResources == null ? super.getResources() : mResources;    }    @Override    public Theme getTheme() {     return mTheme == null ? super.getTheme() : mTheme;    }  } 

首先我们来看一下具体步骤的代码实现：

1>、得到脱壳Apk中的dex文件，然后从这个文件中得到源程序Apk.进行解密，然后加载

//这是context 赋值 @Override protected void attachBaseContext(Context base) {  super.attachBaseContext(base);  try {   //创建两个文件夹payload_odex，payload_lib 私有的，可写的文件目录   File odex = this.getDir("payload_odex", MODE_PRIVATE);   File libs = this.getDir("payload_lib", MODE_PRIVATE);   odexPath = odex.getAbsolutePath();   libPath = libs.getAbsolutePath();   apkFileName = odex.getAbsolutePath() + "/payload.apk";   File dexFile = new File(apkFileName);   Log.i("demo", "apk size:"+dexFile.length());   if (!dexFile.exists())   {    dexFile.createNewFile();  //在payload_odex文件夹内，创建payload.apk    // 读取程序classes.dex文件    byte[] dexdata = this.readDexFileFromApk();     // 分离出解壳后的apk文件已用于动态加载    this.splitPayLoadFromDex(dexdata);   }   // 配置动态加载环境   Object currentActivityThread = RefInvoke.invokeStaticMethod(     "android.app.ActivityThread", "currentActivityThread",     new Class[] {}, new Object[] {});//获取主线程对象 http://blog.csdn.net/myarrow/article/details/14223493   String packageName = this.getPackageName();//当前apk的包名   //下面两句不是太理解   ArrayMap mPackages = (ArrayMap) RefInvoke.getFieldOjbect(     "android.app.ActivityThread", currentActivityThread,     "mPackages");   WeakReference wr = (WeakReference) mPackages.get(packageName);   //创建被加壳apk的DexClassLoader对象  加载apk内的类和本地代码（c/c++代码）   DexClassLoader dLoader = new DexClassLoader(apkFileName, odexPath,     libPath, (ClassLoader) RefInvoke.getFieldOjbect(       "android.app.LoadedApk", wr.get(), "mClassLoader"));   //base.getClassLoader(); 是不是就等同于 (ClassLoader) RefInvoke.getFieldOjbect()? 有空验证下//?   //把当前进程的DexClassLoader 设置成了被加壳apk的DexClassLoader  ----有点c++中进程环境的意思~~   RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.LoadedApk", "mClassLoader",     wr.get(), dLoader);    Log.i("demo","classloader:"+dLoader);    try{    Object actObj = dLoader.loadClass("com.example.forceapkobj.MainActivity");    Log.i("demo", "actObj:"+actObj);   }catch(Exception e){    Log.i("demo", "activity:"+Log.getStackTraceString(e));   }    } catch (Exception e) {   Log.i("demo", "error:"+Log.getStackTraceString(e));   e.printStackTrace();  } }

这个方法，他在Application的onCreate方法执行前就会执行了，那么我们的工作就需要在这里进行

1)、从脱壳程序Apk中找到源程序Apk,并且进行解密操作

//创建两个文件夹payload_odex，payload_lib 私有的，可写的文件目录 File odex = this.getDir("payload_odex", MODE_PRIVATE); File libs = this.getDir("payload_lib", MODE_PRIVATE); odexPath = odex.getAbsolutePath(); libPath = libs.getAbsolutePath(); apkFileName = odex.getAbsolutePath() + "/payload.apk"; File dexFile = new File(apkFileName); Log.i("demo", "apk size:"+dexFile.length()); if (!dexFile.exists()) {  dexFile.createNewFile();  //在payload_odex文件夹内，创建payload.apk  // 读取程序classes.dex文件  byte[] dexdata = this.readDexFileFromApk();   // 分离出解壳后的apk文件已用于动态加载  this.splitPayLoadFromDex(dexdata); }

这个脱壳解密操作一定要和我们之前的加壳以及加密操作对应，不然就会出现Dex加载错误问题

A) 从Apk中获取到Dex文件

/**  * 从apk包里面获取dex文件内容（byte）  * @return  * @throws IOException  */ private byte[] readDexFileFromApk() throws IOException {  ByteArrayOutputStream dexByteArrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();  ZipInputStream localZipInputStream = new ZipInputStream(    new BufferedInputStream(new FileInputStream(      this.getApplicationInfo().sourceDir)));  while (true) {   ZipEntry localZipEntry = localZipInputStream.getNextEntry();   if (localZipEntry == null) {    localZipInputStream.close();    break;   }   if (localZipEntry.getName().equals("classes.dex")) {    byte[] arrayOfByte = new byte[1024];    while (true) {     int i = localZipInputStream.read(arrayOfByte);     if (i == -1)      break;     dexByteArrayOutputStream.write(arrayOfByte, 0, i);    }   }   localZipInputStream.closeEntry();  }  localZipInputStream.close();  return dexByteArrayOutputStream.toByteArray(); }

其实就是解压Apk文件，直接得到dex文件即可

B) 从脱壳Dex中得到源Apk文件

/**  * 释放被加壳的apk文件，so文件  * @param data  * @throws IOException  */ private void splitPayLoadFromDex(byte[] apkdata) throws IOException {  int ablen = apkdata.length;  //取被加壳apk的长度   这里的长度取值，对应加壳时长度的赋值都可以做些简化  byte[] dexlen = new byte[4];  System.arraycopy(apkdata, ablen - 4, dexlen, 0, 4);  ByteArrayInputStream bais = new ByteArrayInputStream(dexlen);  DataInputStream in = new DataInputStream(bais);  int readInt = in.readInt();  System.out.println(Integer.toHexString(readInt));  byte[] newdex = new byte[readInt];  //把被加壳apk内容拷贝到newdex中  System.arraycopy(apkdata, ablen - 4 - readInt, newdex, 0, readInt);  //这里应该加上对于apk的解密操作，若加壳是加密处理的话  //?    //对源程序Apk进行解密  newdex = decrypt(newdex);    //写入apk文件     File file = new File(apkFileName);  try {   FileOutputStream localFileOutputStream = new FileOutputStream(file);   localFileOutputStream.write(newdex);   localFileOutputStream.close();  } catch (IOException localIOException) {   throw new RuntimeException(localIOException);  }    //分析被加壳的apk文件  ZipInputStream localZipInputStream = new ZipInputStream(    new BufferedInputStream(new FileInputStream(file)));  while (true) {   ZipEntry localZipEntry = localZipInputStream.getNextEntry();//不了解这个是否也遍历子目录，看样子应该是遍历的   if (localZipEntry == null) {    localZipInputStream.close();    break;   }   //取出被加壳apk用到的so文件，放到 libPath中（data/data/包名/payload_lib)   String name = localZipEntry.getName();   if (name.startsWith("lib/") && name.endsWith(".so")) {    File storeFile = new File(libPath + "/"      + name.substring(name.lastIndexOf('/')));    storeFile.createNewFile();    FileOutputStream fos = new FileOutputStream(storeFile);    byte[] arrayOfByte = new byte[1024];    while (true) {     int i = localZipInputStream.read(arrayOfByte);     if (i == -1)      break;     fos.write(arrayOfByte, 0, i);    }    fos.flush();    fos.close();   }   localZipInputStream.closeEntry();  }  localZipInputStream.close();   }

C) 解密源程序Apk

////直接返回数据，读者可以添加自己解密方法 private byte[] decrypt(byte[] srcdata) {  for(int i=0;i<srcdata.length;i++){   srcdata[i] = (byte)(0xFF ^ srcdata[i]);  }  return srcdata; }

这个解密算法和加密算法是一致的

2>、加载解密之后的源程序Apk

//配置动态加载环境 Object currentActivityThread = RefInvoke.invokeStaticMethod(   "android.app.ActivityThread", "currentActivityThread",   new Class[] {}, new Object[] {});//获取主线程对象 http://blog.csdn.net/myarrow/article/details/14223493 String packageName = this.getPackageName();//当前apk的包名 //下面两句不是太理解 ArrayMap mPackages = (ArrayMap) RefInvoke.getFieldOjbect(   "android.app.ActivityThread", currentActivityThread,   "mPackages"); WeakReference wr = (WeakReference) mPackages.get(packageName); //创建被加壳apk的DexClassLoader对象  加载apk内的类和本地代码（c/c++代码） DexClassLoader dLoader = new DexClassLoader(apkFileName, odexPath,   libPath, (ClassLoader) RefInvoke.getFieldOjbect(     "android.app.LoadedApk", wr.get(), "mClassLoader")); //base.getClassLoader(); 是不是就等同于 (ClassLoader) RefInvoke.getFieldOjbect()? 有空验证下//? //把当前进程的DexClassLoader 设置成了被加壳apk的DexClassLoader  ----有点c++中进程环境的意思~~ RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.LoadedApk", "mClassLoader",   wr.get(), dLoader);  Log.i("demo","classloader:"+dLoader);  try{  Object actObj = dLoader.loadClass("com.example.forceapkobj.MainActivity");  Log.i("demo", "actObj:"+actObj); }catch(Exception e){  Log.i("demo", "activity:"+Log.getStackTraceString(e)); }

@Override public void onCreate() {  {   //loadResources(apkFileName);      Log.i("demo", "onCreate");   // 如果源应用配置有Appliction对象，则替换为源应用Applicaiton，以便不影响源程序逻辑。   String appClassName = null;   try {    ApplicationInfo ai = this.getPackageManager()      .getApplicationInfo(this.getPackageName(),        PackageManager.GET_META_DATA);    Bundle bundle = ai.metaData;    if (bundle != null && bundle.containsKey("APPLICATION_CLASS_NAME")) {     appClassName = bundle.getString("APPLICATION_CLASS_NAME");//className 是配置在xml文件中的。    } else {     Log.i("demo", "have no application class name");     return;    }   } catch (NameNotFoundException e) {    Log.i("demo", "error:"+Log.getStackTraceString(e));    e.printStackTrace();   }   //有值的话调用该Applicaiton   Object currentActivityThread = RefInvoke.invokeStaticMethod(     "android.app.ActivityThread", "currentActivityThread",     new Class[] {}, new Object[] {});   Object mBoundApplication = RefInvoke.getFieldOjbect(     "android.app.ActivityThread", currentActivityThread,     "mBoundApplication");   Object loadedApkInfo = RefInvoke.getFieldOjbect(     "android.app.ActivityThread$AppBindData",     mBoundApplication, "info");   //把当前进程的mApplication 设置成了null   RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.LoadedApk", "mApplication",     loadedApkInfo, null);   Object oldApplication = RefInvoke.getFieldOjbect(     "android.app.ActivityThread", currentActivityThread,     "mInitialApplication");   //http://www.codeceo.com/article/android-context.html   ArrayList<Application> mAllApplications = (ArrayList<Application>) RefInvoke     .getFieldOjbect("android.app.ActivityThread",       currentActivityThread, "mAllApplications");   mAllApplications.remove(oldApplication);//删除oldApplication      ApplicationInfo appinfo_In_LoadedApk = (ApplicationInfo) RefInvoke     .getFieldOjbect("android.app.LoadedApk", loadedApkInfo,       "mApplicationInfo");   ApplicationInfo appinfo_In_AppBindData = (ApplicationInfo) RefInvoke     .getFieldOjbect("android.app.ActivityThread$AppBindData",       mBoundApplication, "appInfo");   appinfo_In_LoadedApk.className = appClassName;   appinfo_In_AppBindData.className = appClassName;   Application app = (Application) RefInvoke.invokeMethod(     "android.app.LoadedApk", "makeApplication", loadedApkInfo,     new Class[] { boolean.class, Instrumentation.class },     new Object[] { false, null });//执行 makeApplication（false,null）   RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.ActivityThread",     "mInitialApplication", currentActivityThread, app);     ArrayMap mProviderMap = (ArrayMap) RefInvoke.getFieldOjbect(     "android.app.ActivityThread", currentActivityThread,     "mProviderMap");   Iterator it = mProviderMap.values().iterator();   while (it.hasNext()) {    Object providerClientRecord = it.next();    Object localProvider = RefInvoke.getFieldOjbect(      "android.app.ActivityThread$ProviderClientRecord",      providerClientRecord, "mLocalProvider");    RefInvoke.setFieldOjbect("android.content.ContentProvider",      "mContext", localProvider, app);   }      Log.i("demo", "app:"+app);      app.onCreate();  } }

直接在脱壳的Application中的onCreate方法中进行就可以了。这里我们还可以看到是通过AndroidManifest.xml中的meta标签获取源程序Apk中的Application对象的。

下面来看一下AndoridManifest.xml文件中的内容：

在这里我们定义了源程序Apk的Application类名。

项目下载： http://download.csdn.net/detail/jiangwei0910410003/9102741

四、运行程序

那么到这里我们就介绍完了，这三个项目的内容，下面就来看看如何运行吧：

运行步骤：

第一步：得到源程序Apk文件和脱壳程序的Dex文件

运行源程序和脱壳程序项目，之后得到这两个文件(记得将classes.dex文件改名ForceApkObj.dex)，然后使用加壳程序进行加壳：

这里的ForceApkObj.apk文件和ForceApkObj.dex文件是输入文件，输出的是classes.dex文件。

第二步：替换脱壳程序中的classes.dex文件

我们在第一步中得到加壳之后的classes.dex文件之后，并且我们在第一步运行脱壳项目的时候得到一个ReforceApk.apk文件，这时候我们使用解压缩软件进行替换：

第三步：我们在第二步的时候得到替换之后的ReforceApk.apk文件，这个文件因为被修改了，所以我们需要从新对他签名，不然运行也是报错的。

工具下载： http://download.csdn.net/detail/jiangwei0910410003/9102767

下载之后的工具需要用ReforeceApk.apk文件替换ReforceApk_des.apk文件，然后运行run.bat就可以得到签名之后的文件了。

run.bat文件的命令如下：

cd C:/Users/i/Desktop/forceapks
jarsigner -verbose -keystore forceapk -storepass 123456 -keypass 123456 -sigfile CERT -digestalg SHA1 -sigalg MD5withRSA -signedjar ReforceApk_des.apk ReforceApk.apk jiangwei
del ReforceApk.apk

这里最主要的命令就是中间的一条签名的命令,关于命令的参数说明如下：

jarsigner -verbose -keystore 签名文件 -storepass 密码  -keypass alias的密码 -sigfile CERT -digestalg SHA1 -sigalg MD5withRSA  签名后的文件 签名前的apk alias名称
eg:
jarsigner -verbose -keystore forceapk -storepass 123456 -keypass 123456 -sigfile CERT -digestalg SHA1 -sigalg MD5withRSA -signedjar ReforceApk_des.apk ReforceApk_src.apk jiangwei
签名文件的密码：123456
alais的密码：123456

所以这里我们在得到ReforceApk.apk文件的时候，需要签名，关于Eclipse中如何签名一个Apk的话，这里就不多说了，自己google一下吧：

那么通过上面的三个步骤之后我们得到一个签名之后的最终文件： ReforceApk_des.apk

我们安装这个Apk，然后运行，效果如下：

看到运行结果的那一瞬间，我们是多么的开心，多么的有成就感，但是这个过程中遇到的问题，是可想而知的。

我们这个时候再去反编译一下源程序Apk(这个文件是我们脱壳出来的payload.apk，看ReforeceApk中的代码，就知道他的位置了)

发现dex文件格式是不正确的。说明我们的加固是成功的。

五、遇到的问题

1、研究的过程中遇到签名不正确的地方，开始的时候，直接替换dex文件之后，就直接运行了Apk,但是总是提示签名不正确。

2、运行的过程中说找不到源程序中的Activity，这个问题其实我在动态加载的那篇文章中说道了，我们需要在脱壳程序中的AndroidManifest.xml中什么一下源程序中的Activiity：

六、技术要点

1、对Dex文件格式的了解

2、动态加载技术的深入掌握

3、Application的执行流程的了解

4、如何从Apk中得到Dex文件

5、如何从新签名一个Apk程序

七、综合概述

我们通过上面的过程可以看到，关于Apk加固的工作还是挺复杂的，涉及到的东西也挺多的，下面就在来总结一下吧：

1、加壳程序

任务：对源程序Apk进行加密，合并脱壳程序的Dex文件 ，然后输入一个加壳之后的Dex文件

语言：任何语言都可以，不限于Java语言

技术点：对Dex文件格式的解析

2、脱壳程序

任务：获取源程序Apk,进行解密，然后动态加载进来，运行程序

语言：Android项目(Java)

技术点：如何从Apk中获取Dex文件，动态加载Apk，使用反射运行Application

八、总结

Android中的Apk反编译可能是每个开发都会经历的事，但是在反编译的过程中，对于源程序的开发者来说那是不公平的，那么Apk加固也是应运而生，但是即使是这样，我们也还是做不到那么的安全，现在网上也是有很多文章在解析梆梆加固的原理了。而且有人破解成功了，那么加固还不是怎么安全。最后一句话：逆向和加固是一个永不停息的战争。

作者：jiangwei0910410003 发表于2015/9/13 13:58:55 原文链接

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