从 Apk 提取代码到单独 dex

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从 Apk 提取代码到单独 dex

Android 中动态加载是指应用程序在运行时加载和执行 Dex 文件的过程，可以在运行时加载不同的代码或功能，而无需重新编译整个应用程序，动态加载 Dex 文件通常涉及以下步骤：

  • 创建 Dex 文件
    我们接触到的通常是 Android studio 等 IDE 工具将 Java 或 Kotlin 代码编译成 Dex 格式的字节码文件。
  • 将 Dex 文件打包到 APK 中
    Apk 就是一个压缩包，通常也是 IDE 将编译好的 Dex 文件打包到应用程序的 APK 文件中。
  • 运行时加载 Dex 文件
    当应用程序启动时，Android 系统会加载应用程序的代码。如果应用程序中包含 Dex 文件，系统会自动将其加载到内存中，以便应用程序可以执行其中的代码。
  • 执行 Dex 文件中的代码：
    一旦 Dex 文件被加载到内存中，应用程序就可以执行其中的代码。

通过动态加载 Dex 文件，可以实现更加灵活和可扩展的功能，可以编写插件或模块化的代码，并在运行时根据需要加载它们。DexClassLoader 是 Android 中的一个类加载器，用于动态加载包含 Dex 文件的 jar 或 apk 文件，它的工作原理大概是：加载 Dex 文件，DexClassLoader 会从指定的路径中读取 Dex 文件，并将其加载到内存中… …无序过多描述，我们知道它可以加载 dex 文件即可。

本文讲的如下图所示：

如何从 apk 中获取特定包名下的代码并保存到 dex 文件中，然后再把此 dex 放到 assets 目录下，最后重新打包成 APK。

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本次通过 Java 实现，最终产物是一个可执行的 Jar，使用方式如下所示：

java -jar xpluginJs.jar -mapping mapping.txt -apk 1.apk -dexname hello -pkg com.primer.pay.manager,com.primer.login.manager

意思是：
根据 mapping.txt 映射文件从 1.apk 安装包中提取所有 com.primer.pay.manager,com.primer.login.manager 包下的代码，将所提取代码写入 hello.dex 文件，hello.dex 文件将被放到包体内 assets 目录下。

/*** * 1、必须参数*      -mapping：安装包的映射文件*      -apk：待处理 apk 文件*      -dexname：处理后存放在 assets 目录下的 dex 文件名*      -pkg：需要提取的包名（混淆前的包名），多个包名用英文逗号分隔* * * 2、当前目录运行环境目录结构*      tools：内置工具（apktool、smali）*      xpluginJs.jar：主程序*      mapping.txt：映射文件*      1.apk：apk 文件*      output-dex2jar：中间产物输出目录*      output-dex2jar\apk-decode\dist\***.apk：最终产物*/

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0、线性执行

一图概述～
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    public void run() {System.err.println("=================== 1、Initializes the output directory");initOutPutDir();mDexConfig.setspecifyPkgSmailOutputPath(OUTPUT_PATH_SMAIL);System.err.println("=================== 2、Load the local mapping configuration");mObsMapping = loadMappingConfig(mDexConfig.getMappingFilePath());System.err.println("=================== 3、Gets a list of mapping names for the specified package name");List<String> specifyMappingPkgList = ObsMappingUtils.collectionSpecifyPkgMapping(mObsMapping,mDexConfig.getSpecifiyPkgList());System.err.println("=================== 4、Decompile Apk using apktool");String decodeOutPath = decodeApk(mDexConfig.getApkFilePath(), mDexConfig.getApkDecodeOutputDirname());mDexConfig.setApkDecodeOutputDirpath(decodeOutPath);System.err.println("=================== 5、Collects and moves the smail file under the specified package name");collectionAndMoveSpecifyPkgSmail(decodeOutPath, specifyMappingPkgList);System.err.println("=================== 6、Package the smali file as dex");String smailToDexPath = encodeSmailToDex(mDexConfig.getSpecifyPkgSmailOutputPath());if (CommUtil.isEmptyOrNoExists(smailToDexPath)) {throw new IllegalArgumentException("smailToDexPath is null");}System.err.println("\tsmailToDexPath: " + smailToDexPath);System.err.println("=================== 7、dex encryption");String encodeDexPath = encodeDex(mDexConfig.getEncodeDexFilename(), smailToDexPath);System.err.println("\tencodeDexPath: " + encodeDexPath);String decodeDexPath = decodeDex(mDexConfig.getEncodeDexFilename() + "-decode", encodeDexPath);System.err.println("\tencodeDexPath: " + decodeDexPath);System.err.println("=================== 8、copy dex encryption");boolean isCopy = copyDexToAssets(encodeDexPath, decodeOutPath);if (!isCopy) {throw new IllegalArgumentException("copy dex to assets error");}System.err.println("=================== 9、Apk compile back");String unsignApkFilePath = encodeApk(decodeOutPath);System.err.println("\t [Successfully~] unsignApkFilePath: " + unsignApkFilePath);}

1、参数解析

按格式解析参数，收集必要的信息，这里参数解析或许有漏洞，但你可以根据自己的想法写出更好的参数解析，避免因外部使用的多样化导致内部解析异常。

package com.primer;import java.util.Arrays;
import com.primer.bean.CmdArgs;public class Main {private static DexToolManager mDexToolManager;private static CmdArgs mCmdArgs;public static void main(String[] args) {mCmdArgs = parserArgs(args);initDexToolManager();}//解析 java -jar 传入的参数private static CmdArgs parserArgs(String[] args) {if (args == null || args.length == 0) {throw new IllegalArgumentException(" argument not be empty");}CmdArgs cmdArgs = new CmdArgs();String current;for (int i = 0; i < args.length; i++) {current = args[i];if (current.equals("-mapping")) {if (i + 1 >= args.length) {throw new IllegalArgumentException("-mapping args error");}cmdArgs.mappingPath = args[i + 1];} else if (current.equals("-apk")) {if (i + 1 >= args.length) {throw new IllegalArgumentException("-apk args error");}cmdArgs.apkPath = args[i + 1];} else if (current.equals("-dexname")) {if (i + 1 >= args.length) {throw new IllegalArgumentException("-dexname args error");}cmdArgs.encodeDexFilename = args[i + 1];} else if (current.equals("-pkg")) {if (i + 1 >= args.length) {throw new IllegalArgumentException("-pkg args error");}String str = args[i + 1];String[] pkgList = str.split(",");if (pkgList == null || pkgList.length == 0) {throw new IllegalArgumentException("args error");}cmdArgs.specifiyPkgList = Arrays.asList(pkgList);}}cmdArgs.checkArgument();return cmdArgs;}private static void initDexToolManager() {DexConfig dexConfig = new DexConfig.Builder().setApkFilePath(mCmdArgs.apkPath).setMappingFilePath(mCmdArgs.mappingPath).setSpecifyPkgList(mCmdArgs.specifiyPkgList).setEncodeDexFilename(mCmdArgs.encodeDexFilename).setApkDecodeOutputDirname("apk-decode").build();//简单得对参数是否有效做检查dexConfig.checkConfigIllegal();mDexToolManager = new DexToolManager();mDexToolManager.setDexConfig(dexConfig);mDexToolManager.run();}
}

2、准备工作目录

  • initOutPutDir：创建输出目录、清空输出目录残留的文件

如果让自己写删除目录及目录下的所有文件，很容易让我们想起了递归遍历，可以递归删除文件。

public void traversalFile(File dirFile, FileTraversal traversal) {if (dirFile == null) {return;}for (File file : dirFile.listFiles()) {if (file.isDirectory()) {traversalFile(file, traversal);traversal.processDir(file);} else {traversal.processFile(file);}}}//使用
traversalFile(outFile, new FileTraversal() {@Overridepublic void processFile(File file) {if (file.exists()) {file.delete();}}@Overridepublic void processDir(File file) {if (file.exists()) {file.delete();}}});

3、加载映射

  • loadMappingConfig：加载 mapping.txt 映射文件

我们知道 build/output/**/ release/mapping.txt 就是 Android 开启混淆打包生成的映射文件，就是根据该文件的格式进行解析，可以从中解析获取混淆前类的全限定名（包名+类名），当然也可以拿到混淆前后的方法名等信息。

com.opos.mobad.service.tasks.a -> com.opos.mobad.service.tasks.a:java.lang.String a -> ajava.io.FileFilter b -> bjava.util.HashMap getPayMap(android.content.Context,boolean,int) -> aboolean d(android.content.Context) -> djava.lang.String j(android.content.Context) -> j

根据映射文件我们可以这样简单写出解析存储数据的 bean 类及关系。

//一个映射文件包含很多类的映射
public class ObsMapping {private LinkedList<ClassObsMapping> obsMapping;//略
}//一个类包含类名映射、多个成员变量映射、多个方法的映射（我们没有使用到成员变量，所以可以不要）
public class ClassObsMapping {//类名映射private MappingItem classMapping;//方法映射private LinkedList<MappingItem> methodsMapping;//略
}//映射的基本元素是混淆前后的名称
public class MappingItem {//混淆前名称private String originalName;//混淆后名称private String mappingName;//略
}

4、确认提取目标

  • collectionSpecifyPkgMapping：根据 -pkg 参数列表指定的包名，从映射文件中收集混淆后的包名。

如 com.primer.manager.A -> com.android.manager.AA，那么收集的是 com.android.manager，最终返回的是混淆后的类的包名。

5、apk 反编译

  • decodeApk：利用 apktool 工具反编译

简单地封装 Runtime.getRuntime()，通过调用 runtime.exec(cmdline) 执行控制台命令，这里是通过控制台执行 bat 脚本，再由脚本执行 java 命令执行 apktool。

APKTOOL_BAT_PATH 指向的一个 bat 脚本路径：

:: 参数1-apktool  参数2-apk路径  参数3-输出路径  -f：强制覆盖
java -jar %1 d %2 -o %3 -f

/*** java -jar apktool_2.7.0.jar d [apk file] -o [out name]** @param inputApkPath* @param outDirName* @return*/private String decodeApk(String inputApkPath, String outDirName) {if (inputApkPath == null || inputApkPath.isEmpty()) {throw new IllegalArgumentException("inputApkPath is null");}String cmdline;String outApkPath = OUTPUT_PATH + File.separator + outDirName;StringBuilder sb = new StringBuilder();sb.append(APKTOOL_BAT_PATH).append(" ").append(APKTOOL_JAR_PATH).append(" ").append(inputApkPath).append(" ").append(outApkPath);if (sb.toString().contains("\\") && !sb.toString().contains("\\\\")) {cmdline = sb.toString().replace("\\", "\\\\");} else {cmdline = sb.toString();}System.out.println("decodeApk cmd: " + cmdline);CommUtil.executeCmdline(cmdline, false);return outApkPath;}

6、smali 收集

  • collectionAndMoveSpecifyPkgSmail：根据上述收集到的映射，在反编译目录下查找文件并存放到额外目录下。

通过递归遍历过了 smali 找到映射文件，再把目标文件已到指定目录待下一步处理。

    private void collectionAndMoveSpecifyPkgSmail(String path, List<String> specifyPkgList) {if (CommUtil.isEmptyOrNoExists(specifyPkgList)) {return;}traversalFile(new File(path), new FileTraversal() {@Overridepublic void processFile(File file) {if (file.getName().endsWith(".smali")) {SmailFile smailFile = splitClassPkgname(file.getAbsolutePath());if (!CommUtil.isEmptyOrNoExists(smailFile.pakcgeName)) {for (String pkg : specifyPkgList) {if (pkg.equals(smailFile.pakcgeName)) {moveAndDeleteTargetFile(file, smailFile);break;}}}}}@Overridepublic void processDir(File file) {}});}

public class SmailFile {//映射后的文件名（类名）public String filename;//映射后的包名，如 com.primer.managerpublic String pakcgeName;//映射后的包路径，如 com/primer/manager//因为提取到外部目录下也应该创建相同包名的目录，再不 smali 文件存放到该目录下，确保前后一致public String pakagePath;@Overridepublic String toString() {return "SmailFile: " + filename + ", " + pakcgeName + ", " + pakagePath;}
}

7、smali 打包

  • encodeSmailToDex：使用 smali.jar 把一组 smali 文件打包成 dex

这里有一点需要注意的是，最新版 smali.jar 打包参数是 assemble ，好像以前的包版本打包参数是 b。

:: java -jar smali.jar b out_directory -o output.dex
:: 参数1：smali.jar
:: 参数2：out_directory smali 文件目录
java -jar %1 assemble %2

8、dex 加密

  • encodeDex：对 dex 文件应用自己的加密算法

dex 文件本质上是一个二进制文件，二进制文件读取出来就是一组字节数组 byte[]，简单的对字节数组进行特殊操作（插入偏移量等）就是对文件的加密。

9、dex 加密文件放入包体

  • copyDexToAssets：如果你想把提取部分的代码 dex 后续通过动态加载方式执行，你可以重新把它打入包体的其他地方存储备用，也可以后续通过远程请求获取再加载等。

10、apk 打包

  • encodeApk：同样的，也是使用 apktool 工具

这里还是先调用 bat 脚本，再由 bat 执行 java 命令执行 apktool，你也可以以自己的方式处理。

java -jar apktool_2.7.0.jar b [apk decode file path]

:: 参数1-apktool  参数2-apk路径
java -jar %1 b %2

TODO：
当然，有了想法你可以做很多诸如此类的事情！

  • 你可以在 apk 打包完成功之后，完成重新签名
  • 等等等

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