baksmali和smali源码分析(四)-创新互联

baksmali 首先执行的第一个main 函数

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Locale locale = new Locale("en", "US");
        Locale.setDefault(locale);

        CommandLineParser parser = new PosixParser();
        CommandLine commandLine;

        try {
            commandLine = parser.parse(options, args);
        } catch (ParseException ex) {
            usage();
            return;
        }

        baksmaliOptions options = new baksmaliOptions();

        boolean disassemble = true;              // 需要反编译
 
 				...
 				
 	//中间有一部分获取命令行参数的代码，暂时省略

        String[] remainingArgs = commandLine.getArgs();
        Option[] clOptions = commandLine.getOptions();

 				...


	//解析完成命令行参数
				
	//首先判断机器cpu的个数，确定多个cpu能够同时工作，以提高解析效率
        if (options.jobs <= 0) {
            options.jobs = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
            if (options.jobs > 6) {
                options.jobs = 6;
            }
        }


	//判断api的版本号，当大于17的时候，设置检测包的私有访问属性
        if (options.apiLevel >= 17) {
            options.checkPackagePrivateAccess = true;
        }

        String inputDexFileName = remainingArgs[0];

	//打开目标文件
        File dexFileFile = new File(inputDexFileName);
        if (!dexFileFile.exists()) {
            System.err.println("Can't find the file " + inputDexFileName);
            System.exit(1);
        }
				
				
        //Read in and parse the dex file
        DexBackedDexFile dexFile = DexFileFactory.loadDexFile(dexFileFile, options.apiLevel);    // 重点1 
        
				
  	//主要判断odex文件的一些代码，省略
  		  ...
  

	//反汇编dex文件，生成一个又一个的smali文件
        boolean errorOccurred = false;
        if (disassemble) {
            errorOccurred = !baksmali.disassembleDexFile(dexFile, options);           //  重点2
        }

        if (doDump) {
            if (dumpFileName == null) {
                dumpFileName = commandLine.getOptionValue(inputDexFileName + ".dump");
            }
            dump.dump(dexFile, dumpFileName, options.apiLevel);
        }

        if (errorOccurred) {
            System.exit(1);
        }
    }

关于main函数的分析主要有两点，需要重点研究一下，一个是

 //Read in and parse the dex file
DexBackedDexFile dexFile = DexFileFactory.loadDexFile(dexFileFile, options.apiLevel);    // 重点1

另外一个就是

errorOccurred = !baksmali.disassembleDexFile(dexFile, options);           //  重点2

我们首先看 DexFileFactory.loadDexFile(dexFileFile, options.apiLevel); 这个函数做了什么事情

  public static DexBackedDexFile loadDexFile(String path, int api) throws IOException {

    return loadDexFile(new File(path), new Opcodes(api));

  }

  其中 new Opcodes(api) 根据传入的api版本号 生成了 Opcodes 这个对象

  这个对象主要是将  dalvik 虚拟机所有的指令code 映射到 一张 hashmap中，索引是本身的指令名称

  比如 move-result-wide, if-ne ,invoke-static/range 这些指令，而结果是相应的枚举类，其实本身 Opcode 这个类将dalvik 虚拟机支持的指令进行了很好的代码诠释，在理解了整个代码框架以后，可以重点关注一下

  真正调用的 loadDexFile 函数如下：

    public static DexBackedDexFile loadDexFile(File dexFile, @Nonnull Opcodes opcodes) throws IOException {

	...
	//首先判断文件是否为一个压缩文件，如果是的话解压缩后提取dex文件进行解析
				
        InputStream inputStream = new BufferedInputStream(new FileInputStream(dexFile));

        try {
            return DexBackedDexFile.fromInputStream(opcodes, inputStream);             // 重点 1
        } catch (DexBackedDexFile.NotADexFile ex) {
            // just eat it
        }

     // Note: DexBackedDexFile.fromInputStream will reset inputStream back to the same position, if it fails

        try {
            return DexBackedOdexFile.fromInputStream(opcodes, inputStream);
        } catch (DexBackedOdexFile.NotAnOdexFile ex) {
            // just eat it
        }

        throw new ExceptionWithContext("%s is not an apk, dex file or odex file.", dexFile.getPath());
    }

我们依然跟着重点1 进入到 DexBackedDexFile.fromInputStream(opcodes, inputStream);  这个函数

    public static DexBackedDexFile fromInputStream(@Nonnull Opcodes opcodes, @Nonnull InputStream is)
            throws IOException {
        if (!is.markSupported()) {
            throw new IllegalArgumentException("InputStream must support mark");
        }
        is.mark(44);
        byte[] partialHeader = new byte[44];
        try {
            ByteStreams.readFully(is, partialHeader);
        } catch (EOFException ex) {
            throw new NotADexFile("File is too short");
        } finally {
            is.reset();
        }

	//验证一下魔幻数和dex文件头部
        verifyMagicAndByteOrder(partialHeader, 0);

        byte[] buf = ByteStreams.toByteArray(is);
        return new DexBackedDexFile(opcodes, buf, 0, false);   //继续跟踪下去
    }
    
    
    
    private DexBackedDexFile(Opcodes opcodes, @Nonnull byte[] buf, int offset, boolean verifyMagic) {
        super(buf);

        this.opcodes = opcodes;

        if (verifyMagic) {
            verifyMagicAndByteOrder(buf, offset);
        }

        stringCount = readSmallUint(HeaderItem.STRING_COUNT_OFFSET);
        stringStartOffset = readSmallUint(HeaderItem.STRING_START_OFFSET);
        typeCount = readSmallUint(HeaderItem.TYPE_COUNT_OFFSET);
        typeStartOffset = readSmallUint(HeaderItem.TYPE_START_OFFSET);
        protoCount = readSmallUint(HeaderItem.PROTO_COUNT_OFFSET);
        protoStartOffset = readSmallUint(HeaderItem.PROTO_START_OFFSET);
        fieldCount = readSmallUint(HeaderItem.FIELD_COUNT_OFFSET);
        fieldStartOffset = readSmallUint(HeaderItem.FIELD_START_OFFSET);
        methodCount = readSmallUint(HeaderItem.METHOD_COUNT_OFFSET);
        methodStartOffset = readSmallUint(HeaderItem.METHOD_START_OFFSET);
        classCount = readSmallUint(HeaderItem.CLASS_COUNT_OFFSET);
        classStartOffset = readSmallUint(HeaderItem.CLASS_START_OFFSET);
    }

  其实这个函数很简单，就是通过传入的文件流通过dex文件头找到了 dex 文件中的各个索引表的起始地址，索引数量等信息，然后返回一个实例对象给上层，以方便后面的调用

  注：这里需要对dex文件的格式有一定的了解，读者可以查阅相关的文档。

  分析完了

   DexBackedDexFile dexFile = DexFileFactory.loadDexFile(dexFileFile, options.apiLevel);

  这条语句，我们得到了 DexBackedDexFile 类的一个实例对象，这个对象里面包含什么东西，总结一下有以下内容

  <*>  private final Opcodes opcodes;  要解析dex文件的dalvik虚拟机的指令集合

  <*>  这个dex文件中各种索引的开始地址，索引个数等信息

     比如

                   private final int protoCount;

   private final int protoStartOffset;   

   这两个成员变量主要就是为后面的方法列表提供弹药，保存的是在这个dex文件中实现或者调用的方法信息的字段

   比如 你的dex里面有个这样的方法，

   int testcall(String test)

   那么在 这个表中一定有一个 IL  类型的函数原型，其中 I表示返回类型为 int,L 表示这个函数有一个参数，并且参数是一个对象类型

   具体是什么对象呢，在这个表中其实是根据偏移来保存对象的类型的，本身proto这个表中并不提供方法信息的，而是为方法提供函数调用原型，略为有点绕，不过习惯了就好。

  <*>  dex文件的文件流，以便再进行深入的查询

  ok，我们再回到main函数，看后面的一个关键调用

  errorOccurred = !baksmali.disassembleDexFile(dexFile, options);

  这个调用总体说来，就是完成了 将dex文件转换成一个一个smali文件的艰巨任务！

    public static boolean disassembleDexFile(DexFile dexFile, final baksmaliOptions options) {

	...
				
	//根据传入的文件夹路径创建文件夹
        File outputDirectoryFile = new File(options.outputDirectory);
        if (!outputDirectoryFile.exists()) {
            if (!outputDirectoryFile.mkdirs()) {
                System.err.println("Can't create the output directory " + options.outputDirectory);
                return false;
            }
        }


	//排序并生成dex文件中的所有 类定义实例到类定义的列表中
        //sort the classes, so that if we're on a case-insensitive file system and need to handle classes with file
        //name collisions, then we'll use the same name for each class, if the dex file goes through multiple
        //baksmali/smali cycles for some reason. If a class with a colliding name is added or removed, the filenames
        //may still change of course
        List classDefs = Ordering.natural().sortedCopy(dexFile.getClasses());   //  重点1 

        if (!options.noAccessorComments) {
            options.syntheticAccessorResolver = new SyntheticAccessorResolver(classDefs);
        }
				
	//生成文件的扩展名，为.smali
        final ClassFileNameHandler fileNameHandler = new ClassFileNameHandler(outputDirectoryFile, ".smali");

	//根据 options.jobs 的值来生成处理 smali文件的线程数量
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(options.jobs);
        List> tasks = Lists.newArrayList();

        for (final ClassDef classDef: classDefs) {
            tasks.add(executor.submit(new Callable() {
                @Override public Boolean call() throws Exception {
                    return disassembleClass(classDef, fileNameHandler, options);    //回调的解析函数，重点2
                }
            }));
        }

				...
    }

  可以看出来，这个函数主要做了这么几件事情

  <*>创建了要生成smali文件的文件夹目录

  <*>生成了解析dex文件所有的类实例

  <*>开启多线程运行的机制，以类为单位来生成一个又一个的 smali文件，当然文件的扩展名名.smali

  故事1

  List classDefs = Ordering.natural().sortedCopy(dexFile.getClasses());  //  重点1

  这个函数主要分为两部分

  dexFile.getClasses() 这个函数其实是调用的是 DexBackedDexFile  这个类的 getClasses 方法

  函数如下

    public Set getClasses() {
        return new FixedSizeSet() {
            @Nonnull
            @Override
            public DexBackedClassDef readItem(int index) {
                return new DexBackedClassDef(DexBackedDexFile.this, getClassDefItemOffset(index));
            }

            @Override
            public int size() {
                return classCount;
            }
        };
    }

  其实就是返回一个 new FixedSizeSet() 这个匿名类，然后

  Ordering.natural().sortedCopy(new FixedSizeSet()),这个方法会在内部调用到

  new FixedSizeSet() 这个类中的继承的两个方法 readItem 和 size，其中

  readItem 这个方法，根据传进来的index值来实例化 DexBackedClassDef 类，加入到

  List classDefs 这个列表中去

  我们再来看 这条语句

  return new DexBackedClassDef(DexBackedDexFile.this, getClassDefItemOffset(index));

    public int getClassDefItemOffset(int classIndex) {
        if (classIndex < 0 || classIndex >= classCount) {
            throw new InvalidItemIndex(classIndex, "Class index out of bounds: %d", classIndex);
        }
        return classStartOffset + classIndex*ClassDefItem.ITEM_SIZE;
    }

  很简单，就是从dex文件中找到 指定class的索引地址，dex文件中表示class的其实是个比较复杂的结构，需要好好理解一下，休息一下见下篇继续

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