IO实战一：Apk加解密

背景

为什么要进行apk加密？答案是避免apk被有心人反编译，窃取公司重要技术和算法等。但是要给Apk加密要如何实现呢？首先我们需要知道Android整个Apk的打包流程，然后将加密的环节插入要其中的步骤中，加密完成后apk安装后要如何解密，这时候我们又要了解应用安装时apk是如何被加载运行。这一系列的问题都需要我们除了掌握IO知识外还要掌握如：类加载、热修复、反射、hook等知识。这里我们将借这个实战来检验学习效果。

一、Android的Apk打包流程

我们先来看看官方给的apk打包流程图

还是看不懂，那我们这样一步步解析来看呢？

 

整个apk打包流程被分成了如下七步：

• 1、打包资源文件，生成R.java文件

打包资源的工具是aapt（The Android Asset Packaing Tool），位于android-sdk/platform-tools目录下。在这个过程中，项目中的AndroidManifest.xml文件和布局文件XML都会编译，然后生成相应的R.java。

• 2、处理aidl文件，生成相应的Java文件

这一过程中使用到的工具是aidl（Android Interface Definition Language），即Android接口描述语言。位于android-sdk/platform-tools目录下。aidl工具解析接口定义文件然后生成相应的Java代码接口供程序调用。如果在项目没有使用到aidl文件，则可以跳过这一步。

• 3、编译项目源代码，生成class文件

项目中所有的Java代码，包括R.java和.aidl文件，都会变Java编译器（javac）编译成.class文件，生成的class文件位于工程中的bin/classes目录下。

• 4、转换所有的class文件，生成classes.dex文件

dx工具生成可供Android系统Dalvik虚拟机执行的classes.dex文件，该工具位于android-sdk/platform-tools 目录下。

任何第三方的libraries和.class文件都会被转换成.dex文件。dx工具的主要工作是将Java字节码转成成Dalvik字节码、压缩常量池、消除冗余信息等。

• 5、打包生成APK文件

所有没有编译的资源（如images等）、编译过的资源和.dex文件都会被apkbuilder工具打包到最终的.apk文件中。

打包的工具apkbuilder位于 android-sdk/tools目录下。apkbuilder为一个脚本文件，实际调用的是android-sdk/tools/lib/sdklib.jar文件中的com.android.sdklib.build.ApkbuilderMain类。

• 6、对APK文件进行签名

一旦APK文件生成，它必须被签名才能被安装在设备上。

在开发过程中，主要用到的就是两种签名的keystore。一种是用于调试的debug.keystore，它主要用于调试，在Eclipse或者Android Studio中直接run以后跑在手机上的就是使用的debug.keystore。另一种就是用于发布正式版本的keystore。

• 7、对签名后的APK文件进行对齐处理

如果你发布的apk是正式版的话，就必须对APK进行对齐处理，用到的工具是zipalign，它位于android-sdk/tools目录下。

对齐的主要过程是将APK包中所有的资源文件距离文件起始偏移为4字节整数倍，这样通过内存映射访问apk文件时的速度会更快。对齐的作用就是减少运行时内存的使用。

二、加密和解密方案

既然我们已经弄清了apk是如何打包的，那么将加密流程加到整个打包流程就相对清晰了。如下图

 什么?还是不懂呢？那来看看我们整个加密和解密方案呢？

 我们的思路如下：

1. 既然我们要加密，那么必然有解密，但是这个解密又必然是整个应用的一部分，但是连这部分都加密的话，那么系统就完全无法解析我们的应用，也就是完全无法安装了。所以我们需要将解密的部分提取出来单独作为一个module，且这个module是不能够被加密的。然后最好的解密时机就是首次启动应用的时候进行，所以Application自然成了我们负责解密的首选。那么是否意味着原apk中不能有这个module呢？答案是：错啦。原apk中同样要将这个解密module打包进去,否则原apk也无法编译通过啊。
2. 我们都知道，系统在加载类的时候都是从我们apk的dex文件中加载的。ClassLoader会去维护一个这样的dex文件数组（这个在前面的热修复章节有介绍过）。而我们要做的就是将原apk中的dex都加密，然后将解密部分的代码单独编程成dex文件（我们称这样的dex为壳dex）连带着加密的dex一起加到新apk中。这样新apk安装后系统就能够找到我们应用启动的入口Application了，不至于由于加密导致系统找不到应用程序入口。而在这个程序入口中我们要做的就是解密被加密的dex文件，然后