Android安全学习笔记2-Dalvik虚拟机

最新推荐文章于 2024-07-27 00:13:14 发布

这个阶段我怎么睡得着啊

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本文详细介绍了Dalvik虚拟机的特点及其实现原理，包括其体积小、执行速度快、基于寄存器等特点，并通过代码示例对比了Dalvik与Java虚拟机的字节码差异。此外，还介绍了Dalvik虚拟机的执行流程。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

Dalvik虚拟机学习

一、Dalvik虚拟机特点：

1）体积小，占用内存小

2）使用DEX可执行文件，执行速度快

3）常量池32位，寻址类方法名、字段、常量更快

4）基于寄存器，并拥有完整的指令系统

5）提供对象生命周期、堆栈、线程、安全、异常、垃圾回收等重要功能

6）每个Android程序对应一个Dalvik虚拟机实例

与JAVA虚拟机的区别

1）Dalvik字节码与JAVA字节码的不同

2）dx工具对class文件中方法签名、常量池等进行压缩精简

实验

构造这样的代码：

public class Java_Dalvik_Byte_Code_Compare{
    public int foo(int a, int b){
        return (a+b)*(a-b);
    }
    public static void main(String[] args) {
        Java_Dalvik_Byte_Code_Compare first = new Java_Dalvik_Byte_Code_Compare();
        System.out.println(first.foo(5, 3));
    }
}

使用javac xxx.java 编译生成class文件
使用dx --dex --output=xxx.dex xxx.class 生成dex文件

使用javap -c xxx.class 反编译Java字节码

Compiled from "Java_Dalvik_Byte_Code_Compare.java"
public class Java_Dalvik_Byte_Code_Compare {
public Java_Dalvik_Byte_Code_Compare();
  Code:
     0: aload_0
     1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
     4: return

public int foo(int, int);
  Code:
     0: iload_1
     1: iload_2
     2: iadd
     3: iload_1
     4: iload_2
     5: isub
     6: imul
     7: ireturn

public static void main(java.lang.String[]);
  Code:
     0: new           #2                  // class Java_Dalvik_Byte_Code_Compare
     3: dup
     4: invokespecial #3                  // Method "<init>":()V
     7: astore_1
     8: getstatic     #4                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
    11: aload_1
    12: iconst_5
    13: iconst_3
    14: invokevirtual #5                  // Method foo:(II)I
    17: invokevirtual #6                  // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
    20: return
}

使用dexdump.exe -d xxx.dex 反编译dex文件

Processing '.\Java_Dalvik_Byte_Code_Compare.dex'...
Opened '.\Java_Dalvik_Byte_Code_Compare.dex', DEX version '035'
Class #0            -
  Class descriptor  : 'LJava_Dalvik_Byte_Code_Compare;'
  Access flags      : 0x0001 (PUBLIC)
  Superclass        : 'Ljava/lang/Object;'
  Interfaces        -
  Static fields     -
  Instance fields   -
  Direct methods    -
    #0              : (in LJava_Dalvik_Byte_Code_Compare;)
      name          : '<init>'
      type          : '()V'
      access        : 0x10001 (PUBLIC CONSTRUCTOR)
      code          -
      registers     : 1
      ins           : 1
      outs          : 1
      insns size    : 4 16-bit code units
00014c:                                        |[00014c] Java_Dalvik_Byte_Code_Compare.<init>:()V
00015c: 7010 0400 0000                         |0000: invoke-direct {v0}, Ljava/lang/Object;.<init>:()V // method@0004
000162: 0e00                                   |0003: return-void
      catches       : (none)
      positions     :
        0x0000 line=1
      locals        :
        0x0000 - 0x0004 reg=0 this LJava_Dalvik_Byte_Code_Compare;

    #1              : (in LJava_Dalvik_Byte_Code_Compare;)
      name          : 'main'
      type          : '([Ljava/lang/String;)V'
      access        : 0x0009 (PUBLIC STATIC)
      code          -
      registers     : 5
      ins           : 1
      outs          : 3
      insns size    : 17 16-bit code units
000164:                                        |[000164] Java_Dalvik_Byte_Code_Compare.main:([Ljava/lang/String;)V
000174: 2200 0100                              |0000: new-instance v0, LJava_Dalvik_Byte_Code_Compare; // type@0001
000178: 7010 0000 0000                         |0002: invoke-direct {v0}, LJava_Dalvik_Byte_Code_Compare;.<init>:()V // method@0000
00017e: 6201 0000                              |0005: sget-object v1, Ljava/lang/System;.out:Ljava/io/PrintStream; // field@0000
000182: 1252                                   |0007: const/4 v2, #int 5 // #5
000184: 1233                                   |0008: const/4 v3, #int 3 // #3
000186: 6e30 0100 2003                         |0009: invoke-virtual {v0, v2, v3}, LJava_Dalvik_Byte_Code_Compare;.foo:(II)I // method@0001
00018c: 0a00                                   |000c: move-result v0
00018e: 6e20 0300 0100                         |000d: invoke-virtual {v1, v0}, Ljava/io/PrintStream;.println:(I)V // method@0003
000194: 0e00                                   |0010: return-void
      catches       : (none)
      positions     :
        0x0000 line=6
        0x0005 line=7
        0x0010 line=8
      locals        :

  Virtual methods   -
    #0              : (in LJava_Dalvik_Byte_Code_Compare;)
      name          : 'foo'
      type          : '(II)I'
      access        : 0x0001 (PUBLIC)
      code          -
      registers     : 5
      ins           : 3
      outs          : 0
      insns size    : 6 16-bit code units
000198:                                        |[000198] Java_Dalvik_Byte_Code_Compare.foo:(II)I
0001a8: 9000 0304                              |0000: add-int v0, v3, v4
0001ac: 9101 0304                              |0002: sub-int v1, v3, v4
0001b0: b210                                   |0004: mul-int/2addr v0, v1
0001b2: 0f00                                   |0005: return v0
      catches       : (none)
      positions     :
        0x0000 line=3
      locals        :
        0x0000 - 0x0006 reg=2 this LJava_Dalvik_Byte_Code_Compare;

  source_file_idx   : 3 (Java_Dalvik_Byte_Code_Compare.java)

对比两边foo()函数的代码，可以很明显看出基于寄存器的Dalvik虚拟机执行步骤相较于基于栈的JVM精简了很多。

另外注意，Dalvik反编译的汇编中参数顺序与入栈顺序一致。

Dalvik虚拟机执行程序流程

Zygote

系统启动
init进程运行
读取inic.rc并启动重要孵化器进程Zygote
Zygote初始化Dalvik虚拟机
启动system_server并进入Zygote模式，通过socket等待命令
当执行应用程序时，system_server通过socket通知Zygote，Zygote立刻fork自身创建一个Dalvik虚拟机实例来执行目标程序的入口函数。

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