用python一步步解剖dex文件(五)-odex格式

odex文件是dalvik虚拟机(android 5.0以前的版本),为了优化dex的使用(如提高查找类的速度,gc等)而实现的一种格式。

它针对特定手机,在应用安装的时候进行优化,不同手机的odex文件可能是不同的;所以dex是一种通用虚拟机执行格式,而odex则不是。

获取的方式如下: (真机需要root,我是直接用的虚拟设备)

存放目录: /data/dalvik-cache

获取命令: adb pull /data/dalvik-cache/data@app@com.hello.testmodifydex-2.apk@classes.dex ~/Desktop/classes.odex

本文对odex文件的分析代码:

https://github.com/callmejacob/dexfactory/tree/master/odex

总格式

odex的格式分为四部分,依次是:

1. 头部结构

2. dex原文件(有部分更改)

3. 依赖目录结构

4. 优化数据部分

头部结构

头部结构中,记录的剩余三部分的偏移量和字节总大小; 根据这个信息可以解析出其余部分。

头部结构

头部解析dex原文件

dex原文件

使用之前的DexInfo解析类,把[dex_off, dex_off+dex_size]部分的字节数组解析了。

dex解析

这个部分的dex文件能够正常解析,但其实已经被修改过了。

我们提取这一部分的字节数组后直接保存为新的dex文件,对比优化前的dex文件,发现有两部分发生了改变,数据分别定位在class_def段和code段。

对比class_def段

dex对比(class_def_section)

https://source.android.google.cn/devices/tech/dalvik/dex-format#access-flags

也就是说,这是dalvik虚拟机在优化dex时候加入的特有标志。

对比code段

dex对比(code_section)

解析后的code段信息对比如下:

dex指令对比

这里可以清楚的看到,code段的指令字节码部分被更改了,总大小不变。

依赖目录结构

这个部分记录了一些校验信息和一个依赖文件的列表。

依赖目录结构

这个列表中的每一项包含了依赖项的路径信息和对应文件的sha1值。

依赖目录子结构

解析如下:

依赖目录解码

优化数据部分

这一部分包含一个chunk列表,其中chunk只有三种类型,以end为结束,如下:

chunk块类型和描述

每个chunk段的前8个字节记录了[type, size]信息,紧接着就是chunk的数据信息。

chunk块总解析

chunk块(class_lookup)

类索引块的主要作用是能够通过它快速查找到类的信息。

它的前8个字节,记录了[total_size, item_size]信息,就是该chunk块占用的总字节数和子项列表的总个数。

chunk块(class_lookup)

这个子项列表中的每一项,就包含着对类信息的快速索引记录,如hash值,名称偏移量,类定义偏移量。

class_lookup子项

虚拟机查找类的时候,会通过类名形成一个hash数值,然后通过hash数值快速的碰撞检测,获取到助记信息(name_off, class_def_off),达到快速找到类的目的。

chunk块(register_map)

这个块的主要作用是记录了所有函数的指令数据中,相关寄存器是否引用对象的状态信息。

垃圾回收机制,会利用到以上的信息,快速的定位对象的被引用情况。

那么它的结构也是相应的,要包含所有类的所有函数的所有指令的寄存器映射状态。(其中指令需要gc安全点的)

这里就是三重结构: class列表 ---> method列表 --> 指令列表

register_map总结构:

前4个字节表示列表总个数item_size;

接着是一个偏移表,大小为item_size,每一项的数值代表类信息项的偏移;

最后就是类信息列表,大小也是item_size。

chunk块(寄存器映射)

类信息项

前4个字节是总个数item_size;

接着是一个函数信息项的列表,个数为item_size。

register_class_item

函数信息项

这里涉及的信息其实有两个,一个是指令字节数组的总个数,一个是寄存器的总个数。

根据上面的两个个数信息,决定寄存器映射表信息的记录方式,比如能用一个字节的就用一个字节表示,最多不超过2个字节。

这个结构中的第一个字节表示格式信息,这个格式就决定了记录指令索引时用一个字节还是两个;

第二个字节表示记录寄存器状态需要的字节数,因为每一位记录一个寄存器是否为对象应用的状态,所以8个以内就可以用一个字节表示,8个以上就必须用2个字节了。

第三和第四个字节,记录了总映射信息的个数,表示为item_size。

最后就是映射信息的列表。

register_method_item

其中上述的指令格式枚举如下:

format

最后这个结构,就是函数中每一个寄存器映射项的结构。

它的第一部分表示当前指令的索引号,根据之前的format格式决定是占用一个字节还是两个。

第二部分就是寄存器的状态,根据之前的reg_width决定是占用一个字节还是两个。

寄存器映射子结构

测试程序

测试程序

打印头部信息

odex-header

打印依赖目录信息

odex-deps

打印优化数据信息

chunk块(class_look_up)

odex-class-lookup

chunk块(end)

chunk(end)

参考文章:

https://www.aliyun.com/jiaocheng/58726.html

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