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admin 2019-05-16 阅读:283

编程言语

在介绍编译和反编译之前,咱们先来简略介绍下编程言语(Programming Language)。编程言语(Programming Language)分为低级言语(Low-level Language)和高档言语(High-level Language)。

机器言语(Machine Language)和汇编言语(Assembly Language)归于低级言语,直接用核算机指令编写程序。

而C、C++、Java、Python等归于高档言语,用句子(Statement)编写程序,句子是核算机指令的笼统表明。

举个比方,相同一个句子用C言语、汇编言语和机器言语别离表明如下:

核算机只能对数字做运算,符号、声响、图像在核算机内部都要用数字表明,指令也不破例,上表中的机器言语完全由十六进制数字组成。最早的程序员都是直接用机器言语编程,可是很费事,需求查许多的表格来确认每个数字表明什么意思,编写出来的程序很不直观,并且简略犯错,所以有了汇编言语,把机器言语中一组一组的数字用助记符(Mnemonic)表明,直接用这些助记符写出汇编程序,然后让汇编器(Assembler)去查表把助记符替换成数字,也就把汇编言语翻译成了机器言语。

可是,汇编言语用起来相同比较杂乱,后边,就衍生出了Java、C、C++等高档言语。

什么是编译

上面说到言语有两种,一种低级言语,一种高档言语。能够这样简略的了解:低级言语是核算机知道的言语、高档言语是程序员知道的言语。

那么怎么从高档言语转换成低级言语呢?这个进程其实便是编译。

从上面的比方还能够看出,C言语的句子和低级言语的指令之间不是简略的一一对应联系,一条a=b+1;句子要翻译成三条汇编或机器指令,这个进程称为编译(Compile),由编译器(Compiler)来完结,明显编译器的功用比汇编器要杂乱得多。用C言语编写的程序有必要经过编译转成机器指令才干被核算机履行,编译需求花一些时刻,这是用高档言语编程的一个缺陷,可是更多的是长处。首要,用C言语编程更简略,写出来的代码更紧凑,可读性更强,出了错也更简略改正。

将便于人编写、阅览、维护的高档核算机言语所写作的源代码程序,翻译为核算机能解读、运转的低阶机器言语的程序的进程便是编译。担任这一进程的处理的东西叫做编译器

现在咱们知道了什么是编译,也知道了什么是编译器。不同的言语都有自己的编译器,Java言语中担任编译的编译器是一个指令:javac

javac是收录于JDK中的Java言语编译器。该东西能够将后缀名为.java的源文件编译为后缀名为.class的能够运转于Java虚拟机的字节码。

当咱们写完一个HelloWorld.java文件后,咱们能够运用javac HelloWorld.java指令来生成HelloWorld.class文件,这个class类型的文件是JVM能够辨认的文件。一般咱们以为这个进程叫做Java言语的编译。其实,class文件依然不是机器能够辨认的言语,因为机器只能辨认机器言语,还需求JVM再将这种class文件类型字节码转换成机器能够辨认的机器言语。

什么是反编译

反编译的进程与编译刚好相反,便是将已编译好的编程言语复原到未编译的状况,也便是找出程序言语的源代码。便是将机器看得懂的言语转换成程序员能够看得懂的言语。Java言语中的反编译一般指将class文件转换成java文件。

有了反编译东西,咱们能够做许多工作,最首要的功用便是有了反编译东西,咱们就能读得懂Java编译器生成的字节码。假如你想问读懂字节码有啥用,那么我能够很担任任的通知你,优点大大的。比方我的博文几篇典型的原理性文章,都是经过反编译东西得到反编译后的代码剖析得到的。如深化了解多线程(一)——Synchronized的完成原理、深度剖析Java的枚举类型—-枚举的线程安全性及序列化问题、Java中的Switch对整型、字符型、字符串型的详细完成细节、Java的类型擦除等。我最近在GitChat写了一篇关于Java语法糖的文章,其间大部分内容都用到反编译东西来观察语法糖背面的原理。

Java反编译东西

本文首要介绍3个Java的反编译东西:javapjadcfr

javap

javap是jdk自带的一个东西,能够对代码反编译,也能够检查java编译器生成的字节码。javap和其他两个反编译东西最大的区别是他生成的文件并不是java文件,也不像其他两个东西生成代码那样更简略了解。拿一段简略的代码举例,如咱们想剖析Java 7中的switch是怎么支撑String的,咱们先有以下能够编译经过的源代码:

public class switchDemoString {
public static void main(String[] args) {
String str = "world";
switch (str) {
case "hello":
System.out.println("hello");
break;
case "world":
System.out.println("world");
break;
default:
break;
}
}
}

履行以下两个指令:

javac switchDemoString.java
javap -c switchDemoString.class

生成代码如下:

public class com.hollis.suguar.switchDemoString {
public com.hollis.suguar.switchDemoString();
Code:
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."":()V
4: return
public static void main(java.lang.String[]);
Code:
0: ldc #2 // String world
2: astore_1
3: aload_1
4: astore_2
5: iconst_m1
6: istore_3
7: aload_2
8: invokevirtual #3 // Method java/lang/String.hashCode:()I
11: lookupswitch { // 2
99162322: 36
113318802: 50
default: 61
}
36: aload_2
37: ldc #4 // String hello
39: invokevirtual #5 // Method java/lang/String.equals:(Ljava/lang/Object;)Z
42: ifeq 61
45: iconst_0
46: istore_3
47: goto 61
50: aload_2
51: ldc #2 // String world
53: invokevirtual #5 // Method java/lang/String.equals:(Ljava/lang/Object;)Z
56: ifeq 61
59: iconst_1
60: istore_3
61: iload_3
62: lookupswitch { // 2
0: 88
1: 99
default: 110
}
88: getstatic #6 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
91: ldc #4 // String hello
93: invokevirtual #7 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
96: goto 110
99: getstatic #6 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
102: ldc #2 // String world
104: invokevirtual #7 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
107: goto 110
110: return
}

我个人的了解,javap并没有将字节码反编译成java文件,而是生成了一种咱们能够看得懂字节码。其实javap生成的文件依然是字节码,仅仅程序员能够略微看得懂一些。假如你对字节码有所把握,仍是能够看得懂以上的代码的。其实便是把String转成hashcode,然后进行比较。

个人以为,一般情况下咱们会用到javap指令的时分不多,一般只需在真的需求看字节码的时分才会用到。可是字节码中心露出的东西是最全的,你必定有时机用到,比方我在剖析synchronized的原理的时分就有是用到javap。经过javap生成的字节码,我发现synchronized底层依靠了ACC_SYNCHRONIZED符号和monitorenter、monitorexit两个指令来完成同步。

jad

jad是一个比较不错的反编译东西,只需下载一个履行东西,就能够完成对class文件的反编译了。仍是上面的源代码,运用jad反编译后内容如下:

指令:jad switchDemoString.class

public class switchDemoString
{
public switchDemoString()
{
}
public static void main(String args[])
{
String str = "world";
String s;
switch((s = str).hashCode())
{
default:
break;
case 99162322:
if(s.equals("hello"))
System.out.println("hello");
break;
case 113318802:
if(s.equals("world"))
System.out.println("world");
break;
}
}
}

看,这个代码你必定看的懂,因为这不便是规范的java的源代码么。这个就很清楚的能够看到本来字符串的switch是经过equals()和hashCode()方法来完成的

可是,jad现已好久不更新了,在对Java7生成的字节码进行反编译时,偶然会呈现不支撑的问题,在对Java 8的lambda表达式反编译时就完全失利。

CFR

jad很好用,可是无法的是好久没更新了,所以只能用一款新的东西代替他,CFR是一个不错的挑选,比较jad来说,他的语法可能会略微杂乱一些,可是好在他能够work。

如,咱们运用cfr对刚刚的代码进行反编译。履行一下指令:

java -jar cfr_0_125.jar switchDemoString.class --decodestringswitch false

得到以下代码:

public class switchDemoString {
public static void main(String[] arrstring) {
String string;
String string2 = string = "world";
int n = -1;
switch (string2.hashCode()) {
case 99162322: {
if (!string2.equals("hello")) break;
n = 0;
break;
}
case 113318802: {
if (!string2.equals("world")) break;
n = 1;
}
}
switch (n) {
case 0: {
System.out.println("hello");
break;
}
case 1: {
System.out.println("world");
break;
}
}
}
}

经过这段代码也能得到字符串的switch是经过equals()和hashCode()方法来完成的定论。

比较Jad来说,CFR有许多参数,仍是刚刚的代码,假如咱们运用以下指令,输出成果就会不同:

java -jar cfr_0_125.jar switchDemoString.class
public class switchDemoString {
public static void main(String[] arrstring) {
String string;
switch (string = "world") {
case "hello": {
System.out.println("hello");
break;
}
case "world": {
System.out.println("world");
break;
}
}
}
}

所以--decodestringswitch表明关于switch支撑string的细节进行解码。相似的还有--decodeenumswitch、--decodefinally、--decodelambdas等。在我的关于语法糖的文章中,我运用--decodelambdas对lambda表达式警进行了反编译。 源码:

public static void main(String... args) {
List strList = ImmutableList.of("Hollis", "大众号:Hollis", "博客:www.hollischuang.com");
strList.forEach( s -> { System.out.println(s); } );
}

java -jar cfr_0_125.jar lambdaDemo.class --decodelambdas false反编译后代码:

public static /* varargs */ void main(String ... args) {
ImmutableList strList = ImmutableList.of((Object)"Hollis", (Object)"\\u516c\\u4f17\\u53f7\\uff1aHollis", (Object)"\\u535a\\u5ba2\\uff1awww.hollischuang.com");
strList.forEach((Consumer)LambdaMetafactory.metafactory(null, null, null, (Ljava/lang/Object;)V, lambda$main$0(java.lang.String ), (Ljava/lang/String;)V)());
}
private static /* synthetic */ void lambda$main$0(String s) {
System.out.println(s);
}

CFR还有许多其他参数,均用于不同场景,读者能够运用java -jar cfr_0_125.jar --help进行了解。这儿不逐个介绍了。

怎么避免反编译

因为咱们有东西能够对Class文件进行反编译,所以,对开发人员来说,怎么维护Java程序就变成了一个非常重要的应战。可是,魔高一尺、道高一丈。当然有对应的技能能够应对反编译咯。可是,这儿仍是要阐明一点,和网络安全的防护相同,不管做出多少尽力,其实都仅仅进步攻击者的本钱罢了。无法完全防治。

典型的应对战略有以下几种:

  • 阻隔Java程序
  • 让用户触摸不到你的Class文件
  • 对Class文件进行加密
  • 说到破解难度
  • 代码混杂
  • 将代码转换成功用上等价,可是难于阅览和了解的方式