2：dex壳

加壳原理

根据上面的原理图，我们需要3个对象。

• 源Apk：需要加壳的apk。

• 壳Apk：将apk解密还原并执行。

• 加密工具：将源apk和壳dex进行组合成新的dex并且修正新的dex。

项目代码编写

IDE：Android Studio 4.1.3

Android版本：4.4+

项目源码：nisosaikou/AndroidDEX壳 - 码云 - 开源中国 (gitee.com)

编写源APK

• 自定义的一个Application类，让这个类继承Application，并且实现onCreate方法。

  

• 修改MainActivity.java的父类，使得MainActivity继承于Activity。将文本显示修改为运行的是源APK。

  

生成一个release版本apk，把这个apk保存起来。

编写壳APK

ProxyApplication.java

新建一个类叫ProxyApplication，继承于类Application。这个类用来解密原始的APK。

attachBaseContext()

• 把壳dex中包含的源apk释放出来。

• 把释放的apk进行解密。

• 把源apk中的lib目录中的文件复制到当前程序(壳)的路径下。

• 创建一个新的DexClassLoader，替换到父节点的DexClassLoader。

  DexClassLoader
  > 继承自BaseDexClassLoader，这个比较灵活，每个参数都可以自定义，我们一般用这个来加载自定义的apk/dex/jar文件。

onCreate()

• 加载源apk资源。

• 获取manifest.xml中记录的源apk的启动类名。

• 设置ActivityThread信息(android.app.ActivityThread->currentActivityThread)。

关于ActivityThread部分代码解释

ActivityThread功能

它管理应用进程的主线程的执行(相当于普通Java程序的main入口函数)，并根据AMS的要求（通过IApplicationThread接口，AMS为Client、ActivityThread.ApplicationThread为Server）负责调度和执行activities、broadcasts和其它操作。

在Android系统中，在默认情况下，一个应用程序内的各个组件(如Activity、BroadcastReceiver、Service)都会在同一个进程(Process)里执行，且由此进程的【主线程】负责执行。

在Android系统中，如果有特别指定(通过android:process)，也可以让特定组件在不同的进程中运行。无论组件在哪一个进程中运行，默认情况下，他们都由此进程的【主线程】负责执行。

【主线程】既要处理Activity组件的UI事件，又要处理Service后台服务工作，通常会忙不过来。为了解决此问题，主线程可以创建多个子线程来处理后台服务工作，而本身专心处理UI画面的事件。

【主线程】的主要责任：

• 快速处理UI事件。而且只有它才处理UI事件， 其它线程还不能存取UI画面上的对象(如TextView等)，此时， 主线程就叫做UI线程。基本上，Android希望UI线程能根据用户的要求做出快速响应，如果UI线程花太多时间处理后台的工作，当UI事件发生时，让用户等待时间超过5秒而未处理，Android系统就会给用户显示ANR提示信息。

• 只有UI线程才能执行View派生类的onDraw()函数。

• 快速处理Broadcast消息。【主线程】除了处理UI事件之外，还要处理Broadcast消息。所以在BroadcastReceiver的onReceive()函数中，不宜占用太长的时间，否则导致【主线程】无法处理其它的Broadcast消息或UI事件。如果占用时间超过10秒， Android系统就会给用户显示ANR提示信息。

注意事项：

• 尽量避免让【主线程】执行耗时的操作，让它能快速处理UI事件和Broadcast消息。

• BroadcastReceiver的子类都是无状态的，即每次启动时，才会创建其对象，然后调用它的onReceive()函数，当执行完onReceive()函数时，就立即删除此对象。由于每次调用其函数时，会重新创建一个新的对象，所以对象里的属性值，是无法让各函数所共享。
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类结构参考

• 调用currentActivityThread方法获取ActivityThread中的成员变量sCurrentActivityThread。

   复制代码 隐藏代码
  Object currentActivityThread = RefInvoke.invokeStaticMethod("android.app.ActivityThread", "currentActivityThread", new Class[] {}, new Object[] {});
  

  

• 获取sCurrentActivityThread中的mBoundApplication。

   复制代码 隐藏代码
  Object mBoundApplication = RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread", currentActivityThread, "mBoundApplication");
  

  

• 获取mBoundApplication中成员变量info。

   复制代码 隐藏代码
  Object loadedApkInfo = RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread$AppBindData", mBoundApplication, "info");
  

  

• 观察LoadedApk这个类，能发现一些重要的属性，这个下面会用到。

  

• 将info中的mApplication属性置空。

   复制代码 隐藏代码
  RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.LoadedApk", "mApplication", loadedApkInfo, null);
  

• 在sCurrentActivityThread下的链表mAllApplications中移除mInitialApplication。mInitialApplication存放初始化的应用(当前壳应用)，mAllApplications存放的是所有的应用。把当前的应用，从现有的应用中移除掉，然后再把新构建的加入到里面去。

   复制代码 隐藏代码
  Object oldApplication = RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread", currentActivityThread, "mInitialApplication");
  ArrayList<Application> mAllApplications = (ArrayList<Application>) RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread", currentActivityThread, "mAllApplications");
  mAllApplications.remove(oldApplication);
  

  

• 构造新的Application

   复制代码 隐藏代码
  ApplicationInfo appinfo_In_LoadedApk = (ApplicationInfo) RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.LoadedApk", loadedApkInfo, "mApplicationInfo");
  ApplicationInfo appinfo_In_AppBindData = (ApplicationInfo) RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread$AppBindData", mBoundApplication, "appInfo");
  appinfo_In_LoadedApk.className = srcAppClassName;
  appinfo_In_AppBindData.className = srcAppClassName;
  

   复制代码 隐藏代码
  Application app = (Application) RefInvoke.invokeMethod("android.app.LoadedApk", "makeApplication", loadedApkInfo, new Class[] { boolean.class, Instrumentation.class }, new Object[] { false, null });
  

  

   复制代码 隐藏代码
  RefInvoke.setFieldOjbect("android.app.ActivityThread", "mInitialApplication", currentActivityThread, app);
  

   复制代码 隐藏代码
  ArrayMap mProviderMap = (ArrayMap) RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread", currentActivityThread, "mProviderMap");
   
  Iterator it = mProviderMap.values().iterator();
  while (it.hasNext()) {
      Object providerClientRecord = it.next();
      Object localProvider = RefInvoke.getFieldOjbect("android.app.ActivityThread$ProviderClientRecord", providerClientRecord, "mLocalProvider");
      RefInvoke.setFieldOjbect("android.content.ContentProvider", "mContext", localProvider, app);
  }
  

  • 更新ContentProvider。

  • 替换mInitialApplication为刚刚创建的app。

  • 注册application(用LoadedApk中的makeApplication方法注册)。

  • 更新2处className。

• 执行新app的onCreate方法。

   复制代码 隐藏代码
  app.onCreate();
  

RefInvoke.java

Java反射调用的方法。

AndroidManifest.xml

关于资源的问题

到目前为止，源程序能够运行起来了，但是apk在运行的时候肯定会用到相关的资源，如布局文件等等，我们并没有介绍如何处理资源。

资源有2中大的处理方法。第一种是在壳dex解压出源apk时，把apk中的资源复制到现在程序下。第二种是替换壳apk中dex文件时，顺便用源apk中的资源文件替换到壳apk中。因为本文不重点讨论资源的处理问题，所以采用第二种方法，直接复制替换资源即可。

编写工具

将APK和壳DEX文件合并，生成一个新的DEX文件，并且校正新的DEX文件头。

加壳

• src.apk：源APK。

• des.apk：壳APK。

• DexFixed.jar：Dex工具。

• classes.dex：des.apk中的classes.dex。

• res：源APK中的文件夹。

• resources.arsc：源APK中的文件。

1. 用DEXFixed.jar工具把src.apk和classes.dex进行合并，生成一个新的Dex，替换到壳APK中。

   

2. 替换壳APK中的classes.dex、res、resources.arsc。

3. apk重新签名。

4. 正常运行。

   

总结

dex壳是比较基础的壳，只是将源APK加密后放入dex文件中，在运行时进行释放。我们只需要在壳程序解密出原始的APK运行后，在内存中把dexdump下来就可以了，我们也可以用frida框架进行脱壳。