{转}关于:Java 类文件的内部情况课程详析

科技创造 发布于 2015/07/24 11:07
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      没有比发现一个错误,却没有源代码就不能修改更令人沮丧的了。正是这个原因导致了 Java 反编译器的出现,它可以把编译后的字节码完全转回成源代码。尽管代码反编译器不只是针对 Java 语言,但它从来没有象在 Java 开发人员中那样被公开地或广泛地使用。
      与反编译针锋相对的是模糊处理。假设反编译人员能很容易从编译后的代码中设法得到源代码,那么要保护您的代码和有价值的技术秘密就不是那么简单了。随着 Java 反编译器的普遍使用, Java 模糊处理器也同样被普及,它的作用就好像放一块烟幕在您的代码前面。反编译和模糊处理在商业开发领域中引起了一场争论 -- 争论中的大部分都集中在了 Java 语言上。
      在本文中,我将让您了解代码反编译和模糊处理的具体过程,讨论在这两种技术之后的理论问题,同时简要地谈到它们在商业编程领域中所引起的争论。我还将介绍一些比较有名的反编译器和模糊处理器(有商业的,也有开放源代码的),并随着文章的深入使用它们来创建一些实例。
什么是反编译?      反编译是一个将目标代码转换成源代码的过程。这应该很清楚了,因为编译是一个将源代码转换成目标代码的过程。但什么是目标代码呢?大体上的定义是:目标代码是一种用语言表示的代码,这种语言能通过实机或虚拟机直接执行。对于象 C 这样的语言,目标代码通常运行在硬件 CPU 上,而 Java 目标代码通常运行在虚拟机上。
反编译是困难的      正如以上所描述的,反编译听上去比较简单,但它实际上是非常困难的 -- 从本质上说,它所包含的是根据小规模、低层次的行为来推断大规模、高层次的行为。为了对此有个直观的理解,我们把一个计算机程序看作是一个复杂的公司组织结构。高层管理人员向他们的下属下达类似“最大程度地提高技术生产能力”的命令,下属们再把这些命令转变成更具体的行动,例如安装新的 XML 数据库。
        作为该公司的新雇员,您可能会问下属他或她在做些什么,并得到回答,“我在安装新的 XML 数据库。”从这句话中,您不可能推断出其最终目的是最大程度地提高技术生产能力。毕竟,最终目标不尽相同,例如可能是分离供应链或累积消费者的数据。
       然而,如果属于好奇心特强的那类人,您可能会再多问几个问题,并让公司中不同级别的下属回答您的问题。最后,当把所有的答案汇总后,您可能会猜到企业更大的目标是最大程度地提高技术生产能力。
      如果您把计算机程序的工作方式看作类似一个公司的组织结构,那么对于为什么反编译代码不是无关紧要的,以上的这个比方就会给你一个直接的感受。从比较理论化的角度来看,这儿要引用在该领域的杰出研究员 Cristina Cifuentes 对反编译过程的描述:
      任何一个二进制改造工程都需要对存储在二进制文件中的代码进行反汇编。从理论上说,分离 von Neumann 上的数据和代码就好象停机问题,因此完全的静态翻译是不可能的。然而,实际上可以使用不同技术来提高可被静态翻译的代码的所占比例,或者采取可在运行中被使用的动态翻译技术。 --"Binary Reengineering of Distributed Object Technology"(请参阅参考资料
      把目标代码转换成源代码并不是反编译时碰到的唯一问题。一个 Java 类文件潜在包含了一些不同类型的信息。知道类文件中可能包含了哪类信息对于了解您如何利用该信息以及对于信息作何种处理都是很重要的。这其实就是 Java 反汇编器所要做的。

反汇编一个类文件      Java 类文件的真正二进制格式不是很重要。重要的是知道在那些字节中包含了哪些不同种类的信息。到了这一步,我们将利用多数 JDK 都带有的一个工具 -- javap。 javap 是一个 Java 代码反汇编器,它和反编译器是不同的。反汇编器把机器可读格式的目标代码(如清单 1 所示)转换成人们可读的代码(如清单 2 所示)。
清单 1. 一个类文件的原始内容0000000 feca beba 0300 2d00 4200 0008 081f 34000000020 0008 073f 2c00 0007 0735 3600 0007 07370000040 3800 0007 0a39 0400 1500 000a 0007 0a150000060 0800 1600 000a 0008 0a17 0800 1800 0009...
清单 2. javap 的输出结果Local variables for method void priv(int)      Foo this  pc=0, length=35, slot=0      int argument  pc=0, length=35, slot=1Method void main(java.lang.String[])      0 new #4       3 invokespecial #10       6 return
      请注意,清单 2 所示的并不是源代码。该清单的第一部分列出了方法的局部变量;第二部分是汇编代码,它也是人们可读的目标代码。
一个类文件中的元素      javap 被用来反汇编或解包一个类文件。这里简要列出了可以通过使用 javap 进行反汇编的 Java 类文件所包含的信息:

  • 成员变量。每个类文件中包含了对应于该类每个数据成员的所有名称信息和类型信息。
  • 经过反汇编后的方法。类的每一个方法都是由一串虚拟机指令来表示的,并附带它的类型签名。
  • 行号。每个方法中的每个节被映射到源代码行,在可能的情况下,源代码行来生成节。这使得实时系统和调试器能够为在运行状态的程序提供堆栈跟踪。
  • 局部变量名一旦方法被编译了,这个方法的局部变量就不太需要名称了,但是能通过对 javac 编译器使用 -g 选项来包含它们。这也使得实时系统和调试器能帮助您。

既然对 Java 类文件的内部情况已有所了解,那么下一篇如何让我们看,如何能转换这些信息来达到我们的目的。那么有想了解如何防止反编译的小伙伴,小编在此推荐一个相关防护教程:
友情推荐爱加密:关于某社交app的安全分析 简单介绍下app防止反编译的方法

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