Java基础——–Java反编译

计算机软件反向工程（Reverse engineering）也称为计算机软件还原工程，是指通过对他人软件的目标程序（比如可执行程序）进行“逆向分析、研究”工作，以推导出他人的软件产品所使用的思路、原理、结构、算法、处理过程、运行方法等设计要素，某些特定情况下可能推导出源代码。反编译作为自己开发软件时的参考，或者直接用于自己的软件产品中

1.1 编程语言

在介绍编译和反编译之前，我们先来简单介绍下编程语言（Programming Language）。编程语言（Programming Language）分为低级语言（Low-level Language）和高级语言（High-level Language）。
机器语言（Machine Language）和汇编语言（Assembly Language）属于低级语言，直接用计算机指令编写程序。
而C、C++、Java、Python等属于高级语言，用语句（Statement）编写程序，语句是计算机指令的抽象表示。
举个例子，同样一个语句用C语言、汇编语言和机器语言分别表示如下：
计算机只能对数字做运算，符号、声音、图像在计算机内部都要用数字表示，指令也不例外，上表中的机器语言完全由十六进制数字组成。最早的程序员都是直接用机器语言编程，但是很麻烦，需要查大量的表格来确定每个数字表示什么意思，编写出来的程序很不直观，而且容易出错，于是有了汇编语言，把机器语言中一组一组的数字用助记符（Mnemonic）表示，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，也就把汇编语言翻译成了机器语言。

但是，汇编语言用起来同样比较复杂，后面，就衍生出了Java、C、C++等高级语言。

1.2 什么是编译

当我们写完一个HelloWorld.java文件后，我们可以使用javac HelloWorld.java命令来生成HelloWorld.class文件，这个class类型的文件是JVM可以识别的文件。通常我们认为这个过程叫做Java语言的编译。其实，class文件仍然不是机器能够识别的语言，因为机器只能识别机器语言，还需要JVM再将这种class文件类型字节码转换成机器可以识别的机器语言。

1.3 什么是反编译

反编译的过程与编译刚好相反，就是将已编译好的编程语言还原到未编译的状态，也就是找出程序语言的源代码。就是将机器看得懂的语言转换成程序员可以看得懂的语言。Java语言中的反编译一般指将class文件转换成java文件。

有了反编译工具，我们可以做很多事情，最主要的功能就是有了反编译工具，我们就能读得懂Java编译器生成的字节码。如果你想问读懂字节码有啥用，那么我可以很负责任的告诉你，好处大大的。比如我的博文几篇典型的原理性文章，都是通过反编译工具得到反编译后的代码分析得到的。如深入理解多线程（一）——Synchronized的实现原理、深度分析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、字符串型的具体实现细节、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，其中大部分内容都用到反编译工具来洞悉语法糖背后的原理。

二. 反编译的工具

本文主要介绍3个Java的反编译工具：javap、jad和cfr

2.1 javap

javap是jdk自带的一个工具，可以对代码反编译，也可以查看java编译器生成的字节码。javap和其他两个反编译工具最大的区别是他生成的文件并不是java文件，也不像其他两个工具生成代码那样更容易理解。拿一段简单的代码举例，如我们想分析Java 7中的switch是如何支持String的，我们先有以下可以编译通过的源代码：

我个人的理解，javap并没有将字节码反编译成java文件，而是生成了一种我们可以看得懂字节码。其实javap生成的文件仍然是字节码，只是程序员可以稍微看得懂一些。如果你对字节码有所掌握，还是可以看得懂以上的代码的。其实就是把String转成hashcode，然后进行比较。

个人认为，一般情况下我们会用到javap命令的时候不多，一般只有在真的需要看字节码的时候才会用到。但是字节码中间暴露的东西是最全的，你肯定有机会用到，比如我在分析synchronized的原理的时候就有是用到javap。通过javap生成的字节码，我发现synchronized底层依赖了ACC_SYNCHRONIZED标记和monitorenter、monitorexit两个指令来实现同步。

2.2 jad

2.3 CFR

CFR还有很多其他参数，均用于不同场景，读者可以使用java -jar cfr_0_125.jar –help进行了解。这里不逐一介绍了。

三. eclipse安装Java反编译插件

在实际的开发中几乎都会使用到一些框架来辅助项目的开发工作，对于一些框架的代码我们总怀有一些好奇之心，想一探究竟，有源码当然更好了，对于有些JAR包中的代码我们就需要利用反编译工具来看一下了，下面是我常使用的一种安装Java反编译工具的方法，操作比较简单。

1） Eclipse的版本信息

2） Help——Eclipse Marketplace

3-1）输入 Decompiler 搜索并安装此插件

3-2）输入反编译搜索并安装此插件（有好多好玩的插件，不妨尝试玩一玩）

4）这里有几种不同的反编译插件工具的选择，可以先都选上，然后尝试一下，看看那个更好玩

5）没得选，不接受，就不能继续玩了

6）当然要继续了

7）好啦！反编译插件安装完成了，重启Eclipse之后就能玩了，那就Yes吧！

8）想看一下反编译插件安装后的设置选项 Window——Preferences

9）下图为Eclipse Class Decompiler的首选项页面，可以选择缺省的反编译器工具，并进行反编译器的基本设置。

缺省的反编译工具为JD-Core，JD-Core更为先进一些，支持泛型、Enum、注解等JDK1.5以后才有的新语法。

方法三：常按住Ctrl键，然后点击类 || 接口 || 方法名，即可进入源码。（我比较喜欢这种操作方式）

11）插件提供了系统菜单，工具栏，当打开了插件提供的类反编译查看器后，会激活菜单和工具栏选项，可以方便的进行首选项配置，切换反编译工具重新反编译，以及导出反编译结果。

四. 防止反编译

如何防止反编译？我们都知道Java是一种解析型语言，这就决定Java文件编译后不是机器码，而是一个字节码文件，也就是CLASS文件。而这样的文件是存在规律的，经过反编译工具是可以还原回来的。

由于我们有工具可以对Class文件进行反编译，所以，对开发人员来说，如何保护Java程序就变成了一个非常重要的挑战。但是，魔高一尺、道高一丈。当然有对应的技术可以应对反编译咯。但是，这里还是要说明一点，和网络安全的防护一样，无论做出多少努力，其实都只是提高攻击者的成本而已。无法彻底防治。

典型的应对策略有以下几种：

        隔离Java程序
        让用户接触不到你的Class文件
        对Class文件进行加密
        提到激活成功教程难度
        代码混淆
        将代码转换成功能上等价，但是难于阅读和理解的形式

下面是《Nokia中Short数组转换算法》类中Main函数的ByteCode：

其源代码是：short [] pixels = parseImage(“/ef1s.png”);

1，首先要添加一个参数为Exception类型的函数，例如这样。

 public static void Fake(Exception e) { e.toString(); }

一定要有e.toString();，因为要防止你的混淆器把无用的代码过滤。

2，然后在每个类中调用这个函数，放在try…catch(Exception e)..中的catch里面，例如：

 try { ... } catch (Exception e) { Fake(e); }

1，同样的，我们定义一个类，这个类叫做AntiCrack.。名字好像有点大。。。代码如下：

public class AntiCrack { private AntiCrack() { } public static Throwable Fake(Throwable throwable, Throwable throwable1) { try { throwable.getClass().getMethod("initCause", new Class[] { java.lang.Throwable.class }).invoke(throwable, new Object[] { throwable1 }); } catch(Exception exception) { } return throwable; } }

2，同样的，我们在catch里面调用该函数。例如如下。

 try { //your code here } catch(IOException ioexception) { IllegalArgumentException illegalargumentexception = new IllegalArgumentException(ioexception.toString()); AntiCrack.fake(illegalargumentexception, ioexception); throw illegalargumentexception; }

或者也可以这样

public class AntiException extends Exception { public AntiException() { } public AntiException(String s) { super(s); } public AntiException(String s, Throwable throwable) { super(s); AntiCrack.fake(this, throwable); } }

然后在你的程序里面

try { } catch(IoException e) { throw new AntiException(ioexception.toString(), ioexception); }

当采用以上方式后，任何类只要调用了该函数，生成的class反编译后出错，得不到结果。
Decafe、FrontEnd和YingJAD，反编译时都有exception，然后无法进行下去。大家可以多测试变得反编译工具。建议推荐用第二个方法。

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吾欲之南海，一瓶一钵足矣…

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