apk是安卓工程打包的最终形式，将apk安装到手机或者模拟器上就可以使用APP。反编译apk则是将该安卓工程的源码、资源文件等内容破解出来进行分析。客户端QA可能会遇到的问题是，本地测试包与正式发布的apk包之间可能存在差异（debug与release）。如果能够进行最终上线前的apk反编译，一方面可以校验apk是否有遗漏的Jar包或者资源文件，另一方面也可以简要核对本版本apk的基本信息是否正确。可加入产品上线前最终上线清单确认的环节中。本文主要介绍了apk反编译的基本原理和主要方法，最后介绍了目前比较成熟的反编译工具。
一、APK反编译基本原理
1.APK分析
apk文件的本质是压缩文件，我们将apk文件修改后缀名为zip或者rar等，可以直接解压缩查看apk文件夹。下图即为一个基本的apk文件夹结构图。
我们简要看下每个文件夹和文件里都有什么内容：
- assets文件夹：原始资源文件夹，对应着Android工程的assets文件夹，一般用于存放原始的图片、txt、css等资源文件。
- lib：存放应用需要的引用第三方SDK的so库。比如一些底层实现的图片处理、音视频处理、数据加密的库等。而该文件夹下有时会多一个层级，这是根据不同CPU 型号而划分的，如 ARM，ARM-v7a，x86等。
- META-INF：保存apk签名信息，保证apk的完整性和安全性。
- res：资源文件夹，其中的资源文件包括了布局(layout)，常量值(values)，颜色值(colors)，尺寸值(dimens)，字符串(strings)，自定义样式(styles)等。
- AndroidManifest.xml文件：全局配置文件，里面包含了版本信息、activity、broadcasts等基本配置。不过这里的是二进制的xml文件，无法直接查看，需要反编译后才能查看。
- classes.dex文件：这是安卓代码的核心部分,，dex是在Dalvik虚拟机上可以执行的文件。这里有classes.dex和classes2.dex两个文件，说明工程的方法数较多，进行了dex拆分。
- resources.arsc文件：记录资源文件和资源id的映射关系。
直接查看apk压缩文件，只有assets可以直接查看，我们可以校验其中是否已加入必需的资源文件。但是对于版本的基本情况、所需的JAR包等都是无法直接查看的，需要进行apk反编译处理。了解apk的反编译原理，需要从apk打包原理讲起。
2.从APK打包讲起
使用IDE进行安卓开发，便捷的打包调试使得打包的很多细节都忽略了，安卓官网给出了apk打包的基本流程图，图中红框是我对打包流程几个主要模块的划分：
我们从中梳理出apk打包的基本流程模块如下：
- 资源处理
这一过程中主要使用appt工具进行资源文件的处理，分析AndroidManifest.xml中的资源文件，生成R.java和resources.arsc文件；aidl工具负责处理aidl文件，生成对应的java接口文件。 - 代码编译
将上一过程中产生的R.java、java接口文件以及工程源代码一起通过Java Compiler编译成.class文件，打成Jar包（这部分可以加入代码混淆），然后与第三方库的Jar包一起通过dx工具转换成.dex文件。
通过apkbuilder工具将aapt生成的resources.arsc、classes.dex（可能多个）、其他的资源一块打包生成未经签名的apk文件。 - 添加签名
通过Jarsigner对生成的未签名的apk进行签名。
再通过zipalign对签名后的apk进行对其处理，使apk中所有资源文件距离文件起始偏移为4字节的整数倍，从而在通过内存映射访问apk文件时会更快。
3.APK反编译原理
通过回顾apk的打包原理，反编译要做的事情也就明了了。反编译要做的，一是要将apk里的dex文件转换成Jar包，再通过工具查看编译前的java源文件。二是通过工具查看apk里对应的AndroidManifest.xml、resources.arsc、res各布局文件等二进制文件。反编译所需要的工具主要有以下几个：
二、APK反编译实践
1.使用dex2jar将dex文件转换成Jar包
在Mac上下载的dex2jar-2.0.zip包直接解压缩即可，关键需要用到的文件是d2j-dex2jar.sh和d2j-dex2jar_invoke.sh，需要对这两个文件先添加可执行权限。然后将目标apk改为zip后缀，解压缩直接拿到其中的dex文件。在终端输入命令：
./d2j-dex2jar/d2j-dex2jar.sh classes.dex
注意要输入classes.dex的正确路径。
命令结束后会在当前目录下生成classed-dex2jar.jar文件。如下图所示：
ps:如果apk的方法数超过了65535，会生成多个dex文件，反编译的话需要对这多个dex文件均进行转换Jar包处理。
2.使用jd-gui将Jar包文件反编译成java源文件
jd-gui下载解压后，直接打开文件夹里面的JD-GUI，即可打开图形化界面。将我们上一个步骤生成的classes-dex2jar.jar直接拖动进入界面中，就可以看到反编译之后的源码结构了。
ps：这里有时候会看到诸如a.a.a、b等字母标示的包名、类名或者方法名，这是由于在某些apk打包的时候进行代码混淆导致的。使用反编译工具只能看到混淆之后的代码结构，真正未混淆前的源码还需要结合mapping.txt文件进行分析。mapping.txt文件里即标注出了代码混淆前后的文件名称对应关系。
3.使用apktool工具查看apk里的二进制文件
下载下来apktool并解压缩后，调用java命令执行，命令如下：
java -jar apktool.jar d yourApkName.apk
命令执行完后，会在当前目录下新增yourApkName文件夹，其中可以看到可读的AndroidManifest.xml、res目录下的各布局文件、assets文件夹等。
original文件夹是原始的AndroidManifest.xml文件，res文件夹是反编译出来的资源，smali文件夹是反编译出来的代码。注意，smali是有点类似于汇编的语法，是Android虚拟机所使用的寄存器语言。
三、其他APK反编译工具
以上是apk反编译常用的主要工具和方法，现在也有一些工具可以将这些反编译步骤全部集成起来，常用的有：
1.Android-classyshark
下载地址：https://github.com/google/android-classyshark/releases，下载下来之后是一个可执行的jar文件，在终端执行java -jar classyshark.jar即可打开图形化界面。在打开的图形操作界面中拖入待目标apk，即可展示出反编译之后的结果。
点击上方的“Methods count”还能看到各个类中具体的方法数。
2.Android Studio 2.2的APK Analyzer
Android Studio 2.2版本新增了APK Analyzer功能，使用方法很简单，只需要将目标apk拖入到Android Studio 2.2中即可。
功能十分强大，可以直接将APK全部反编译出来，在Android Studio界面上可以直接看到apk版本的信息，直接查看AndroidManifest.xml、R.java等文件。点击classes.dex可以直接查看反编译之后的代码结构。可以说是集合了apktool、dex2jar、jd-gui等反编译工具的全部功能，十分便捷。
上述是比较常见且较为成熟的apk反编译工具，但是稍有遗憾的是，以上工具均只能反编译至混淆后的代码，如何结合mapping.txt恢复成源代码，还没有发现比较好的工具。
四、结语
在日常安卓端产品测试过程中，曾经出现过的问题是本地测试打包与上线打包有差异，原因可能是开发误以为某些jar包和资源文件只是本地测试需要，上线不需要，也可能是本地测试打包与上线打包的build types不同，导致本地测试通过，而上线后出现了异常情况。这类问题测试的难点在于，待上线的apk包对于某些情况无法经过QA实时校验、缺少的jar包和资源文件并不会导致回归测试的功能异常等。为了避免这种问题，对于apk正式上线前的上线清单，可考虑加入待发布apk的反编译资源包确认。QA可仔细核验最终待发布的apk，可以通过反编译的手段进一步对apk进行分析，查看是否新增的jar包和资源文件、so文件等均没有遗漏，回归测试功能点也没有异常，才能正式上线。
总之，产品发布是一件需谨慎对待的事情，增加对待上线apk的反编译分析，一定程度上可以对产品质量做最后一道把关。
