Android安全与逆向之Dalvik虚拟机架构和如何执行程序以及JIT(即时编译)

简介: Android安全与逆向之Dalvik虚拟机架构和如何执行程序以及JIT(即时编译)

1、Dalvik虚拟机架构和Java虚拟机的架构不同

1、Java虚拟机基于栈结构,需要频繁从栈读取或写入数据,这个过程需要更多的指令与内存访问次数,会消耗cpu时间

2、Dalvik虚拟机基于寄存器,数据访问通过寄存器直接传递,比栈方式快。

public class Hello {

    public int foo(int a, int b) {

    return (a + b) * (a - b);

}



public static void main(String[] args) {

 Hello hello = new Hello();

 System.out.println(hello.foo(5, 3));

}

}


保存为Hello.java文件,打开终端执行

javac Hello.java 编译生存Hello.class文件

然后再执行 dx --dex --output=Hello.dex Hello.class 生存dex文件

javap -c -classpath .Hello 命令执行后得到下面代码:


public int foo(int, int);

Code:

0: iload_1

1: iload_2;

  2: iadd

  3: iload_1

  4: iload_2

  5: isub

  6: imul

  7: ireturn

使用dexdump.exe查看foo()函数的Dalvik字节码,执行下面命令

dexdump.exe -d Hello.dex

得到如下代码

  0000:add-int v0, v3, v4

  0002:sub-int v1, v3, v4

  0004:mul-int/2addr v0, v1

  0005:return v0


Java字节码分析:8个命令 8个字节,至于怎么压栈进栈就不详细讲了

Dalvik字节码分析:4条命令完成操作

代码指令减少,速度更快。

2、Dalvik虚拟机如何执行程序的

Android系统有Linux内核、函数库、Android运行时、应用程序框架和应用层组成。Dalvik虚拟机属于Android运行时环境

1.png

Android系统启动加载完成内核后,第一个执行的是init进程,init进程首要做的是设备初始化工作,然后读取inic.rc文件并启动系统中的重要的外部程序Zygote

Zygote是所有进程的孵化器,它启动会初始化Dalvik虚拟机,然后启动system_server并进入Zygote模式,通过socket等候命令,当执行一个Android应用程序时,system_server

进程通过socket方式发送命令给Zygote,Zygote收到命令后通过fork自身创建一个Dalvik虚拟机的实例来执行应用程序的入口函数,这样程序启动完成,流程图如下

2.png

Zygote提供3种创建进程的方法

1、fork(),创建一个Zygote进程

2、forkAndSpecialize()创建一个非Zygote进程

3、forSystemServer()创建一个系统服务进程

Zygote可以再fork()出其他进程,非Zygote进程不可以fork其它进程,而系统服务进程在终止后它的子进程也必须终止

当进程fork()成功之后,执行的工作就交给Dalvik虚拟机,Dalvik虚拟机首先通过loadClassfromDex()函数完成类的装载工作,每个类成功解析后会拥有一个classObject

类型的数据结构存储在运行时环境中,虚拟机使用gDvm.loadedClasses全局哈希表来存储与查询所有装载进来的类,然后字节码验证器是有那个dvmVerifyCodeFlow()函数对装入的daim进行

校验,然后虚拟机调用FindClass()函数查找并装载main方法类,随后调用dvmInterpret()函数初始化解释器并执行字节码流,过程如下


3.png

3.png

3、Dalvik虚拟机JIT(既时编译)


JIT(既时编译),又为动态编译,是一种通过运行时将字节码编译为机器猫的技术,让程序执行更快Android2.2以上

JIT包含2两字节码编译方式

1、method方式:以函数或方法为单位进行编译

2、trace方式:以trace为单位进行编译

trace方式解释:函数的有些路径在实际运行过程中很少被执行的,这部分代码为“冷路径”,而执行比较频繁的路径为“热路径”传统的method方式会编译整个方法的代码,这

会在“冷路径”上浪费很多编译世家,消耗内存,trace方式能快速获取“热路径”,更短时间和内存编译代码。


相关文章
|
4月前
|
Java 数据安全/隐私保护
一种优秀的虚拟机内存架构 - AQ
【8月更文挑战第8天】AQ虚拟机内存架构是一种创新设计,旨在提供高效、可靠及灵活的内存管理。它通过精细划分内存并采用智能分配策略,动态调整以适应应用需求。对于高内存消耗任务,AQ预留足够连续空间避免碎片化;引入内存压缩技术以增加可用空间;具备精准垃圾回收机制提高内存利用率;同时加强安全性与稳定性防止因内存错误导致的问题。总之,AQ通过先进技术提升了虚拟机性能与稳定性。
|
7月前
|
安全 前端开发 Java
【JVM】<Java虚拟机>JVM架构&各种**虚拟机
【1月更文挑战第26天】【JVM】<Java虚拟机>JVM架构&各种**虚拟机
|
7月前
|
NoSQL Java 应用服务中间件
跟着腾讯T4学架构:微服务+MySQL+Nginx+Redis+容器化+虚拟机
深入理解Java虚拟机》 但要想真的深入理解虚拟机一问肯定远远不够的,但是本文中分三部分对JVM有深入的解析。
|
7月前
|
架构师 Java 测试技术
阿里架构师的床头文案:深入理解Java虚拟机的权威指南PDF
Java语言的一个非常重要的特点就是与平台的无关性。而使用Java虚拟机是实现这一特点的关键。
|
存储 架构师 算法
收下我的膝盖!阿里架构师编写的668页Java虚拟机笔记真强
从Java诞生至今已有二十余年,基于虚拟机的技术屏蔽了底层环境的差异,一次编译,随处运行的思想促进了整个IT上层技术应用产生了翻天覆地的变化。Java作为服务端应用语言的首选,确实大大降低了学习和应用的门槛。
|
存储 数据可视化 Linux
【Docker】Docker容器与虚拟机的对比、三要素、架构和镜像加速器的详细讲解
【Docker】Docker容器与虚拟机的对比、三要素、架构和镜像加速器的详细讲解
3079 2
|
机器学习/深度学习 Ubuntu 算法
操作系统原理实验2:进程调度(在Ubuntu虚拟机gcc编译环境下
操作系统原理实验2:进程调度(在Ubuntu虚拟机gcc编译环境下
224 0
|
运维 关系型数据库 MySQL
【运维知识进阶篇】集群架构体系及虚拟机准备工作
【运维知识进阶篇】集群架构体系及虚拟机准备工作
166 0
|
存储 编解码 Android开发
如何使用 VMware 安装安卓虚拟机,如何配置虚拟机的网络和存储?
如何使用 VMware 安装安卓虚拟机,如何配置虚拟机的网络和存储?
1193 0