Java 反编译工具的使用与对比分析(二)

简介: Java 反编译工具的使用与对比分析

JD-Core

GiHub 地址:https://github.com/java-decompiler/jd-core

JD-core 官方网址:https://java-decompiler.github.io/

JD-core 是一个的独立的 Java 库,可以用于 Java 的反编译,支持从 Java 1 至  Java 12 的字节码反编译,包括 Lambda 表达式、方式引用、默认方法等。知名的 JD-GUI 和 Eclipse 无缝集成反编译引擎就是 JD-core。JD-core 提供了一些反编译的核心功能,也提供了单独的 Class 反编译方法,但是如果你想在自己的代码中去直接反编译整个 JAR 包,还是需要一些改造的,如果是代码中有匿名函数,Lambda 等,虽然可以直接反编译,不过也需要额外考虑。

使用 JD-core

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.jd/jd-core -->
        <dependency>
            <groupId>org.jd</groupId>
            <artifactId>jd-core</artifactId>
            <version>1.1.3</version>
        </dependency>

为了可以反编译整个 JAR 包,使用的代码我做了一些简单改造,以便于最后一部分的对比测试,但是这个示例中没有考虑内部类,Lambda 等会编译出多个 Class 文件的情况,所以不能直接使用在生产中。

package com.wdbyte.decompiler;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;
import java.util.Enumeration;
import java.util.HashMap;
import java.util.jar.JarFile;
import java.util.zip.ZipEntry;
import java.util.zip.ZipFile;
import org.apache.commons.io.IOUtils;
import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
import org.jd.core.v1.ClassFileToJavaSourceDecompiler;
import org.jd.core.v1.api.loader.Loader;
import org.jd.core.v1.api.printer.Printer;
/**
 * @author https://github.com/niumoo
 * @date 2021/05/15
 */
public class JDCoreTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        JDCoreDecompiler jdCoreDecompiler = new JDCoreDecompiler();
        Long time = jdCoreDecompiler.decompiler("decompiler.jar","jd_output_jar");
        System.out.println(String.format("decompiler time: %dms", time));
    }
}
class JDCoreDecompiler{
    private ClassFileToJavaSourceDecompiler decompiler = new ClassFileToJavaSourceDecompiler();
    // 存放字节码
    private HashMap<String,byte[]> classByteMap = new HashMap<>();
    /**
     * 注意:没有考虑一个 Java 类编译出多个 Class 文件的情况。
     * 
     * @param source
     * @param target
     * @return
     * @throws Exception
     */
    public Long decompiler(String source,String target) throws Exception {
        long start = System.currentTimeMillis();
        // 解压
        archive(source);
        for (String className : classByteMap.keySet()) {
            String path = StringUtils.substringBeforeLast(className, "/");
            String name = StringUtils.substringAfterLast(className, "/");
            if (StringUtils.contains(name, "$")) {
                name = StringUtils.substringAfterLast(name, "$");
            }
            name = StringUtils.replace(name, ".class", ".java");
            decompiler.decompile(loader, printer, className);
            String context = printer.toString();
            Path targetPath = Paths.get(target + "/" + path + "/" + name);
            if (!Files.exists(Paths.get(target + "/" + path))) {
                Files.createDirectories(Paths.get(target + "/" + path));
            }
            Files.deleteIfExists(targetPath);
            Files.createFile(targetPath);
            Files.write(targetPath, context.getBytes());
        }
        return System.currentTimeMillis() - start;
    }
    private void archive(String path) throws IOException {
        try (ZipFile archive = new JarFile(new File(path))) {
            Enumeration<? extends ZipEntry> entries = archive.entries();
            while (entries.hasMoreElements()) {
                ZipEntry entry = entries.nextElement();
                if (!entry.isDirectory()) {
                    String name = entry.getName();
                    if (name.endsWith(".class")) {
                        byte[] bytes = null;
                        try (InputStream stream = archive.getInputStream(entry)) {
                            bytes = IOUtils.toByteArray(stream);
                        }
                        classByteMap.put(name, bytes);
                    }
                }
            }
        }
    }
    private Loader loader = new Loader() {
        @Override
        public byte[] load(String internalName) {
            return classByteMap.get(internalName);
        }
        @Override
        public boolean canLoad(String internalName) {
            return classByteMap.containsKey(internalName);
        }
    };
    private Printer printer = new Printer() {
        protected static final String TAB = "  ";
        protected static final String NEWLINE = "\n";
        protected int indentationCount = 0;
        protected StringBuilder sb = new StringBuilder();
        @Override public String toString() {
            String toString = sb.toString();
            sb = new StringBuilder();
            return toString;
        }
        @Override public void start(int maxLineNumber, int majorVersion, int minorVersion) {}
        @Override public void end() {}
        @Override public void printText(String text) { sb.append(text); }
        @Override public void printNumericConstant(String constant) { sb.append(constant); }
        @Override public void printStringConstant(String constant, String ownerInternalName) { sb.append(constant); }
        @Override public void printKeyword(String keyword) { sb.append(keyword); }
        @Override public void printDeclaration(int type, String internalTypeName, String name, String descriptor) { sb.append(name); }
        @Override public void printReference(int type, String internalTypeName, String name, String descriptor, String ownerInternalName) { sb.append(name); }
        @Override public void indent() { this.indentationCount++; }
        @Override public void unindent() { this.indentationCount--; }
        @Override public void startLine(int lineNumber) { for (int i=0; i<indentationCount; i++) sb.append(TAB); }
        @Override public void endLine() { sb.append(NEWLINE); }
        @Override public void extraLine(int count) { while (count-- > 0) sb.append(NEWLINE); }
        @Override public void startMarker(int type) {}
        @Override public void endMarker(int type) {}
    };
}

JD-GUI

GitHub 地址:https://github.com/java-decompiler/jd-gui

JD-core 也提供了官方的 GUI 界面,需要的也可以直接下载尝试。微信图片_20220414170938.jpg

Jadx

GitHub 地址:https://github.com/skylot/jadx

Jadx 是一款可以反编译 JAR、APK、DEX、AAR、AAB、ZIP 文件的反编译工具,并且也配有 Jadx-gui 用于界面操作。Jadx 使用 Grade 进行依赖管理,可以自行克隆仓库打包运行。

git clone https://github.com/skylot/jadx.git
cd jadx
./gradlew dist
# 查看帮助
 ./build/jadx/bin/jadx --help
jadx - dex to java decompiler, version: dev
usage: jadx [options] <input files> (.apk, .dex, .jar, .class, .smali, .zip, .aar, .arsc, .aab)
options:
  -d, --output-dir                    - output directory
  -ds, --output-dir-src               - output directory for sources
  -dr, --output-dir-res               - output directory for resources
  -r, --no-res                        - do not decode resources
  -s, --no-src                        - do not decompile source code
  --single-class                      - decompile a single class
  --output-format                     - can be 'java' or 'json', default: java
  -e, --export-gradle                 - save as android gradle project
  -j, --threads-count                 - processing threads count, default: 6
  --show-bad-code                     - show inconsistent code (incorrectly decompiled)
  --no-imports                        - disable use of imports, always write entire package name
  --no-debug-info                     - disable debug info
  --add-debug-lines                   - add comments with debug line numbers if available
  --no-inline-anonymous               - disable anonymous classes inline
  --no-replace-consts                 - don't replace constant value with matching constant field
  --escape-unicode                    - escape non latin characters in strings (with \u)
  --respect-bytecode-access-modifiers - don't change original access modifiers
  --deobf                             - activate deobfuscation
  --deobf-min                         - min length of name, renamed if shorter, default: 3
  --deobf-max                         - max length of name, renamed if longer, default: 64
  --deobf-cfg-file                    - deobfuscation map file, default: same dir and name as input file with '.jobf' extension
  --deobf-rewrite-cfg                 - force to save deobfuscation map
  --deobf-use-sourcename              - use source file name as class name alias
  --deobf-parse-kotlin-metadata       - parse kotlin metadata to class and package names
  --rename-flags                      - what to rename, comma-separated, 'case' for system case sensitivity, 'valid' for java identifiers, 'printable' characters, 'none' or 'all' (default)
  --fs-case-sensitive                 - treat filesystem as case sensitive, false by default
  --cfg                               - save methods control flow graph to dot file
  --raw-cfg                           - save methods control flow graph (use raw instructions)
  -f, --fallback                      - make simple dump (using goto instead of 'if', 'for', etc)
  -v, --verbose                       - verbose output (set --log-level to DEBUG)
  -q, --quiet                         - turn off output (set --log-level to QUIET)
  --log-level                         - set log level, values: QUIET, PROGRESS, ERROR, WARN, INFO, DEBUG, default: PROGRESS
  --version                           - print jadx version
  -h, --help                          - print this help
Example:
  jadx -d out classes.dex

根据 HELP 信息,如果想要反编译 decompiler.jar 到 out 文件夹。

./build/jadx/bin/jadx -d ./out ~/Desktop/decompiler.jar 
INFO  - loading ...
INFO  - processing ...
INFO  - doneress: 1143 of 1217 (93%)

Fernflower

GitHub 地址:https://github.com/fesh0r/fernflower

Fernflower 和 Jadx 一样使用 Grade 进行依赖管理,可以自行克隆仓库打包运行。

➜  fernflower-master ./gradlew build
BUILD SUCCESSFUL in 32s
4 actionable tasks: 4 executed
➜  fernflower-master java -jar build/libs/fernflower.jar
Usage: java -jar fernflower.jar [-<option>=<value>]* [<source>]+ <destination>
Example: java -jar fernflower.jar -dgs=true c:\my\source\ c:\my.jar d:\decompiled\
➜  fernflower-master mkdir out
➜  fernflower-master java -jar build/libs/fernflower.jar ~/Desktop/decompiler.jar ./out
INFO:  Decompiling class com/strobel/assembler/metadata/ArrayTypeLoader
INFO:  ... done
INFO:  Decompiling class com/strobel/assembler/metadata/ParameterDefinition
INFO:  ... done
INFO:  Decompiling class com/strobel/assembler/metadata/MethodHandle
...
➜  fernflower-master ll out
total 1288
-rw-r--r--  1 darcy  staff   595K  5 16 17:47 decompiler.jar
➜  fernflower-master

Fernflower 在反编译 JAR 包时,默认反编译的结果也是一个 JAR 包。Jad

反编译速度

到这里已经介绍了五款 Java 反编译工具了,那么在日常开发中我们应该使用哪一个呢?又或者在代码分析时我们又该选择哪一个呢?我想这两种情况的不同,使用时的关注点也是不同的。如果是日常使用,读读代码,我想应该是对可读性要求更高些,如果是大量的代码分析工作,那么可能反编译的速度和语法的支持上要求更高些。为了能有一个简单的参考数据,我使用 JMH 微基准测试工具分别对这五款反编译工具进行了简单的测试,下面是一些测试结果。

测试环境

环境变量 描述
处理器 2.6 GHz 六核Intel Core i7
内存 16 GB 2667 MHz DDR4
Java 版本 JDK 14.0.2
测试方式 JMH 基准测试。
待反编译 JAR 1 procyon-compilertools-0.5.33.jar (1.5 MB)
待反编译 JAR 2 python2java4common-1.0.0-20180706.084921-1.jar (42 MB)

反编译 JAR 1:procyon-compilertools-0.5.33.jar (1.5 MB)

Benchmark Mode Cnt Score Units
cfr avgt 10 6548.642 ±  363.502 ms/op
fernflower avgt 10 12699.147 ± 1081.539 ms/op
jdcore avgt 10 5728.621 ±  310.645 ms/op
procyon avgt 10 26776.125 ± 2651.081 ms/op
jadx avgt 10 7059.354 ±  323.351 ms/op

反编译 JAR 2:  python2java4common-1.0.0-20180706.084921-1.jar (42 MB)

JAR 2 这个包是比较大的,是拿很多代码仓库合并到一起的,同时还有很多 Python 转 Java 生成的代码,理论上代码的复杂度会更高。

Benchmark Cnt Score
Cfr 1 413838.826ms
fernflower 1 246819.168ms
jdcore 1 Error
procyon 1 487647.181ms
jadx 1 505600.231ms
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