Android开发之混淆高级教程01

摘要：

上一篇文章介绍了混淆的基础知识，其中包括保留指定的包名、类名、方法名以及字段名，然后总结了通配符和keep关键字的用法，这篇文章主要将要广义的混淆，其中包括：压缩、优化、混淆几个阶段，读完文章，你将会明白什么是压缩，ProGuard支持哪几种优化的方式，以及-keep和-keepnames，-keepclassmembers和-keepclassmembernames，-keepclasseswithmembers和-keepclasseswithmembernames之间的区别。

一、什么是压缩？

我们知道，Java在编译的时候将代码（.java）转换成字节码（.class），相比源代码来说，字节码更加的简洁，但因为只是将源代码编译成字节码，生成的字节码中包含一些没有用到的代码，尤其当你的项目包含一些第三方的类库时，没有用到的代码会更多。压缩阶段将分析生成的字节码，然后在保证项目能够正常运行的同时将一些没有引用的类、字段、方法移除，这就是所谓的压缩阶段。

为了验证是否真的移除未引用的类、字段、方法，创建一个module，包含AdvancedCourseActivity和Subject两个类，其中Subject没有被引用，对混淆后的项目进行签名打包，然后反编译生成的apk文件，检查是否还存在Subject字节码文件，如下图：

反编译后的项目结构，如下图：

由上图，发现Subject字节码文件已被移除，接下来修改Subject类中，代码如下：

/**
 * Created by TeachCourse.cn on 2017/9/3 00:51.
 */
public class Subject implements Serializable {
    private String courseName;//课程名称
    private String creditHour;//课程学分

    public Subject(String courseName, String creditHour) {
        this.courseName = courseName;
        this.creditHour = creditHour;
    }

    public String getCourseName() {
        return courseName;
    }

    public void setCourseName(String courseName) {
        this.courseName = courseName;
    }

    public String getCreditHour() {
        return creditHour;
    }

    public void setCreditHour(String creditHour) {
        this.creditHour = creditHour;
    }
}

然后在AdvancedCourseActivity引用Subject提供的构造方法和get方法，是否没有引用的set方法会被移除呢？引用的代码，如下：

...
    private void initData() {
        Log.d(TAG, "initData: courseName="+subject.getCourseName()+"; creditHour="+subject.getCreditHour());
    }

反编译后的项目结构，如下图：

由上图分析，混淆代码后，保留了被引用的字段：courseName、creditHour，保留被引用的方法：getCourseName()、getCreditHour()，以及构造方法，我们将在以后的混淆中巧妙地使用压缩规则，有点类似于Android Studio的App Link Assistant功能。

那么，开启混淆功能，默认执行压缩过程（即执行字节码分析），然后移除无用的类、字段、方法，如果我们不想执行代码的压缩，我们那该怎么做呢？

这时候，就需要学习压缩阶段的一些规则了（除此外，还有优化规则、混淆规则），压缩规则的可选项，包括如下几种：

• -dontshrink
  开启混淆，默认压缩所有的类，通过上述关键字可以关闭压缩过程，在proguard-rules.pro文件中添加如下规则：

-dontshrink

反编译后的项目结构，如下图：

• -printusage [filename]
  将压缩阶段未引用的所有类的信息打印到指定的文件中，如果你没有在proguard-rules.pro指定该选项，默认输出路径是：

app-obfuscated\build\outputs\mapping\release\usage.txt

在上面的例子中，Subject未引用set方法，在usage.txt文件中，可以找到如下信息：

作用：可以用于检查签名打包的apk，在压缩阶段移除了哪些代码，是否符合自己的要求。

• -whyareyoukeeping class_specification
  打印出在压缩阶段，被保留类和内部成员的详细说明，class_specification指定我们需要了解的类名，打印出来的详细说明在Gradle Console查看，比如，我们想要了解为什么保留Subject类信息，在proguard-rules.pro文件中添加如下规则：

-whyareyoukeeping class **.Subject

运行当前Demo，gradle console打印出如下信息：

前面，我们说到usage.txt文件记录没有引用的类信息，反过来也可以反推出被引用的类信息，Subject类为引用setCourseName()和setCreditHour()，除此外，get方法和构造方法被引用，从上图看出，在AdvancedCourseActivity的void onCreate()被调用。

到此，我们完成了压缩阶段的学习。

二、Proguard支持哪几种优化的方式？

在压缩过程，除了移除未引用的类、字段、方法外，ProGuard同时也执行字节码的优化处理，支持的优化方式，包括以下几种：

• 评估常量表达式
• 移除不需要的字段访问和方法调用
• 移除不需要的修饰符和测试实例
• 移除未引用的代码块
• 合并相同的代码块
• 减少变量的分配
• 移除只写字段和未引用的方法参数
• 内联常量字段、方法参数和返回值
• 内联简短的或仅回调一次的方法
• 简化尾递归调用
• 合并可以合并的类和接口
• 根据使用情况，修改方法为private、static、final
• 用单一的实现替换接口
• 执行不止200次的窥孔优化
• 可选地删除打印的日志代码

实际的优化效果还依赖项目的代码和代码执行的VM，最终，字节码文件变得更小。

2.1 Optimization Options

Android Studio开启混淆，默认执行优化的过程，所有类里面的方法在字节码阶段进行优化处理，同时，为我们提供修改优化过程的规则，这些优化规则包括以下几种：

• -dontoptimize
  在proguard-rule.pro文件添加上述规则，关闭优化过程，需要使用该选项，在proguard-rules.pro添加如下规则：

-dontoptimize

• -optimizations optimization_filter
  有选择的优化符合optimization_filter过滤器()规则的字节码，需要使用该选项，在proguard-rules.pro添加如下规则：

-optimizations class/marking/final

• -optimizationpasses n
  指定执行优化级别的整型参数，默认执行一级优化，多级优化进一步改善字节码的质量。

• -assumenosideeffects class_specification
  为了防止优化过程对类的方法造成影响，使用上述规则摒弃掉这种影响。这是因为，在优化阶段，ProGuard移除方法的依据：分析程序代码自动检查没有被引用的方法，但不分析library类库的代码，因此，在proguard-rules.pro添加上述规则，或许很有用。

• -allowaccessmodification
  指定类和内部成员的访问修饰符可以在优化处理期间修改，可以改善优化过程的结果。

• -mergeinterfacesaggressively
  指定可以被合并的接口

2.2 过滤器可选项

其中，optimization_filter过滤器的可选项，可以是下面列表中一项或者多项：

1. class/marking/final
   在可能时，将类标记成final
2. class/merging/vertical
   在可能时，垂直地合并各类
3. class/merging/horizontal
   在可能时，水平地合并各类
4. field/removal/writeonly
   移除只写字段
5. field/marking/private
   在可能时，将字段标记成private
6. field/propagation/value
   跨方法，传递字段值
7. method/marking/private
   在可能时，将方法标记成private
8. method/marking/static
   在可能时，将方法标记成static
9. method/marking/final
   在可能时，将方法标记成final
10. method/removal/parameter
    移除未引用的方法参数
11. method/propagation/parameter
    将调用方法的方法参数的值传递给被调用方法
12. method/propagation/returnvalue
    将方法的返回值传递给调用的方法
13. method/inlining/short
    内联简短的方法
14. method/inlining/unique
    内联只调用一次的方法
15. method/inlining/tailrecursion
    在可能时，简化尾递归调用
16. code/merging
    当修改分支版本时，合并相同的代码块
17. code/simplification/variable
    优化变量加载和存储。
18. code/simplification/arithmetic
    优化算术指令
19. code/simplification/cast
    优化抛出操作
20. code/simplification/field
    优化字段加载和存储
21. code/simplification/branch
    优化分支指令
22. code/simplification/string
    优化常量字符串
23. code/simplification/advanced
    基于控制流分析和数据流分析，简化代码
24. code/removal/advanced
    基于控制流分析和数据流分析，移除代码
25. code/removal/simple
    基于简单的控制流分析，移除代码
26. code/removal/variable
    从本地变量帧，移除未引用的变量
27. code/removal/exception
    移除空try区块异常
28. code/allocation/variable
    在本地变量帧中，优化变量分配

除了可以是上述可选项中的一项或多项外，还可以使用通配符?和*，其中：

？，匹配优化名称的单个字符

*，匹配优化名称的多个字符

参考的例子如下：

# 指定多个优化选项
-optimizations "code/simplification/variable,code/simplification/arithmetic"
# 指定多个优化选项（添加'!'和'*'）
-optimizations "!method/propagation/*"
# 指定多个优化选项（添加'!'和'*'）
-optimizations "!code/simplification/advanced,code/simplification/*"

三、保留混淆类名、方法名几种关键字的区别

在上一篇文章《Android开发之混淆基础教程》我们总结了用于保留类名、方法名的关键字就有6个，如下表格所示：

除了，-keepclassmembers和-keepclassmembernames仅用于保留指定的方法而不保留类名外；其他4个关键字即可保留类名，也可以保留方法名，这属于其中一个比较大的区别。

然而，无names的关键字和有names的关键字的关系如下图：

开启代码混淆功能后，无names的关键字通过添加修饰符allowshrinking（ps：修饰符要加逗号），等价于有names的关键字。换句话说，前者没有执行压缩过程，后者压缩后可以移除未引用的类、方法和字段，有效减少代码量和内存消耗，因此，可以的话建议使用或者。

到此，完成了几种保留类名、方法名关键字的学习。

四、总结

本篇文章主要介绍了混淆过程的压缩代码的目的，优化代码的几种方式，然后了解各自阶段的规则配置，最后总结无names和有names保留关键字的区别，加深了对混淆过程、混淆规则的理解。在下一篇文章《Android开发之混淆高级教程（二）》，将会在包含多个第三方类库、注解、序列化、枚举等项目中使用混淆功能，那样的规则又该如何写呢？