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Java 反编译,一听可能觉得高深莫测,其实反编译并不是什么特别高级的操作,Java 对于 Class 字节码文件的生成有着严格的要求,如果你非常熟悉 Java 虚拟机规范,了解 Class 字节码文件中一些字节的作用,那么理解反编译的原理并不是什么问题。甚至像下面这样的 Class 文件你都能看懂一二。
一般在逆向研究和代码分析中,反编译用到的比较多。不过在日常开发中,有时候只是简单的看一下所用依赖类的反编译,也是十分重要的。
恰好最近工作中也需要用到 Java 反编译,所以这篇文章介绍目前常见的的几种 Java 反编译工具的使用,在文章的最后也会通过编译速度、语法支持以及代码可读性三个维度,对它们进行测试,分析几款工具的优缺点。
Github 链接:https://github.com/mstrobel/procyon
Procyon 不仅仅是反编译工具,它其实是专注于 Java 代码的生成和分析的一整套的 Java 元编程工具。主要包括下面几个部分:
可以看到反编译只是 Procyon 的其中一个模块,Procyon 原来托管于 bitbucket,后来迁移到了 GitHub,根据 GitHub 的提交记录来看,也有将近两年没有更新了。不过也有依赖 Procyon 的其他的开源反编译工具如** decompiler-procyon**,更新频率还是很高的,下面也会选择这个工具进行反编译测试。
org.jboss.windup.decompiler decompiler-procyon 5.1.4.Final 
写一个简单的反编译测试。
- package com.wdbyte.decompiler;
 - import java.io.IOException;
 - import java.nio.file.Path;
 - import java.nio.file.Paths;
 - import java.util.Iterator;
 - import java.util.List;
 - import org.jboss.windup.decompiler.api.DecompilationFailure;
 - import org.jboss.windup.decompiler.api.DecompilationListener;
 - import org.jboss.windup.decompiler.api.DecompilationResult;
 - import org.jboss.windup.decompiler.api.Decompiler;
 - import org.jboss.windup.decompiler.procyon.ProcyonDecompiler;
 - /**
 - * Procyon 反编译测试
 - *
 - * @author https://github.com/niumoo
 - * @date 2021/05/15
 - */
 - public class ProcyonTest {
 - public static void main(String[] args) throws IOException {
 - Long time = procyon("decompiler.jar", "procyon_output_jar");
 - System.out.println(String.format("decompiler time: %dms", time));
 - }
 - public static Long procyon(String source,String targetPath) throws IOException {
 - long start = System.currentTimeMillis();
 - Path outDir = Paths.get(targetPath);
 - Path archive = Paths.get(source);
 - Decompiler dec = new ProcyonDecompiler();
 - DecompilationResult res = dec.decompileArchive(archive, outDir, new DecompilationListener() {
 - public void decompilationProcessComplete() {
 - System.out.println("decompilationProcessComplete");
 - }
 - public void decompilationFailed(List
 inputPath, String message) { - System.out.println("decompilationFailed");
 - }
 - public void fileDecompiled(List
 inputPath, String outputPath) { - }
 - public boolean isCancelled() {
 - return false;
 - }
 - });
 - if (!res.getFailures().isEmpty()) {
 - StringBuilder sb = new StringBuilder();
 - sb.append("Failed decompilation of " + res.getFailures().size() + " classes: ");
 - Iterator failureIterator = res.getFailures().iterator();
 - while (failureIterator.hasNext()) {
 - DecompilationFailure dex = (DecompilationFailure)failureIterator.next();
 - sb.append(System.lineSeparator() + " ").append(dex.getMessage());
 - }
 - System.out.println(sb.toString());
 - }
 - System.out.println("Compilation results: " + res.getDecompiledFiles().size() + " succeeded, " + res.getFailures().size() + " failed.");
 - dec.close();
 - Long end = System.currentTimeMillis();
 - return end - start;
 - }
 - }
 
Procyon 在反编译时会实时输出反编译文件数量的进度情况,最后还会统计反编译成功和失败的 Class 文件数量。
- ....
 - 五月 15, 2021 10:58:28 下午 org.jboss.windup.decompiler.procyon.ProcyonDecompiler$3 call
 - 信息: Decompiling 650 / 783
 - 五月 15, 2021 10:58:30 下午 org.jboss.windup.decompiler.procyon.ProcyonDecompiler$3 call
 - 信息: Decompiling 700 / 783
 - 五月 15, 2021 10:58:37 下午 org.jboss.windup.decompiler.procyon.ProcyonDecompiler$3 call
 - 信息: Decompiling 750 / 783
 - decompilationProcessComplete
 - Compilation results: 783 succeeded, 0 failed.
 - decompiler time: 40599ms
 
对于 Procyon 反编译来说,在 GitHub 上也有基于此实现的开源 GUI 界面,感兴趣的可以下载尝试。
Github 地址:https://github.com/deathmarine/Luyten
GitHub 地址:https://github.com/leibnitz27/cfr
CFR 官方网站:http://www.benf.org/other/cfr/(可能需要FQ)
Maven 仓库:https://mvnrepository.com/artifact/org.benf/cfr
CFR(Class File Reader) 可以支持 Java 9、Java 12、Java 14 以及其他的最新版 Java 代码的反编译工作。而且 CFR 本身的代码是由 Java 6 编写,所以基本可以使用 CFR 在任何版本的 Java 程序中。值得一提的是,使用 CFR 甚至可以将使用其他语言编写的的 JVM 类文件反编译回 Java 文件。
使用 CFR 反编译时,你可以下载已经发布的 JAR 包,进行命令行反编译,也可以使用 Maven 引入的方式,在代码中使用。下面先说命令行运行的方式。
直接在 GitHub Tags 下载已发布的最新版 JAR. 可以直接运行查看帮助。
- # 查看帮助
 - java -jar cfr-0.151.jar --help
 
如果只是反编译某个 class.
- # 反编译 class 文件,结果输出到控制台
 - java -jar cfr-0.151.jar WindupClasspathTypeLoader.class
 - # 反编译 class 文件,结果输出到 out 文件夹
 - java -jar cfr-0.151.jar WindupClasspathTypeLoader.class --outputpath ./out
 
反编译某个 JAR.
- # 反编译 jar 文件,结果输出到 output_jar 文件夹
 - Desktop java -jar cfr-0.151.jar decompiler.jar --outputdir ./output_jar
 - Processing decompiler.jar (use silent to silence)
 - Processing com.strobel.assembler.metadata.ArrayTypeLoader
 - Processing com.strobel.assembler.metadata.ParameterDefinition
 - Processing com.strobel.assembler.metadata.MethodHandle
 - Processing com.strobel.assembler.metadata.signatures.FloatSignature
 
反编译结果会按照 class 的包路径写入到指定文件夹中。
添加依赖这里不提。
org.benf cfr 0.151 
实际上我在官方网站和 GitHub 上都没有看到具体的单元测试示例。不过没有关系,既然能在命令行运行,那么直接在 IDEA 中查看反编译后的 Main 方法入口,看下命令行是怎么执行的,就可以写出自己的单元测试了。
- package com.wdbyte.decompiler;
 - import java.io.IOException;
 - import java.util.ArrayList;
 - import java.util.HashMap;
 - import java.util.List;
 - import org.benf.cfr.reader.api.CfrDriver;
 - import org.benf.cfr.reader.util.getopt.OptionsImpl;
 - /**
 - * CFR Test
 - *
 - * @author https://github.com/niumoo
 - * @date 2021/05/15
 - */
 - public class CFRTest {
 - public static void main(String[] args) throws IOException {
 - Long time = cfr("decompiler.jar", "./cfr_output_jar");
 - System.out.println(String.format("decompiler time: %dms", time));
 - // decompiler time: 11655ms
 - }
 - public static Long cfr(String source, String targetPath) throws IOException {
 - Long start = System.currentTimeMillis();
 - // source jar
 - List
 files = new ArrayList<>(); - files.add(source);
 - // target dir
 - HashMap
 outputMap = new HashMap<>(); - outputMap.put("outputdir", targetPath);
 - OptionsImpl options = new OptionsImpl(outputMap);
 - CfrDriver cfrDriver = new CfrDriver.Builder().withBuiltOptions(options).build();
 - cfrDriver.analyse(files);
 - Long end = System.currentTimeMillis();
 - return (end - start);
 - }
 - }
 
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。
org.jd jd-core 1.1.3 
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
 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
 - @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) {}
 - };
 - }
 
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。
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] (.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%)
 
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 [-
 - 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
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。
| 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 | 
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 | 
如果反编译后的代码需要自己看的话,那么可读性更好的代码更占优势,下面我写了一些代码,主要是 Java 8 及以下的代码语法和一些嵌套的流程控制,看看反编译后的效果如何。
- package com.wdbyte.decompiler;
 - import java.util.ArrayList;
 - import java.util.List;
 - import java.util.stream.IntStream;
 - import org.benf.cfr.reader.util.functors.UnaryFunction;
 - /**
 - * @author https://www.wdbyte.com
 - * @date 2021/05/16
 - */
 - public class HardCode {
 - public HardCode(A a, B b) { }
 - public static void test(int... args) { }
 - public
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