Java编译与反编译

 

记录一下看了Java开发必会的反编译知识后关于Java的编译、反编译、字节码、源代码、机器码的note,


Overview

源码/源代码/Source code/.java <-javac-> 字节码/Bytecode/.class <-JVM-> 机器码/Machine code/原生码/Native Code


编程语言

编程语言(programming language)分为,

  • 低级语言,low-level language,直接用计算机指令编写程序
    • 机器语言,machine language
    • 汇编语言,assembly language
  • 高级语言,high-level language,用语句(Statement)编写程序,语句是计算机指令的抽象表示
    • C
    • C++
    • Java
    • Python

high/low level language

计算机只能对数字做运算,符号、声音、图像在计算机内部都要用数字表示,指令也不例外,上表中的机器语言完全由十六进制数字组成。

最早的程序员都是直接用机器语言编程,但是很麻烦,需要查大量的表格来确定每个数字表示什么意思,编写出来的程序很不直观,而且容易出错,于是有了汇编语言

把机器语言中一组一组的数字用助记符(Mnemonic)表示,直接用这些助记符写出汇编程序,然后让汇编器(Assembler)去查表把助记符替换成数字,也就把汇编语言翻译成了机器语言。

但是,汇编语言用起来同样比较复杂,后面,就衍生出了CC++JavaPython等高级语言。


什么是编译

编程语言有两种,一种低级语言,一种高级语言。可以这样简单的理解:低级语言是计算机认识的语言、高级语言是程序员认识的语言

高级语言转换成低级语言这个过程其实就是编译,C语言的语句和低级语言的指令之间不是简单的一一对应关系,C中的一条a=b+1语句要翻译成三条汇编或机器指令,这个过程称为编译(Compile),由编译器(Compiler)来完成。

用C语言编写的程序必须经过编译转成机器指令才能被计算机执行,编译需要花一些时间,这是用高级语言编程的一个缺点,然而更多的是优点。首先,用C语言编程更容易,写出来的代码更紧凑,可读性更强,出了错也更容易改正。

将便于编写、阅读、维护的高级计算机语言所写作的源代码程序,翻译为计算机能解读、运行的低阶机器语言的程序的过程就是编译。负责这一过程的处理的工具叫做编译器

Java语言中负责编译的编译器是一个命令:javac。 javac是收录于JDK中的Java语言编译器。该工具可以将后缀名为.java的源文件编译为后缀名为.class的可以运行于Java虚拟机的字节码。

.class类型的文件是JVM可以识别的文件。通常我们认为这个过程叫做Java语言的编译。其实,class文件仍然不是机器能够识别的语言,因为机器只能识别机器语言,还需要JVM再将这种class文件类型字节码转换成机器可以识别的机器语言。


什么是反编译

反编译的过程与编译刚好相反,就是将已编译好的编程语言还原到未编译的状态,也就是找出程序语言的源代码,即将机器看得懂的语言转换成程序员可以看得懂的语言。Java语言中的反编译一般指将class文件转换成java文件。

//编译前的源代码
public class switchDemoString {
    public static void main(String[] args) {
        String str = "world";
        switch (str) {
            case "hello":
                System.out.println("hello");
                break;
            case "world":
                System.out.println("world");
                break;
            default:
                break;
        }
    }
}
- 编译
   - javac switchDemoString.java
反编译
   - 方法1,javap -c switchDemoString.class
   - 方法2,java -jar cfr_0_125.jar switchDemoString.class --decodestringswitch false
//反编译后的源代码
public class switchDemoString {
    public static void main(String[] arrstring) {
        String string;
        String string2 = string = "world";
        int n = -1;
        switch (string2.hashCode()) {
            case 99162322: {
                if (!string2.equals("hello")) break;
                n = 0;
                break;
            }
            case 113318802: {
                if (!string2.equals("world")) break;
                n = 1;
            }
        }
        switch (n) {
            case 0: {
                System.out.println("hello");
                break;
            }
            case 1: {
                System.out.println("world");
                break;
            }
        }
    }
}

如何防止反编译

防止反编译和网络安全的防护一样,一般都只能提高攻击者的成本,而无法彻底防治,对应策略,

  • 隔离Java程序
    • 让用户接触不到你的Class文件
  • 对Class文件进行加密
    • 提高破解难度
  • 代码混淆
    • 将代码转化为功能上等价,但是难以阅读和理解的形式