把玩"魔術師" -- 認識、把玩 APK 檔

把玩"魔術師" -- 認識、把玩 APK 檔

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Written by: 國立中興大學資管系呂瑞麟 Eric Jui-Lin Lu

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在製作自己的 ROM 之前，我們假設你已經可以取得必要的 image 檔或者 由網友已經製作好的 ROM；如果是 image 檔，你需要至少 boot.img 以及 system.img；如果是網友已經製作好的 ROM，大都以 zip 檔的型態出現。 如果你使用 Kitchen 的話，不論是 image 檔或者 zip 檔，它都可以完整的 把整個 ROM 解開來。解開 ROM 之後，一般我們會看到 boot.img （用來開機的 映像檔），META-INF 裡面包含一些簽章以及刷 ROM 過程的程式，以及 system 目錄。由於製作 ROM 只是修改 ROM 的部分內容 -- 嚴格的說，一些 文件檔、apk 檔等，我們並不會真正的修改程式碼，因此認識 apk 檔就成為 非常重要的概念。這個階段結束了之後，或許我會投入 Android 的程式， 也就是 apk 的開發。


為了說明方便，我們使用的範例是 2010 年 9 月初由加拿大電信商 Rogers 釋出的 HTC Magic 2.1 官方 ROM，加上 xda 網友 campychimp 套上的 root；該 ROM 的討論串 分別在 (rom) Rogers stock rom with root, Without rogers apps, by capychimp [12 sep 2010] 以及 capychimp 製作的 RCMagic，ROM 的下載點在 Rogers_21_capychimp.zip。請利用你常用的解壓縮軟體對 Rogers_21_capychimp.zip 進行 解壓縮，如上一段的說明，你會看到 META-INF、system、boot.img、以及 installbusybox；另外，所有的 apk 檔都在 system/app 以及 system/framework 內。
請仔細看一下 system/app 的內容，你會發現這個目錄內有兩種檔案， 一種的副檔名是 apk，另一種的副檔名是 odex。簡單的說，apk 是 Android 平台的 應用程式包裹（Android application package）；它包含了一個應用程式執行時 所需要的程式碼（副檔名為 .dex）、程式所需的資源（例如定義檔、圖片等）。 .dex 檔是 Android 的執行檔，是經由編譯 Java 原始碼後所產生的，名稱為 dex 的主因是因為 Android 的 JVM 叫作 Dalvik，而可以在 Dalvik 中 Executable（執行的）就叫 dex，也就是類似在一般電腦平台編譯 Java 原始碼 之後的 .class 檔。那麼什麼是 odex 檔呢？我們可以把它想成 "optimized" dex 檔（最佳化後的 dex 檔），這個檔案的目的就是希望能讓 Java 程式能夠 順暢的在手機上執行（知不知道最快速手機跟最快速的個人電腦比較起來 差多少？）而來的；雖然說是這樣說，但是執行 odex 以及沒有 odex 的情形來 比較，在執行上我個人感覺不出差異，但是在開機的過程確實 odex 遠遠優於 沒有 odex 的情形。最後要提醒大家的是，我忘了我在什麼地方看到，如果在一個 目錄下看到同時有 apk 和 odex 的同樣名稱的檔案，那麼這個 apk 無法單獨 修改，你必須將他們兩個檔案 deodex 之後變成一個單獨的 apk 檔之後，才能 修改 apk 檔。
有了基礎的認識之後，我們需要準備能夠處理 apk 檔的工具，以及一個範例 apk 檔， 準備的步驟如下：

1. 能夠處理 apk 的工具名稱為 apktool，它的網頁在 android-apktool: Tool for reengineering Android apk files。請到其下載頁下載工具，由於我們使用 Windows 的環境， 所以我們需要下載 apktool1.3.2.tar.bz2 以及 apktool-install-windows-2.2_r01-3.tar.bz2。
2. 請新增 f:\apktool 並將下載的 bz2 解壓縮到該目錄內；完成後， 在 f:\apktool 將有 aapt.exe、apktool.bat、以及 apktool.jar 三個檔案。
3. 為了方便說明，我們從 Rogers_21_capychimp.zip 的 system/app 中找到一個 獨立的 apk 檔，該檔案名稱為 YouTube.apk；請將該檔案放置於 f:\apktool。 如果你找不到一個獨立的 apk 檔，我們建議你使用 dsixda 的 Kitchen 將成雙成對 的 apk 和 odex 進行 deodex 的工作，我們假設你會使用 kitchen 或者已經看過 我之前寫的 安裝 Kitchen。 以 Rogers_21_capychimp.zip 為例，請啟動 kitchen；然後輸入 "1" 來開始烹調 Rogers_21_capychimp.zip，輸入 "1" 之後的畫面如下：
   
   
   請選擇適當的 ROM，在本範例中也就是 Rogers_21_capychimp.zip；如果我們 擁有 boot.img 和 system.img 檔，我們也可以將該檔案放置於 f:\cygwin\home\JLU\kitchen\original_update 的目錄內。 輸入 "1" 之後的畫面如下：
   
   
   
   該畫面顯示 kitchen 已經將 ROM 適當的解壓縮，並將內容放置於工作目錄中， 在本例中，其目錄名稱為 WORKING_101510_121057，而該目錄為 kitchen 的子目錄。請 "Enter" 兩次，之後會顯示如下的畫面：
   
   
   
   該畫面顯示 ROM 的資訊，從以上資訊我們可以知道，Rogers_21_capychimp.zip 是 一個 Android 2.1-update1 的 ROM，而且已經被 rooted 過，且包含有 BusyBox。 看完以上資訊，可以再按一次 "Enter" 就可以回到 kitchen 的主畫面。
   
4. 假設我們希望能夠解讀 Browser.apk 的內容，由於該 apk 檔也有一個相對應的 odex 檔，所以我們必須對它加以 deodex，而 deodex 的過程如下。首先，請在主選單 選擇 "0"（ADVANCED OPTIONS；進階選項），輸入之後的畫面如下：
   
   
   然後，我們選擇 "11"（Deodex files in your ROM；將 ROM 中的檔案進行 deodex）， 輸入之後的畫面如下：
   
   
   
   由於我們只想 deodex Browser.apk 的內容，所以我們選擇 "s"（Deodex a single file； Deodex 一個檔案），輸入之後的畫面如下：
   
   
   
   請注意畫面中，紅色框框的部分，Browser.odex 的檔案編號是 5；然後，請繼續按 空格鍵直到以下畫面出現：
   
   
   
   由於我們希望 deodex Browser.odex，所以我們輸入 5，然後再按一次 Enter；Deodex 完成後，畫面如下：
   
   
   
   到這裡，我們已經將 Browser.odex deodex 完畢。我們可以選擇輸入 "x"（Exit；結束）回到進階選項的選單。我們所要的 Browser.apk 就在 WORKING_101510_121057/system/app 內，請將其複製到 f:\apktool。
   
   
   
   
   
   
   
   
   

完成了以上的準備工作，我們就可以開始處理 apk 檔了。首先，我們先將 YouTube.apk 進行解壓縮，其過程如下所述：

1. 請開啟一個命令提示字元視窗，並進入 f:\apktool 目錄。
2. 請執行 apktool d YouTube.apk，執行後的畫面如下：
   
   
3. 解壓縮 YouTube.apk 之後，apktool 會在 f:\apktool 產生一個 YouTube 的 子目錄，而該子目錄包含 YouTube.apk 的內容，其畫面如下：
   
   
   畫面中，smali 包含 YouTube.apk 中的類別檔，而 res 包含執行該類別檔所需要 的資源檔（resource；簡稱 res）。類別檔所需要的資源檔包含圖示、以及設定 資料，所以 res 目錄中的內容，如以下畫面所示：
   
   
   
   res 目錄中的詳細內容以後在說明 Android 程式開發的時候再詳述，在此我們 先說明跟中文化（或者所謂的多國語言化）有關的檔案，也就是 values 目錄。 所有的 res 目錄中幾乎都包含 values 目錄，該目錄中包含原始語系（大多為 英文）中所出現的訊息資料。
   
4. 從以下畫面，我們可以看出 values 目錄中 strings.xml 的內容，其中請特別注意 紅色框框的部分，一個是 Most viewed，其名稱為 most_viewed_videos；另一個是 Most discussed，其名稱為 most_discussed_videos。
   
   
5. 如果要將其中文化的話，我們需要一個名為 values-zh-rTW 的目錄（如果是 簡體中文的話，那麼我們就需要一個名為 values-zh-eCN 的目錄）。在 values-zh-rTW 的目錄中，我們也可以發現一個 strings.xml，將其打開後，我們發現其內容如下列 左圖：
   請仔細比較左圖中紅色框框以及之前英文版畫面的紅色框框部分，你應該可以輕易的看出 在名稱為 most_viewed_videos 的標籤內容為 Most viewed；而在中文版中 名稱為 most_viewed_videos 的標籤內容為"觀看次數最多的影片"。相同的， 在名稱為 most_discussed_videos 的標籤內容為 Most discussed，其中文版為 "最多評論的影片"。另外，在英文版中，紅色框框的下方分別定義了名稱為 most_viewed_videos_lower_case 以及 most_discussed_videos_lower_case 的 設定，由於中文並沒有大、小寫的區分，因此中文版中並不需要定義該兩項設定。
   在右圖中的紅色框框，我們分別勾勒出定義後的效果。這樣看起來，中文化設定 還蠻簡單的，只是設定起來也是很煩的，想想看，我們總共有多少個 apk 檔，我們 必須一個、一個的去做修正。（說到這裡，不得不對 HTC 再次 抱怨一下，這裡的內容說明了 2.1 版的內容其實都已經中文化完畢了，但是 HTC 為了 營運策略的關係，把這個 ROM 稍微閹割了一下，讓中文無法顯示，唉）
   
6. 為了實驗一下剛剛的說法，假設我們想把"觀看次數最多的影片"修改為 "最熱門的影片"，請將該 strings.xml 的內容進行修改；修改後，我們需要把 這些檔案重新打包成 YouTube.apk，打包的指令為 apktool b YouTube YouTube.apk，執行的畫面如下：
   
   
   完成後，請將新產生的 YouTube.apk 複製到 WORKING_101510_121057/system/app 中。
   
7. 雖然我們已經重新產生了 YouTube.apk，但是我們還不能立刻產生新的 ROM， 這是由於 ROM 的安全機制，所有的 apk 檔在安裝前都必須先進行簽名，但是為了 使用方便，也同時能確保所有的 apk 都簽過名（我們有可能修改了多個 apk 檔）， 因此我們使用 kitchen 來簽章，簽章的方式必須從進階選項的畫面開始（我們 假設你之前的 kitchen 視窗還在）；請在進階選項的畫面中輸入 21（Sign APK file(s)； 對 APK 檔進行簽章），你會看到如下的畫面：
   
   
   為了避免少簽了章，我們選擇 "a"（Sign all *.apk in working folder；將工作 目錄內的所有 apk 檔進行簽章），完成後的畫面如下：
   
   
   
   簽章完成後，我們就可以利用 "x"（Exit；結束）、"0"（BACK TO MAIN MENU； 回到主選單）；然後在主選單輸入 "99"（Build ROM from working folder； 從工作目錄建立新的 ROM）；新的 ROM 會被放置於 OUTPUT_ZIP，如以下畫面 所示（本例的 ROM 名稱為 signed_102510_145942.zip）：
   
   
   
   完成的 ROM 可以將它放到手機的 Sdcard 中，然後經由 recovery 將它刷到手機中， 再次強調，刷機是有風險的，只有"你"自己要負起所有的後果，跟別人無關。
   
   
   
   
   

參考資料：

1. Dalvik Optimization and Verification With dexopt
2. Glossary of Android Dev Guide
3. Optimized DEX files

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Written by: 國立中興大學資管系呂瑞麟 Eric Jui-Lin Lu