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本章介绍应用安装包的基本制作规范,主要包括:如何导出既美观又精简的APK文件、如何按照上线规范调整App的相关设置、如何对APK文件进行安全加固以防止安装包被破解。
应用打包
本节介绍APK安装包的打包过程,包括:如何利用Android Studio导出APK格式的安装包、如何利用Android Studio制作App的个性化图标、如何通过个中国瘦身手段压缩APK文件的大小。
导出APK安装包
开发过程中运行App,都是先由数据线连接手机和计算机,再通过Android Studio的Run菜单把App安装到手机上。这种方式只能在自己手机上调试应用,如果想在别人手机上安装应用,就得把App打包成APK文件(该文件就是App的安装包),然后把APK传给其他人安装。
下面是使用Android Studio打包APK的具体步骤说明:
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依次选择菜单Build->Generate Signed Bundle/APK…,弹出对话框如下图所示。
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选中该窗口左下方的APK选项,再单击Next按钮,进入APK签名对话框,如下图所示。
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在该窗口选择待打包的模块名(如chapter10),以及密钥文件的路径,如果原来有密钥文件,就单击Choose existing…按钮,在弹出的文件对话框选择密钥文件。如果首次打包没有密钥文件,就单击Create new…按钮,弹出密钥创建对话框,如下图所示。
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单击该Key store path:对话框最右侧的文件夹按钮,弹出如下图的文件对话框,在此可选择密钥文件的保存路径。
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在文件对话框中选择文件保存路径,并在下方的File name输入框中填写密钥文件的名字,然后单击OK按钮回到密钥创建对话框。在该对话框依次填写密码(Password)、确认密码(Confirm)、别名(Alias)、别名密码(Password)、别名的确认密码(Confirm),修改密钥文件的有效期限(Validity)。对话框下半部分的输入框只有姓名(First and Last Name)是必填的,填完后的对话框如下图。
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单击OK按钮回到APK签名对话框,此时Android Studio自动把密码和别名都填上了,如下图所示。如果一开始选择已存在的密钥文件,这里就要手工输入密码和别名。
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单击Next按钮进入下一个打包对话框,如下图所示。对话框上方可选择APK文件的保存路径,对话框中部可选择编译变量(Build Variants),如果是调试用,则编译变量选择release。最后单击Create按钮,等待Android Studio生成AKP安装包。
若无编译问题,片刻之后会在APK保存路径下看到release目录,打开该目录找到名为app-release.apk的安装包文件。把该文件通过QQ或微信传给他人,对方手机收到APK文件,点击APK即可安装应用。
如果APK文件安装失败,则可能是以下原因导致的:
- App只能升级不能降级,假如安装包的版本号小于已安装App的版本号,就无法正常安装。版本号在build.gradle.kts中的versionCode节点配置。
- 倘若新、旧App的签名不一致,也会造成安装失败。比如该手机之前安装了debug类型的App,现在又要安装release类型的版本,就会出现签名冲突。
制作App图标
新建一个App工程,默认的应用图标都是机器人,如果要发布正规的App,肯定得更换更醒目得专享图标。可是res目录下又好几种分辨率得mipmap-***目录,每种分辨率又有圆角矩形和圆形两类图标,加起来要做十几个图标,倘若每个图标都手工制作,是在要累得够呛。辛好Android Studio早早提供了专门得图标制作插件,只要简简单单几个步骤,即可自动生成所有规格的应用图标。该插件的具体使用步骤如下。
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右击项目结构的模块名称,在右键菜单中依次选择菜单New->ImageAsset,弹出如下图所示的图标制作对话框。
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上图所示的对话框左侧是图标的配置选项,右侧是各规格图标的展示效果。在对话框左侧中间找到Path区域,单击路径输入框右边的文件夹图标,在弹出的文件窗口中选择新图标的素材图片,再回到图标制作窗口,此时该对话框的界面如下图所示。
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由上图可见,对话框右侧展示区域一下子全部换成了新的图标,完全自动加工好了。接着单击窗口下方的Next按钮,跳转到如下图所示的下一页对话框。
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单击下一页窗口中的Finished按钮,借宿图标制作操作,然后再mipmap-***目录下就能看到各种规格的新图标了。
给APK瘦身
App不但要求功能完善,其他方面也得综合考虑,比如APK安装包的文件大小就是很重要的参考因素。具备同样功能的两个安装包,一个很大很占空间,另一个较小不怎么占空间,用户的选择结果自然不言而喻。如何压缩打包后的APK文件大小,也就是所谓的给APK瘦身,这涉及很多技术手段,最常用的主要有3种:去冗余功能、精简无用资源、压缩图片大小。分别介绍如下:
1.去除冗余功能
每当开发者创建新的Android项目,打开模块的AndroidManifest.xml,看到默认的application节点是下面这样的:
<application
android:allowBackup="true"
android:icon="@mipmap/ic_launcher"
android:label="@string/app_name"
android:roundIcon="@mipmap/ic_launcher_round"
android:supportsRtl="true"
android:theme="@style/Theme.Chapter10">
注意application节点有两个属性allowBackup和supportsRtl,且都被设置为true,它俩到底是干什么用的呢?
首先看allowBackup,该属性若设为true,则允许用户备份APK安装包和应用数据,以便在刷机或者数据丢失后恢复应用。这里其实隐含着高危漏洞,因为备份后的应用数据可能被人复制到其他设备,如此一来用户的隐私就会泄露出去,账号密码、聊天记录等均可遭窃。所以还是赶紧关闭这个鸡肋功能吧,把allowBackup属性值由默认的true改为false。
然后看supportsRtl,该属性名称当中的Rtl为“Right-to-Left”(从右到左)的缩写,像中东的阿拉伯语、希伯来文等都是从右到左书写,supportsRtl属性值为true时表示支持这种从右向左的文字系统。可是常用的中文、英文都是从左往右书写,根本用不着从右到左的倒排共嗯那个,因此若无特殊情况可把supportsRtl属性值由默认的true改为false。
关闭备份与倒排功能之后,application节点变成了下面这样:
<application
android:allowBackup="false"
android:icon="@mipmap/ic_launcher"
android:label="@string/app_name"
android:roundIcon="@mipmap/ic_launcher_round"
android:supportsRtl="false"
android:theme="@style/Theme.Chapter10">
2.精简无用资源
同样打开新项目种模块级别的build.gradle.kts,发现buildTypes节点下面是这样的:
buildTypes {
release {
isMinifyEnabled = false
proguardFiles(
getDefaultProguardFile("proguard-android-optimize.txt"),
"proguard-rules.pro"
)
}
}
可见有个isMinifyEnabled 属性,默认值false,该属性的字面意思为是否启用最小化,如果将它设置为true,则Android Studio在打包APK时会惊醒以下代码处理:
- 压缩代码,移除各种无用的实体,包括类、接口、方法、属性、临时变量等。
- 混淆代码,把类名、属性名、方法名、实例名、变量名替换为简短且无意义的名称,例如Student类的名称可能改为a,方法getName的名称可能改为b等。
App的Java代码经过压缩和混淆之后,打包生成的APK文件会随着变小。除了代码之外,应用项目还包括各种资源文件,若想移除无用的资源文件(包括XML布局和图片),就要引入新属性shrinkResources
,并将该属性值设置为true,这样Android Studio在打包APK时会自动移除无用的资源文件。同时开启代码压缩和资源压缩的buildTypes节点示例如下:
buildTypes {
release {
isMinifyEnabled = true
proguardFiles(
getDefaultProguardFile("proguard-android-optimize.txt"),
"proguard-rules.pro"
)
}
}
3.压缩图片大小
由于手机屏幕的尺寸有限,原始的高清图片与有损压缩后的图片在视觉上没有太大差别,因此适当压缩图片质量也是减少APK体积的一个重要途径。App传统的资源图片主要有JPG和PNG两种格式,
对于JPG图片来说,利用Photoshop打开图片。然后将图片另存,即可选择一个合适的压缩率保存即可。
对于PNG图片,利用Photoshop打开图片。然后将图片另存,选择“存储为Web所用格式”,在打开的对话框中的右上角选择保存格式为“PNG-8”,然后保存文件即可完成图片压缩。
规范处理
本节介绍App上线前必做的准备工作,包括:如何正确设置App的版本编号和版本名称、如何把App从调试模式切换到发布模式、如何给多个渠道同时打包APK文件。
版本设置
每个App都有3个基础信息:第一个App的图标,图标文件为res/mipmap-***目录下的ic_launcher.png;第二个是App的名称,名称文字保存在res/values/strings.xml的app_name当中;第三个是App的版本号,版本信息包括build.gradle.kts的versionCode与versionName两个参数,其中versionCode为纯数字的版本编号,versionCode为带点号的字符串,格式如“数字.数字.数字”。
App图标和App名称都好理解,在手机桌面上也能看到App的图标和名称,那么为什么App还需要版本编号与版本名称这样的版本信息呢?这是因为App需要经常升级,但不允许App降级,也就是说,一旦安装了某个版本的App,那么之后只能安装版本更新的同名App,不能安装版本更旧的同名App。这种只能升级不能降级的判断,就依赖于每个APK设定的版本号versionCode,versionCode的数值越大,表示该安装包的版本越高;versionCode的数值越小,表示该安装包的版本越低。依据当前App的版本号与待安装APK的版本号,系统方能比较得知是否允许升级App。
至于版本名称versionName,则用来标识每次App升级的改动程度,按照通常的版本名称格式“数字.数字.数字”,第一个数字为大版本号,每当有页面改版或代码重构等重大升级时,大版本号要加1,后面两个数字清零;第二个数字为中版本号,每当要更新局部页面或添加新功能时,中版本号要加1,第三个数字清零;第三个数字为小版本号,每当界面有微调或问题修复时,小版本号加1。
每次App升级重新导出APK的时候,versionCode与versionName都要一起更改,不能只改其中一个。并且升级后的versionCode与versionName只能比原来的大,不能原来小。如果没有按照规范修改版本号,就产生以下问题:
- 版本号比已安装的版本号小,在安装时系统直接提示失败,因为App只能做升级操作,不能做降级操作。
- 在升级系统应用(手机厂商内置的应用,非普通应用)时,如果只修改versionName,没修改versionCode,重启手机后会发现更新丢失,该应用被还原到升级前的版本。这是因为:对于系统应用,Android会检查versionCode的数值,如果versionCode不大于当前已安装的版本号,本次更新就被忽略了。
除了系统要求检查应用的基础信息,App又是也需要获取自身信息,比如应用图标可以从资源图片获取,应用名称可调用getString方法来获取。其他像应用包名、应用版本等信息,可以编译配置工具defaultConfig获取,该类提供了几个配置属性说明如下:
- applicationId:应用包名。
- buildTypes:编译类型。为debug表示这是调试包,为release表示这是发布包。
- versionCode:应用的版本编号。
- versionName:应用的版本名称。
下面是获取App基础信息的代码例子:
public class AppVersionActivity extends AppCompatActivity {
private static final String TAG = "AppVersionActivity";
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_app_version);
ImageView iv_icon = findViewById(R.id.iv_icon);
iv_icon.setImageResource(R.mipmap.ic_launcher); // 应用图标取自ic_launcher
TextView tv_desc = findViewById(R.id.tv_desc);
try {
PackageManager packageManager = getPackageManager();
PackageInfo packageInfo = packageManager.getPackageInfo(getPackageName(), 0);
// 应用名称取自app_name,应用包名、版本号、版本名称均来自BuildConfig
String desc = String.format("App名称为:%s\nApp包名为:%s\n" +
"App版本号为:%d\nApp版本名称为:%s",
getString(R.string.app_name), packageInfo.packageName,
packageInfo.getLongVersionCode(), packageInfo.versionName);
tv_desc.setText(desc);
} catch (PackageManager.NameNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
Log.d(TAG, "exception:" + e.getMessage());
}
}
}
运行App,看到App版本信息的获取页面如下图所示,可见分别展示了App的图标、名称、包名,以及版本编号和版本名称。
发布模式
为了编码调试方便,开发者经常在代码里添加日志,还在页面上弹出各种提示。这样固然有利于发现bug、提高软件质量,不过调试信息过多往往容易泄露敏感信息,例如用户的账号密码、业务流程的逻辑等。从保密角度考虑,App在上线必须去掉多余的调试信息,也就是生成发布模式的安装包,与之相对的时开发阶段的调试模式。
建立发布模式拥有下列两点优势:
- 保护用户的铭感账户信息不被泄露。
- 保护业务逻辑与流程处理的交互数据不被泄露。
发布模式与调试模式的安装包很区分,通过菜单Generate Signed Bundle/APK…导出安装包的打包对话框,在Build Variants一栏即可选择安装包类型。选中release时表示生成发布模式的安装包,选中debug时表示生成调试模式的安装包。
发布模式不是直接删掉调试代码,而是通过某个开关控制是否调试信息,因为App后续还得修改、更新、重新发布,这个迭代过程要不断调试,从而实现并验证新功能。App代码可通过代码boolean isDebuggable = (0!= (getApplicationContext().getApplicationInfo().flags & ApplicationInfo.FLAG_DEBUGGABLE));
判断当前是发布模式还是调试模式,此值为false表示处于发布模式,为true表示处于调试模式。于是利用此方法能够控制是否打开日志,在开发阶段导出调试包,在上架阶段导出发布包,这样日志只会在调试包中打印日志,不会在发布包中打印。
控制调试信息的工具类主要有两种,分别对Log工具和Toast工具加以封装,说明如下:
1.Log日志
Log工具用于打印调试日志。在App运行过程中,日志信息会输出到Logcat窗口。因为最终用户不关心App日志,所以除非特殊情况,发布上线的App应屏蔽所有日志信息。下面是封装了调试模式的Log工具代码:
public class LogUtil {
public static boolean isDebug = false; // 标志位需要在启动App时同步
public static void v(String tag, String msg) {
if (isDebug) {
Log.v(tag, msg); // 打印冗余日志
}
}
public static void d(String tag, String msg) {
if (isDebug) {
Log.d(tag, msg); // 打印调试日志
}
}
public static void i(String tag, String msg) {
if (isDebug) {
Log.i(tag, msg); // 打印一般日志
}
}
public static void w(String tag, String msg) {
if (isDebug) {
Log.w(tag, msg); // 打印警告日志
}
}
public static void e(String tag, String msg) {
if (isDebug) {
Log.e(tag, msg); // 打印错误日志
}
}
}
2.提示Toast
Toast工具在界面下方弹出小窗,给用户一两句话的提示,小窗暂停一会后消失。由于Toast窗口无交互动作,样式也基本固定,因此除了少数弹窗在发布时予以保留,其他弹窗都应在发布时屏蔽。下面是封装了调试模式的Toast工具代码:
public class ToastUtil {
public static boolean isDebug = false; // 标志位需要在启动App时同步
// 不管发布模式还是调试模式,都弹出提示文字
public static void show(Context ctx, String desc) {
Toast.makeText(ctx, desc, Toast.LENGTH_SHORT).show();
}
// 调试模式下弹出短暂提示
public static void showShort(Context ctx, String desc) {
if (isDebug) {
Toast.makeText(ctx, desc, Toast.LENGTH_SHORT).show();
}
}
// 调试模式下弹出长久提示
public static void showLong(Context ctx, String desc) {
if (isDebug) {
Toast.makeText(ctx, desc, Toast.LENGTH_LONG).show();
}
}
}
除此之外,AndroidManifest.xml也要区分发布模式与调试模式。应用上架之后,若无特殊情况,开发者都不希望activity和service对外部开放,所以要在activity和service标签下分别添加属性android:exported="false"
,表示该组件不允许对外开放。
多渠道打包
对于很对大型App来说,针对不同渠道进行精细化运营是必不可少的,并且客观上也要求对App分渠道管理。这里所谓的渠道,指的是提供App下载的各大应用商店,尤其是各大手机厂商预装的自家应用商店,包括荣耀、小米、OPPO、vivo等品牌。根据不同渠道打造对应的App安装包,带来的好处包括但不限于以下几点:
- 各厂商的底层系统有着不同的适配要求,需要分别加以定制。
- 有助于统计各家渠道的App下载量、用户数量以及业务交易量。
- 有助于统计各家厂商的App用户分别展开精准营销活动。
那么应该如何应对App分渠道打包呢?倘若每打开一个安装包,就要手工改配置手工导出APK,无疑费力费神。其实略施小计,通过修改build.gradle.kts,即可实现自动划分渠道打包的功能。
我们只需给android节点添加flavorDimensions与productFlavors配置,指定风味维度与产品风味,表示开启多渠道打包功能。配置如下:
android {
// ......
flavorDimensions += "version"
productFlavors {
create("honor") {
dimension = "version"
applicationIdSuffix = ".honor"
versionNameSuffix = "-honor"
}
create("xiaomi") {
dimension = "version"
applicationIdSuffix = ".xiaomi"
versionNameSuffix = "-xiaomi"
}
create("oppo") {
dimension = "version"
applicationIdSuffix = ".oppo"
versionNameSuffix = "-oppo"
}
create("vivo") {
dimension = "version"
applicationIdSuffix = ".vivo"
versionNameSuffix = "-vivo"
}
}
}
点击同步按钮,然后依次选择菜单Build->Generate Singned Bundle/APK…,在最后一页的打包对话框中看到多个渠道名称,如下图:
选中列表中的小米Debug和Release两个版本,然后点击Create按钮开始打包。稍等片刻,即可在设置的目标路径看到打包好的各渠道安装包了,安装包文件名形如app-xiaomi-release.apk这样。
安全加固
本节介绍如何对APK安装包进行安全加固:首先通过反编译工具成功破解App源码,从而表明对APK实施安全防护的必要性;然后说明代码混淆的开关配置,并演示代码混淆如何加大源码破解的难度;最后描述怎样利用第三方加固网站对APK进行加固,以及如何对加固包进行重签名。
反编译
编译是把代码编译为程序,反编译是把程序破解为代码。
谁都不想自己的劳动成果被别人窃取,何况是辛辛苦苦敲出来的App代码。然而由于Java语言的特性,Java写的程序往往很容易被破解,只要获得App的安装包,就能通过反编译工具破解出改App的完整源码。开发者绞尽脑汁上架一个App,结果这个App却被他人从届满到代码都“山寨”了,那可是欲哭无泪。为了说明代码安全的重要性,下面详细介绍反编译的完整过程,警醒开发者防火、防盗、防破解。
首先准备反编译的3个工具,分别是apktool、dex2jar、jd-gui,注意下载它们的最新版本。下面是这3个工具的简要说明。
- apktool:对APK文件解包,主要用来解析res资源和AndroidManifest.xml。
- dex2jar:将APK包中的classes.dex转为JAR包,JAR包就是Java代码的编译文件。
- jd-gui:将JAR包反编译为Java源码。
以Windows环境为例,下面是反编译APK的具体步骤。
- 依次选择开始菜单->Windows系统->命令提示符,打开命令窗口,进入apktool所在目录,运行命令“apktool.bat d -f 解包后的保存目录 待处理的APK文件名”,等待反编译过程,如下图所示。
反编译完成,即可在apktool目录下看到破解目录。apktool的用途是解析出res资源,包括AndroidManifest.xml和res/layout、res/values、res/drawable等目录下的资源文件。 - 用压缩软件(如WinRAR)打开APK文件,发现APK安装包其实是一个压缩文件,使用WinRAR打开的APK文件的目录结构如下图。
先从APK包中解出classes.dex文件,并打开classes.dex将dex开头改为036(据了解dex2jar-2.0版本的工具只支持dex开头字节为035和036的Android版本,由于高版本的Android编译生成的dex开头字节不同,如Android 7.0的dex开头字节是037,Android 8.0的dex开头字节是038,Android9.0的dex的开头字节是039)。
再进入dex2jar所在的目录,运行命令.\d2j-dex2jar.bat classes.dex
,等待转换过程,如下图。
转换完毕即可在dex2jar目录下看到新文件classes-dex2jar.jar,该JAR包即为Java源码的编译文件。 - 双击打开jd-gui.exe,用鼠标把第二步生成的classes-dex2jar.jar拖到jd-gui界面中,程序就会自动将JAR包反编译为Java源码,反编译后的Java源码目录结构如下:
在jd-gui界面依次选择菜单File->Save All Source,输入保存路径再单击保存按钮,即可在指定目录下生成ZIP文件,解压ZIP文件就能看到反编译后的全部Java代码了。
由此可见,反编译过程不但破解了Java代码,而且res目录下的资源文件也被一起破解了,所以,如果App不采取以下保护措施,整个工程源码就会暴露在大庭广众之下。
代码混淆
前面讲到反编译就能够破解App的工程源码,因此有必要对App源码采取防护措施,代码混淆就是保护代码安全的措施之一。Android Studio已经自带混淆器ProGuard,它的用途主要有下列两点:
- 压缩APK包的大小,删除无用代码,并简化部分类名和方法名。
- 加大破解源码的难度,部分类名和方法名被重命名使得程序逻辑变得难以理解。
代码混淆的配置文件其实一直存在,每次在Android Studio新建一个模块,该模块的根目录下会自动生成文件proguard-rules.pro。打开build.gradle.kts,在android->buildTypes->release节点下可以看到两行编译配置,其中便用到了proguard-rules.pro:
isMinifyEnabled = false
proguardFiles(
getDefaultProguardFile("proguard-android-optimize.txt"),
"proguard-rules.pro"
)
由于Android Studio默认不做代码混淆,因此上面第一行的isMinifyEnabled 为false,表示关闭混淆功能,要把该参数改为true才能开启混淆功能。上面第四行指定了proguard-rules.pro作为本模块的混淆规则文件,该文件保存着各种详细的代码混淆规则。
对于初学者来说,采用Android Studio默认的混淆规则即可,所以无需改动proguard-rules.pro,只要把build.gradle.kts里的isMinifyEnabled改为true,Android Studio就会按照默认的混淆规则对App代码进行混淆处理。
经过代码混淆后重新生成的APK安装包,再用反编译工具破解APK文件,反编译后的Java源码结构如下所示:
从图中可以看出,混淆后的包名与类名都变成了a、b、c、d这样的名称,无疑加大了黑客理解源码的难度。
第三方加固及重签名
App经过代码混淆后初步结束了裸奔的状态,但代码混淆只能加大源码破译的难度,并不能完全阻止被破解。除了代码破解外,App还存在其他安全风险,比如二次打包、篡改内存、漏洞暴露等情况。对于这些安全风险,Android Studio基本无能为力。因此,鉴于术业有专攻,不妨把APK为文件交给专业网站进行加固处理。例如360加固,其网址是https://jiagu.360/。开发者要先注册并购买服务后才能使用。
APK加固后可能会破坏原来的签名,也就无法在手机上安装,此时要对该文件进行重签名,才能成为合法的APK安装包。重签名可使用专门的签名软件,比如爱加密的APKSign等。
工程源码
文章涉及的所有代码可点击工程源码下载。
本文标签: 安装包
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