相信大家在日常開發中都要安全層面的需求，最典型的莫過於加密。而apk是脆弱的，反編譯拿到你的源碼輕而易舉，這時候我們就需要更保險的手段來保存密鑰之類的關鍵信息。本文就細致地講解簡單卻實用的native手段，文中涉及部分jni的知識，但都有注釋，淺顯易懂，歡迎留言溝通。文末有示例代碼地址。
目前ndk開發有三種編譯手段:
- ndk-build。這是從eclipse時代就存在的一種編譯方式，ndk-build是ndk開發包中的一個可執行文件，在這里不贅述，因為目前Android Studio已經普及，新帶來的編譯方式十分便捷。
- gradle-experimental。這是一款Android Gradle插件，跟我們常用的
classpath 'com.android.tools.build:gradle:2.3.0'是同一個概念的東西，截至寫作時，已經發展到了0.10.0版本，以后可能取代現有的gradle插件。 - CMake。CMake是個開源的跨平台的自動化構建系統，也是目前Studio默認集成的構建系統。
CMakeLists.txt的配置這里不詳細講解了，在創建include c++的新項目時，Studio會幫你做好默認配置。
簡單的使用jni
首先我們要聲明一個本地方法，比如是一個獲取密鑰串的方法，如下:
package com.chenenyu.security; public class Security { static { // 加載libsecurity.so，只要在方法調用前加載，放哪都行。 System.loadLibrary("security"); } public static native String getSecret(); }這時候編譯器可能會警告，因為找不到對應jni函數。我們按照Studio的提示創建一個function即可，或者自己手動創建源文件和頭文件，這里我們采用靜態注冊方式(關於靜態注冊和動態注冊的區別，可以google一下)，對應的頭文件和源文件中的函數如下：
### .h #ifdef __cplusplus extern "C" { #endif JNIEXPORT jstring JNICALL Java_com_chenenyu_security_Security_getSecret(JNIEnv *env, jclass type); #ifdef __cplusplus } #endif### .cpp jstring Java_com_chenenyu_security_Security_getSecret(JNIEnv *env, jclass type) { return env->NewStringUTF("Security str from native."); }這時我們在項目中調用Security.getSecret()就會得到這個字符串，這樣看起來是不是比直接寫在Java代碼里安全多了？
然而......並沒有！！！
直接使用jni的不足
jni是通過反射的方式來相互調用，也就是說，我們的native方法是不能混淆的，那么就可以反編譯拿到.so庫和同名的native方法，然后通過二次打包debug出這個密鑰串。所以我們需要一種預防debug的手段，這里我們采取驗證apk簽名的方式來達到目的，當發現apk簽名和我們自己的簽名不一致的時候，調用so庫直接崩潰即可。
如何對so進行保護
Java代碼獲取簽名
首先我們來看看如何通過Java代碼獲取簽名信息，
PackageManager pm = context.getPackageManager();
PackageInfo pi = pm.getPackageInfo(context.getPackageName(), PackageManager.GET_SIGNATURES);
Signature[] signatures = pi.signatures;
Signature signature0 = signatures[0]; signature0.toCharsString();這里可以發現獲取簽名需要一個Context對象。
獲取Context對象
這里我們仿照java代碼獲取簽名的方式，首先我們是否需要傳遞一個Context對象到native中呢？答案是否定的。因為"壞人"可以通過重寫Context和PackageManager的方式來偽造簽名。那么不傳Context怎么獲取簽名呢，這里我們可以通過反射獲取一個Context:
// 下面幾行代碼展示如何任意獲取Context對象，在jni中也可以使用這種方式 Class<?> activityThreadClz = Class.forName("android.app.ActivityThread"); Method currentApplication = activityThreadClz.getMethod("currentApplication"); Application application = (Application) currentApplication.invoke(null);具體代碼可以參考ActivityThread.java。
所以在native中我們也可以通過這種方式來獲取Context對象，相關代碼如下：
static jobject getApplication(JNIEnv *env) { jobject application = NULL; jclass activity_thread_clz = env->FindClass("android/app/ActivityThread"); if (activity_thread_clz != NULL) { jmethodID currentApplication = env->GetStaticMethodID( activity_thread_clz, "currentApplication", "()Landroid/app/Application;"); if (currentApplication != NULL) { application = env->CallStaticObjectMethod(activity_thread_clz, currentApplication); } else { LOGE("Cannot find method: currentApplication() in ActivityThread."); } env->DeleteLocalRef(activity_thread_clz); } else { LOGE("Cannot find class: android.app.ActivityThread"); } return application; }Native代碼獲取簽名
有了Context對象，我們就可以通過native調用java的方式來獲取簽名了：
// Application object jobject application = getApplication(env); if (application == NULL) { return JNI_ERR; } // Context(ContextWrapper) class jclass context_clz = env->GetObjectClass(application); // getPackageManager()方法 jmethodID getPackageManager = env->GetMethodID(context_clz, "getPackageManager", "()Landroid/content/pm/PackageManager;"); // 獲取PackageManager實例 jobject package_manager = env->CallObjectMethod(application, getPackageManager); // PackageManager class jclass package_manager_clz = env->GetObjectClass(package_manager); // getPackageInfo()方法 jmethodID getPackageInfo = env->GetMethodID(package_manager_clz, "getPackageInfo", "(Ljava/lang/String;I)Landroid/content/pm/PackageInfo;"); // getPackageName()方法 jmethodID getPackageName = env->GetMethodID(context_clz, "getPackageName", "()Ljava/lang/String;"); // 調用getPackageName() jstring package_name = (jstring) (env->CallObjectMethod(application, getPackageName)); // PackageInfo實例 jobject package_info = env->CallObjectMethod(package_manager, getPackageInfo, package_name, 64); // PackageInfo class jclass package_info_clz = env->GetObjectClass(package_info); // signatures字段 jfieldID signatures_field = env->GetFieldID(package_info_clz, "signatures", "[Landroid/content/pm/Signature;"); jobject signatures = env->GetObjectField(package_info, signatures_field); jobjectArray signatures_array = (jobjectArray) signatures; jobject signature0 = env->GetObjectArrayElement(signatures_array, 0); // Signature class jclass signature_clz = env->GetObjectClass(signature0); // toCharsString()方法 jmethodID toCharsString = env->GetMethodID(signature_clz, "toCharsString", "()Ljava/lang/String;"); // 調用toCharsString() jstring signature_str = (jstring) (env->CallObjectMethod(signature0, toCharsString)); // 最終的簽名串 const char *sign = env->GetStringUTFChars(signature_str, NULL);可以看到這個過程是很繁瑣的，但是都是class、object、method、field等的來回調用，沒什么難點。
使用完之后記得要釋放內存哦
// release memory env->DeleteLocalRef(application); env->DeleteLocalRef(context_clz); env->DeleteLocalRef(package_manager); env->DeleteLocalRef(package_manager_clz); env->DeleteLocalRef(package_name); env->DeleteLocalRef(package_info); env->DeleteLocalRef(package_info_clz); env->DeleteLocalRef(signatures); env->DeleteLocalRef(signature0); env->DeleteLocalRef(signature_clz); ...獲取到簽名之后，要和我們內置的簽名串進行對比:
int result = strcmp(sign, "內置的簽名串，可以通過上文的Java代碼提前獲取"); env->ReleaseStringUTFChars(signature_str, sign); env->DeleteLocalRef(signature_str); if (result == 0) { // 簽名一致 return JNI_OK; } return JNI_ERR;何時校驗so庫
前面我們講了怎樣通過簽名校驗so調用的合法性，但是應該在何時校驗呢？每次調用共享庫中的方法都校驗嗎？這顯然是不合理的，對性能也是一種無端消耗。這里我們要用到JNI_OnLoad()函數，該函數會在so庫加載的時候自動調用，在加載時我們先驗證一下apk的簽名，不一致就直接崩潰，讓“壞人”無可奈何~
jint JNI_OnLoad(JavaVM *vm, void *reserved) { JNIEnv *env = NULL; if (vm->GetEnv((void **) &env, JNI_VERSION_1_4) != JNI_OK) { return JNI_ERR; } if (verifySign(env) == JNI_OK) { return JNI_VERSION_1_4; } LOGE("簽名不一致!"); return JNI_ERR; }結語
至此，一個簡單而有效地native安全庫就完成了。請注意，沒有絕對的安全，我們能做的，就是盡量提高破解難度。光保證客戶端的安全是沒有用的，我們還要保證傳輸過程的安全，比如杜絕明文傳輸，對關鍵信息進行(非)對稱加密，不要用Base64或者MD5這種自欺欺人的方式！還有使用https代替http，這才是保險的安全手段。
最后，貼上文中示例代碼地址 https://github.com/chenenyu/AndroidSecurity ，歡迎一起交流更安全的保護手段。