一个查找字节码更好研究Kotlin的脚本

钎探穗

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2022-11-09


众所周知，Kotlin通过语法糖的形式实现了很多便捷和高效的方法，因此研究Kotlin代码通常是需要研究字节码或者反编译后的java文件。

比如这样的代码



fun String.toConsole() {
    println(this)
}

Kotlin的编译器会在字节码中自动地增加这样一行代码​​Intrinsics.checkParameterIsNotNull​​来做一些预检查的操作。

痛点

那么问题来了，如果我们想找出所有的关于​​Intrinsics​​相关的自动加入内容，该怎么办，不能一个一个文件去反编译查看吧，因为这样

  • 没有目标性，无法明确预知那个文件会生成这种代码
  • 不具有自动化可重复性，需要依赖于人为行为

那么，我们查看class文件类进行内容匹配是否包含​​Intrinsics​​呢，其实也不太好，因为一个class文件的内容是这样的



cat StringExtKt.class
����43
      StringExtKtjava/lang/Object  toConsole(Ljava/lang/String;)V#Lorg/jetbrains/annotations/NotNull;$this$toConsokotlin/jvm/internal/Intrinsics
checkParameterIsNotNull'(Ljava/lang/Object;Ljava/lang/String;)V



java/lang/SystemoutLjava/io/PrintStream;
                                          java/io/PrintStreamprintln(Ljava/lang/Object;)V

Ljava/lang/String;Lkotlin/Metadata;mvbvkd1"��

��


��
��0*0¨d2BytecodeSample
                      StringExt.ktCodeLineNumberTableLocalVariableTable$RuntimeInvisibleParameterAnnotations
SourceFileSourceDebugExtensionRuntimeVisibleAnnotations1,>*    �<�*�-
.
/0+1QSMAP
StringExt.kt
Kotlin
*S Kotlin
*F
+ 1 StringExt.kt
StringExtKt
*L
1#1,3:1
*E
[email protected][III ![II"I#$I%&[s'([ss)s)s*

一段很错乱的内容，这样不利于我们更好的分析问题。因为相比较而言，我们有更加好的方法来处理。

基于上面的痛点，自己动手写了一个简单的ruby脚本，来解决问题。

实现思路

  • 遍历指定路径下的class文件
  • 将对应的class文件使用​​javap​​反编译
  • 使用上面反编译的结果，查看是否包含待查询的关键字
  • 如果上述结果匹配到，将反编译内容和文件路径输出到结果文件中

代码(Talk is cheap)



#!/usr/bin/ruby
require 'find'
require 'colorize'
require "fileutils"

# extract arguements from command line
dirToSearch = ARGV[0]
keywordToSearch = ARGV[1].to_s.strip
matchedResultFile = ARGV[2]
puts "dirToSearch=#{dirToSearch};keywordToSearch=#{keywordToSearch}, matchedResultFile=#{matchedResultFile}"

# Eagerly create the result file so that user could use tools like `tail -f ` to observer the result
FileUtils.touch(matchedResultFile)
puts "result will be outputted to #{matchedResultFile}"

# Helper method to append content(each line) to the file
def appendLineContentToFile(lineContent, filePath)
  File.open(filePath, 'a') do |file|
     file.puts "#{lineContent}"
  end
end

# write matched class file path along with bytecode content to the output file.
def writeResultInformation(classFilePath, byteCodeContent, outputFile)
  appendLineContentToFile(classFilePath, outputFile)
  # leave blank lines
  appendLineContentToFile("", outputFile)
  appendLineContentToFile("", outputFile)
  appendLineContentToFile("", outputFile)

  appendLineContentToFile(byteCodeContent, outputFile)

  # leave blank lines
  appendLineContentToFile("", outputFile)
  appendLineContentToFile("", outputFile)
  appendLineContentToFile("", outputFile)
end


Find.find(dirToSearch).select {
  |f| f.end_with? ".class"
}.each {
  |f|
  puts "checking #{f}"
  byteCodeContent = `javap -c #{f}`
  contains = byteCodeContent.include? keywordToSearch
  resultMessage = ""
  if contains
      resultMessage = "#{f} contains #{keywordToSearch}".green
      writeResultInformation(f, byteCodeContent, matchedResultFile)
  else
      resultMessage = "#{f} does NOT contains #{keywordToSearch}".red
  end
  puts resultMessage
}

执行命令



ruby searchBytecode.rb ./ "Intrinsics" /tmp/result.txt

  • searchBytecode.rb 是上述的脚本文件名称
  • ./ 第一个参数，为待查找的目录
  • “Intrinsics” 第二个参数，为查询关键字
  • /tmp/result.txt 第三个参数，为结果输出文件

执行日志

为了更好的表达应用正在执行，执行时会有日志输出。

一个查找字节码更好研究Kotlin的脚本_java

其中

  • 正常的日志会以白色颜色输出
  • 不匹配的内容会以红颜色输出
  • 匹配的内容会以绿颜色输出

结果文件


cat sample_intrinsics.txt

./out/production/BytecodeSample/MainKt.class



Compiled from "Main.kt"
public final class MainKt {
  public static final void main();
    Code:
       0: ldc           #11                 // String Hello
       2: invokestatic  #17                 // Method StringExtKt.toConsole:(Ljava/lang/String;)V
       5: iconst_1
       6: invokestatic  #23                 // Method IntExtKt.increase:(I)I
       9: pop
      10: new           #25                 // class Book
      13: dup
      14: invokespecial #28                 // Method Book."<init>":()V
      17: getfield      #32                 // Field Book.name:Ljava/lang/String;
      20: dup
      21: ifnonnull     27
      24: invokestatic  #37                 // Method kotlin/jvm/internal/Intrinsics.throwNpe:()V
      27: invokevirtual #43                 // Method java/lang/String.toString:()Ljava/lang/String;
      30: pop
      31: return

  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: invokestatic  #9                  // Method main:()V
       3: return
}



./out/production/BytecodeSample/StringExtKt.class



Compiled from "StringExt.kt"
public final class StringExtKt {
  public static final void toConsole(java.lang.String);
    Code:
       0: aload_0
       1: ldc           #9                  // String $this$toConsole
       3: invokestatic  #15                 // Method kotlin/jvm/internal/Intrinsics.checkParameterIsNotNull:(Ljava/lang/Object;Ljava/lang/String;)V
       6: iconst_0
       7: istore_1
       8: getstatic     #21                 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
      11: aload_0
      12: invokevirtual #27                 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/Object;)V
      15: return
}

问题排查



/System/Library/Frameworks/Ruby.framework/Versions/2.3/usr/lib/ruby/2.3.0/rubygems/core_ext/kernel_require.rb:55:in `require': cannot load such file -- colorize (LoadError)
 from /System/Library/Frameworks/Ruby.framework/Versions/2.3/usr/lib/ruby/2.3.0/rubygems/core_ext/kernel_require.rb:55:in `require'
  from /Users/androidyue/Documents/OneDrive/scripts//searchBytecode.rb:3:in `<main>'

需手动安装ruby gems依赖



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➜  gem install colorize
YAML safe loading is not available. Please upgrade psych to a version that supports safe loading (>= 2.0).
Fetching: colorize-0.8.1.gem (100%)
Successfully installed colorize-0.8.1
Parsing documentation for colorize-0.8.1
Installing ri documentation for colorize-0.8.1
1 gem installed

再次执行即可。

执行优化

  • 具体的执行时间可能会随着工程的复杂而不同。
  • 建议筛选更加精细的目录，避免不必要的查询和操作
  • 可以同时使用​​tail -f​​筛选匹配结果。

脚本github地址:​​https://github.com/androidyue/DroidScripts/blob/master/ruby/searchBytecode.rb​​

以上。

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  • ​​研究学习Kotlin的一些方法​​

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