Java 混淆那些事（三）：了解 ProGuard Keep 规则

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本文已授权微信公众号「玉刚说」独家发布。

这篇文章是「Java 混淆那些事」的第三篇，我们来真枪真刀的干一下子，用实际行动验证了解一下 ProGuard 的 Keep 语法，这篇代码偏多，希望大家好好理解。

阅读提示：上半部分纯属个人总结，不明白请看下半部分的例子，读完了根据自己的理解实践一下。

简介 Keep 语法

那么 keep 语法有什么用呢？如果我们对外提供了一套 Library ，如果不指定代码入口点恐怕是所有代码都要被删掉了，所以我们要指定「代码入口点」，并且告诉 ProGuard 那些类名绝对不能变动，那些方法名不能变动等等。

Keep 有以下几种用法

-keep [,modifier,…] class_specification 匹配类名以及指定的方法或字段，为代码入口点。可以单独匹配类或者类和类成员。匹配到的类不会被混淆和删除，匹配到的类成员不会被混淆和删除，方法被当作代码入口点。
-keepclassmembers [,modifier,…] class_specification 匹配类名以及规则指定的方法或字段，为代码入口点。但是有个前提：就是必须在压缩阶段被保留的类才可以。
-keepclasseswithmembers [,modifier,…] class_specification 它和 -keep 的作用基本一致，但是规则必须完全匹配类名以及类成员才能匹配成功，写错类成员名称或写不存在类成员名称都会导致整条规则失效。

其中 modifier 为可选配置，可以指定一个或多个。 class_specification 是类和成员的模板

modifier 共有一下几个可选值，当然匹配范围和限制还是要服从 keep 规则的。

includecode 保证所指定的字段名称不被混淆，而类型将被混淆。只能用于字段，否则报错。
includedescriptorclasses 指定有返回值的方法或者字段，他们返回值的类型以及字段的类型不会被混淆，相关的类名以及包名也不会被混淆。
allowshrinking 缩减 -keep 的匹配范围，如果这个类和方法不是必须的那么有可能会在压缩阶段被删除。
allowoptimization -keep 选项中指定的代码入口点可以在优化步骤中被优化改变，但是它们可能会在优化阶段被删除。
allowobfuscation -keep 选项中指定的代码入口点可以会被混淆改名，但是它们不会被删除。

还有三种和上面的用法是相对应的用法

-keepnames class_specification 就是 -keep,allowshrinking class_specification 的简写
-keepclassmembernames class_specification 就是 -keepclassmembers,allowshrinking class_specification 的简写
-keepclasseswithmembernames class_specification 就是 -keepclasseswithmembers,allowshrinking class_specification 的简写

实践语法

这部分是实践大家也可以跳过，根据自己的理解亲自动手操作即可，如果我有什么重要的或错误结论欢迎指正。
在 ProGuard GUI 把混淆的配置文件保存，然后使用文件编辑器直接在配置文件下面添加即可。然后在 ProGuard 读取并执行。

/* 
 * 测试代码结构
 * src
 *    -> DownloadClient.java
 *    -> DownloadManager.java
 *    -> http
 *        -> HttpDownload.java
 *        -> HttpRequest.java
*/

// 各个文件的具体代码
// DownloadClient.java
public int status = 0;
public String url;
private HttpDownload httpDownload;

public DownloadClient(String url) {
    this.url = url;
    httpDownload = new HttpDownload();
}

public void start() {
    status = 1;
    httpDownload.start();
}

public void stop() {
    status = 2;
    httpDownload.stop();
}

// DownloadManager.java
HttpRequest httpRequest = new HttpRequest();

public HttpRequest getDownloadUrl() {  
    System.out.println(httpRequest.get());
    return httpRequest;
}
    
// HttpDownload.java
private int i=0;
public void start(){
    System.out.println("开始下载");
    i++;
}

public void stop(){
    System.out.println("停止下载");
    i--;
}
        
// HttpRequest.java
public String get() {
    return "请求成功";
}

实践 keep 规则

这个例子我们不使用 main 方法，只把这个小例子当做一个 SDK。

-keep 命令

//混淆脚本
-keep class DownloadClient {
    public java.lang.String url;

    public <init>(java.lang.String);
    public void start();
}

处理效果

/* 
 * 代码结构
 * a
 *    -> a.java
 * defpackage
 *    -> DownloadClient.java
*/
// 各个文件的具体代码
// a.java
private int a = 0;

public final void a() {
    System.out.println("开始下载");
    this.a++;
}

// DownloadClient.java
private int a = 0;
private a b;
public String url;

public DownloadClient(String str) {
    this.url = str;
    this.b = new a();
}

public void start() {
    this.a = 1;
    this.b.a();
}

这个效果很明显：

keep 指定的类和类成员都没有被移除，并且没有被混淆（构造方法和 start() 方法)）。
指定的字段也没有被混淆。
keep 指定的方法被作为了代码入口点，调用到的相关类和方法也没有被移除，但是被混淆了。

还有几种情况，大家自己试一下。

如果规则不写任何类成员，就只会留下一个空的类文件
如果规则写了不存在的类成员，也不会有什么效果。
可以让字段名不被混淆。但是字段类型被混淆了。
可以让方法名不被混淆。但是方法返回值类型被混淆了。

-keepclasseswithmembers

这个效果和 keep 完全一样，但是稍微有点不同，大家也可以自己试一试。

如果不写任何类成员，混淆后就只会留下一个空的类文件，但是 ProGuard 会给出提示将规则改变为 -keep。
如果写了不存在的类成员，那么当前这条 -keepclasseswithmembers 规则没有任何效果。它就没有 -keep 那么佛系了。

-keepclassmembers

// 混淆脚本
-keep class DownloadClient

-keepclassmembers class DownloadClient {
    private http.HttpDownload httpDownload;

    public <init>(java.lang.String);
    public void start();
}

处理效果

/* 
 * 代码结构
 * a
 *    -> a.java
 * defpackage
 *    -> DownloadManager.java
*/
// 各个文件的具体代码
// a.java
null

// DownloadManager.java
a httpRequest = new a();

public a getDownloadUrl() {
    System.out.println("请求成功");
    return this.httpRequest;
}

大家看到我这次写了一条 -keep 混淆规则，为什么呢？

因为在压缩阶段能留下来的类上 -keepclassmembers 才能有效果，否则没有效果。所以要先把相关类留下来。

我们总结一下 -keepclassmembers 的效果

作用的类必须在压缩阶段被保留 -keepclassmembers 才可以生效。
可以让类的成员不被混淆。但是字段类型被混淆了。
可以让方法名不被混淆。但是方法返回值类型被混淆了。
-keepclassmembers 同样可以起到指定代码入口点的工作，虽然 a.java 是空的，但这因为是代码优化的作用。

还是几种情况，大家自己试一下。

如果写的 -keepclassmembers 规则没有写类成员，ProGuard 会给出提示改变为 -keep。
如果写的某个类成员没有匹配到就不会生效，但是其余规则的匹配到的还是会生效的，并不会像 -keepclasseswithmembers 那么霸道。

实践 modifier 规则

includecode

//混淆脚本
-keep class DownloadClient{
    public <init>(java.lang.String);
    public void start();
}
-keep,includecode class DownloadClient {
    private http.HttpDownload httpDownload;
}

混淆效果

/* 
 * 代码结构
 * a
 *    -> a.java
 * defpackage
 *    -> DownloadClient.java
*/
// 各个文件的具体代码
// a.java
private int a = 0;

public final void a() {
    System.out.println("开始下载");
    this.a++;
}

// DownloadClient.java
private int a = 0;
private String b;
private a httpDownload;

public DownloadClient(String str) {
    this.b = str;
    this.httpDownload = new a();
}

public void start() {
    this.a = 1;
    this.httpDownload.a();
}

实际效果

-keep 所指定的字段名称不被混淆，但是类型还是被混淆的。

动手试一试

只能做用于字段，否则报错。

includedescriptorclasses

//混淆脚本
-keep class DownloadClient {
    public <init>(java.lang.String);
    public void start();
}
-keep,includedescriptorclasses class DownloadManager {
    public http.HttpRequest getDownloadUrl();
}
-keep,includedescriptorclasses class DownloadClient {
   private http.HttpDownload httpDownload;
}

混淆效果

/* 
 * 代码结构
 * http
 *    -> HttpRequest.java
 *    -> HttpDownload.java
 * defpackage
 *    -> DownloadClient.java
 *    -> DownloadManager.java
*/
// 各个文件的具体代码
// HttpRequest.java
public static String a() {
    return "请求成功";
}

// HttpDownload.java
private int a = 0;

public final void a() {
    System.out.println("开始下载");
    this.a++;
}

// DownloadClient.java
private int a = 0;
private String b;
private HttpDownload httpDownload;

public DownloadClient(String str) {
    this.b = str;
    this.httpDownload = new HttpDownload();
}

public void start() {
    this.a = 1;
    this.httpDownload.a();
}

// DownloadManager.java
private HttpRequest a = new HttpRequest();

public HttpRequest getDownloadUrl() {
    System.out.println(HttpRequest.a());
    return this.a;
}

实际效果

keep 所指定的字段名称不被混淆，而且字段类型也没有混淆了。
keep 一个带返回类型的方法，返回值的类型也不会被混淆

allowshrinking

//混淆脚本
-keep class DownloadClient {
    public <init>(java.lang.String);
    public void start();
}
-keep,allowshrinking class DownloadManager {
    public http.HttpRequest getDownloadUrl();
}

混淆效果

/* 
 * 代码结构
 * a
 *    -> a.java
 * defpackage
 *    -> DownloadClient.java
*/
// 各个文件的具体代码
// a.java
private int a = 0;

public final void a() {
    System.out.println("开始下载");
    this.a++;
}
// DownloadClient.java
private int a = 0;
private String b;
private a c;

public DownloadClient(String str) {
    this.b = str;
    this.c = new a();
}

public void start() {
    this.a = 1;
    this.c.a();
}

实际效果

-keep 指令是保留相关的类，但是 DownloadManager 并没有保留下来，就是因为 allowshrinking 的作用，如果这个类和方法不是必须的那么有可能会在压缩阶段被删除。

动手试一试

如果其他代码入口点调用了该方法，才会保留，效果跟去掉 allowshrinking modifier 的效果一致。

allowoptimization

//混淆脚本
-keep,allowoptimization class DownloadClient {
    public <init>(java.lang.String);
    public void start();
}

混淆效果

/* 
 * 代码结构
 * defpackage
 *    -> DownloadClient.java
*/
// 各个文件的具体代码
// DownloadClient.java
//空的

实际效果

我们虽然指定了代码入口点，但是我们并没有用到，所以全都优化阶段删除了。

动手试一试

如果我们指定一个其他代码入口点，并且调用了 DownloadClient 的 start() 方法，那么他就会跟没有 allowoptimization modifier 的效果一致了。例如我们的例子，如果被调用就和如下脚本效果一致。
```
-keep class DownloadClient {
 public <init>(java.lang.String);
 public void start();
}
```

allowobfuscation

//混淆脚本
-keep,allowobfuscation class DownloadClient {
    public <init>(java.lang.String);
    public void start();
}

混淆效果

/* 
 * 代码结构
 * a
 *    -> a.java
 * defpackage
 *    -> a.java
*/
// 各个文件的具体代码
// a/a.java
private int a = 0;

public final void a() {
    System.out.println("开始下载");
    this.a++;
}
// defpackage/a.java
private int a = 0;
private String b;
private a.a c;

public a(String str) {
    this.b = str;
    this.c = new a.a();
}

public void a() {
    this.a = 1;
    this.c.a();
}

实际效果

虽然代码入口点的代码保留了，但是名称全部都混淆了。

自己动手

如果指定没有用到的代码，那么他也会保留并且同样是被混淆的。

简述 class_specification

官方描述的类规范模板，看着 Java 代码很像。

[] 标识可选。
| 表示 ‘或’ 的意思只能取一个。
...表示可以有多个，简单举个例子 [[!]public|private|protected|static ... ] 可以包含 public static 这两个，从 Java 的角度理解也不难。
{} 大括号是实实在在的大括号。
() 就是实实在在的括号，没有什么其他意思。
! 表示 ’否‘ ，例如：!class 规则匹配表示不能是这个 class
* 、、、都是通配符，我们下一篇再描述。

再放一张格式化过的比较好理解的图

我对官方的规则进行格式化了一下，这样看是不是就好理解多了，如果不考虑通配符，其实就是跟 Java 正常的写法是一致的。比如我们上面例子中混淆的写法，除了有个之外，其他都是普通的 Java 语法。

再说几条上面没有体现的规则

写类名包名必须要写全，比如 String 要写 java.lang.String。
$ 连接内部类，比如 com.XXX 中有内部类 Builder，这种构建器的写法很常见吧，混淆规则怎么写呢？简单举个例子： -keep class com.XXX$Builder,

小结

到此为止 ProGuard 的 Keep 规则我们也简单的聊了一下，希望大家自己多尝试，然后总结一下每条命令的用处，方便日后使用。

光明顶的熊