使用FlowDroid生成Android应用程序的函数调用图

提到Android应用程序静态分析，就不能不提Flowdroid。该工具是目前使用很广泛的Android应用程序数据流分析工具。它基于强大的Java分析工具Soot开发，提供了许多有用的功能。具体的介绍和使用帮助可以访问开发团队的网站 点这里。

然而有时候我们并不需要使用Flowdroid的全部功能，例如有时候我们只想要一个APK里面的函数调用图。当然我们可以使用androguard(最近好像又更新了)来生成函数调用图，或者用APKTool来反汇编APK，然后再自己编程搜索反汇编后的smali文件来生成函数调用图。但是我认为使用Flowdroid生成的调用图是比较有说服力的。下面直接放代码。

• 整个工程的目录结构，其中CGGenerator.java用来生成调用图，CGExporter.java里面封装了一些把调用图可视化的函数。除此之外还需要导入4个jar包：gexf4j.jar, AXMLPrinter2.jar, stax2-api-3.1.1.jar, woodstox-core-asl-4.0.6.jar。
  

  当然本工程还要导入对Flowdroid原本工程（可以从他们的官方网站上找到下载）的依赖。
  

• CGGenerator.java

package flowdroidcg;import java.util.Collections;import java.util.HashMap;import java.util.Iterator;import java.util.Map;import soot.MethodOrMethodContext;import soot.PackManager;import soot.Scene;import soot.SootMethod;import soot.jimple.infoflow.android.SetupApplication;import soot.jimple.toolkits.callgraph.CallGraph;import soot.jimple.toolkits.callgraph.Targets;import soot.options.Options;public class CGGenerator {    //设置android的jar包目录    public final static String jarPath = "/home/liu/Android/Sdk/platforms";    //设置要分析的APK文件    public final static String apk = "/home/liu/app-release.apk";    private static Map<String,Boolean> visited = new HashMap<String,Boolean>();    private static CGExporter cge = new CGExporter();    public static void main(String[] args){        SetupApplication app = new SetupApplication(jarPath, apk);        try{            //计算APK的入口点，这一步导入的文件是Flowdroid进行污点分析的时候需要的，这里直接新建一个空文件即可            app.calculateSourcesSinksEntrypoints("/home/liu/temp/sourcesAndSinks.txt");        }catch(Exception e){            e.printStackTrace();        }        soot.G.reset();        Options.v().set_src_prec(Options.src_prec_apk);        Options.v().set_process_dir(Collections.singletonList(apk));        Options.v().set_force_android_jar(jarPath + "/android-21/android.jar");        Options.v().set_whole_program(true);        Options.v().set_allow_phantom_refs(true);        Options.v().set_output_format(Options.output_format_none);        Options.v().setPhaseOption("cg.spark verbose:true", "on");        Scene.v().loadNecessaryClasses();        SootMethod entryPoint = app.getEntryPointCreator().createDummyMain();        Options.v().set_main_class(entryPoint.getSignature());        Scene.v().setEntryPoints(Collections.singletonList(entryPoint));        PackManager.v().runPacks();        //获取函数调用图        CallGraph cg = Scene.v().getCallGraph();        //可视化函数调用图        visit(cg,entryPoint);        //导出函数调用图        cge.exportMIG("flowdroidCFG.gexf", "/home/liu/temp");    }    //可视化函数调用图的函数    private static void visit(CallGraph cg,SootMethod m){        //在soot中，函数的signature就是由该函数的类名，函数名，参数类型，以及返回值类型组成的字符串        String identifier = m.getSignature();        //记录是否已经处理过该点        visited.put(m.getSignature(), true);        //以函数的signature为label在图中添加该节点        cge.createNode(m.getSignature());        //获取调用该函数的函数        Iterator<MethodOrMethodContext> ptargets = new Targets(cg.edgesInto(m));        if(ptargets != null){            while(ptargets.hasNext())            {                SootMethod p = (SootMethod) ptargets.next();                if(p == null){                    System.out.println("p is null");                }                if(!visited.containsKey(p.getSignature())){                    visit(cg,p);                }            }        }        //获取该函数调用的函数        Iterator<MethodOrMethodContext> ctargets = new Targets(cg.edgesOutOf(m));        if(ctargets != null){            while(ctargets.hasNext())            {                SootMethod c = (SootMethod) ctargets.next();                if(c == null){                    System.out.println("c is null");                }                //将被调用的函数加入图中                cge.createNode(c.getSignature());                //添加一条指向该被调函数的边                cge.linkNodeByID(identifier, c.getSignature());                if(!visited.containsKey(c.getSignature())){                    //递归                    visit(cg,c);                }            }        }    }}

• CGExporter

package flowdroidcg;import it.uniroma1.dis.wsngroup.gexf4j.core.EdgeType;import it.uniroma1.dis.wsngroup.gexf4j.core.Gexf;import it.uniroma1.dis.wsngroup.gexf4j.core.Graph;import it.uniroma1.dis.wsngroup.gexf4j.core.Mode;import it.uniroma1.dis.wsngroup.gexf4j.core.Node;import it.uniroma1.dis.wsngroup.gexf4j.core.data.Attribute;import it.uniroma1.dis.wsngroup.gexf4j.core.data.AttributeClass;import it.uniroma1.dis.wsngroup.gexf4j.core.data.AttributeList;import it.uniroma1.dis.wsngroup.gexf4j.core.data.AttributeType;import it.uniroma1.dis.wsngroup.gexf4j.core.impl.GexfImpl;import it.uniroma1.dis.wsngroup.gexf4j.core.impl.StaxGraphWriter;import it.uniroma1.dis.wsngroup.gexf4j.core.impl.data.AttributeListImpl;import java.io.File;import java.io.FileWriter;import java.io.IOException;import java.io.Writer;import java.util.List;public class CGExporter {    private Gexf gexf;    private Graph graph;    private Attribute codeArray;    private AttributeList attrList;    public CGExporter() {        this.gexf = new GexfImpl();        this.graph = this.gexf.getGraph();        this.gexf.getMetadata().setCreator("liu3237").setDescription("App method invoke graph");        this.gexf.setVisualization(true);        this.graph.setDefaultEdgeType(EdgeType.DIRECTED).setMode(Mode.STATIC);        this.attrList = new AttributeListImpl(AttributeClass.NODE);        this.graph.getAttributeLists().add(attrList);        //可以给每个节点设置一些属性，这里设置的属性名是 codeArray，实际上后面没用到        this.codeArray = this.attrList.createAttribute("0", AttributeType.STRING,"codeArray");    }    public void exportMIG(String graphName, String storeDir) {        String outPath = storeDir + "/" + graphName + ".gexf";        StaxGraphWriter graphWriter = new StaxGraphWriter();        File f = new File(outPath);        Writer out;        try {            out = new FileWriter(f, false);            graphWriter.writeToStream(this.gexf, out, "UTF-8");        } catch (IOException e) {            e.printStackTrace();        }    }    public Node getNodeByID(String Id) {        List<Node> nodes = this.graph.getNodes();        Node nodeFinded = null;        for (Node node : nodes) {            String nodeID = node.getId();            if (nodeID.equals(Id)) {                nodeFinded = node;                break;            }        }        return nodeFinded;    }    public void linkNodeByID(String sourceID, String targetID) {        Node sourceNode = this.getNodeByID(sourceID);        Node targetNode = this.getNodeByID(targetID);        if (sourceNode.equals(targetNode)) {            return;        }        if (!sourceNode.hasEdgeTo(targetID)) {            String edgeID = sourceID + "-->" + targetID;            sourceNode.connectTo(edgeID, "", EdgeType.DIRECTED, targetNode);        }    }    public void createNode(String m) {        String id = m;        String codes = "";        if (getNodeByID(id) != null) {            return;        }        Node node = this.graph.createNode(id);        node.setLabel(id).getAttributeValues().addValue(this.codeArray, codes);        node.setSize(20);    }}

• 生成的可视化的函数调用图
  最后生成的调用图被保存成了gexf格式，这个格式在网络分析里面用的比较多。可以用软件Gephi打开生成的调用图。

生成的函数调用图，密密麻麻的全是节点。

还可以缩放，查看节点label，修改节点颜色等。

• 后记
  FlowDroid比较强大，我自己也没搞太明白…………Soot里面有可以把调用图导出成dot格式的函数，但是节点比较多的时候我的电脑打不开那个dot文件了。可能是本人电脑比较渣吧。其实大部分时候获得了函数调用图就可以在上面进行分析了，没必要把它导出来。导出来只是为了人看着方便。