Android内核解读-应用的安装过程

转载请注明出处:http://blog.csdn.net/singwhatiwanna/article/details/19578947

前言

我们知道,在android手机上安装一个apk很简单,只要打开apk文件,默认就会弹出安装界面,然后点击确定,经过若干秒后,apk就安装成功了,可是你知道apk的安装过程是什么吗?你知道android系统在安装一个apk的时候都干了什么吗?在本文中,将一一解答这个问题。简单来说,apk的安装过程分两步:第一步,将apk文件复制到程序目录下(/data/app/);第二步,为应用创建数据目录(/data/data/package name/)、提取dex文件到指定目录(/data/dalvik-cache/)、修改系统包管理信息。注意,本文的分析基于Android 4.3源码。

apk的复制过程

apk的安装从PackageManager的installApk方法开始,由于PackageManager所对应的binder服务为PackageManagerService(PMS),所以,真正的安装过程都在PackageManagerService中完成。PackageManagerService的installApk方法最终调用了installPackageWithVerificationAndEncryption方法,该方法的核心就是在最后发送了一个INIT_COPY的消息,这个消息的含义是完成apk的拷贝过程。

    public void installPackageWithVerificationAndEncryption(Uri packageURI,
            IPackageInstallObserver observer, int flags, String installerPackageName,
            VerificationParams verificationParams, ContainerEncryptionParams encryptionParams) {
        mContext.enforceCallingOrSelfPermission(android.Manifest.permission.INSTALL_PACKAGES,
                null);

        final int uid = Binder.getCallingUid();
        if (isUserRestricted(UserHandle.getUserId(uid), UserManager.DISALLOW_INSTALL_APPS)) {
            try {
                observer.packageInstalled("", PackageManager.INSTALL_FAILED_USER_RESTRICTED);
            } catch (RemoteException re) {
            }
            return;
        }

        UserHandle user;
        if ((flags&PackageManager.INSTALL_ALL_USERS) != 0) {
            user = UserHandle.ALL;
        } else {
            user = new UserHandle(UserHandle.getUserId(uid));
        }

        final int filteredFlags;

        if (uid == Process.SHELL_UID || uid == 0) {
            if (DEBUG_INSTALL) {
                Slog.v(TAG, "Install from ADB");
            }
            filteredFlags = flags | PackageManager.INSTALL_FROM_ADB;
        } else {
            filteredFlags = flags & ~PackageManager.INSTALL_FROM_ADB;
        }

        verificationParams.setInstallerUid(uid);

        final Message msg = mHandler.obtainMessage(INIT_COPY);
        msg.obj = new InstallParams(packageURI, observer, filteredFlags, installerPackageName,
                verificationParams, encryptionParams, user);
        mHandler.sendMessage(msg);
    }

通过分析代码可以发现,真正实现apk拷贝的方法是InstallParams的handleStartCopy方法,InstallParams中有重试机制,拷贝如果失败的话会重试,最多重试4次。在拷贝之前,还必须做一件事情,那就是绑定media container service,安装过程中一些状态的检查会用到这个服务,代码如下所示:

class PackageHandler extends Handler {
	private boolean mBound = false;
	final ArrayList<HandlerParams> mPendingInstalls =
		new ArrayList<HandlerParams>();

	private boolean connectToService() {
		if (DEBUG_SD_INSTALL) Log.i(TAG, "Trying to bind to" +
				" DefaultContainerService");
		Intent service = new Intent().setComponent(DEFAULT_CONTAINER_COMPONENT);
		Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_DEFAULT);
		if (mContext.bindServiceAsUser(service, mDefContainerConn,
				Context.BIND_AUTO_CREATE, UserHandle.OWNER)) {
			Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
			mBound = true;
			return true;
		}
		Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
		return false;
	}
	...
}

现在分析一下InstallParams的handleStartCopy方法,这个方法很长,代码就不帖出来了,大家可以自己去看看,这里主要分析下它的工作流程:

1. 检查安装位置标记位是否有冲突,如果有冲突,则安装失败,这里的有冲突是指“一个apk同时要求被安装到内部存储和sd卡”

2. 调用MCS服务的getMinimalPackageInfo方法来得到apk的推荐安装位置,并检查是否能够进行正常的安装。在这一步,有可能抛出一些无法安装的状态位:存储空间不足、程序已经安装、无效的apk文件等,这个时候安装过程终止

3. 到这一步,表示程序可以正常安装,同时MCS服务服务可能会根据需要调整安装位置,在InstallParams的installLocationPolicy中完成

4. 文件的复制过程,PMS针对内部存储和sd卡分别提供了一个类:FileInstallArgs和AsecInstallArgs,并分别调用二者的copyApk方法来完成apk的复制过程

经过了上面4步,待安装apk已经被复制到了/data/app/目录了。

apk的解析过程

上面,apk已经被复制到了/data/app/目录,安装的第一步已经完成,那么系统是什么时候对apk进行dex提取和解析的呢,这还要从PMS说起,在PMS内部有一个AppDirObserver类,顾名思义,它的作用是应用目录观察者,它时刻观察着应用目录/data/app/,当目录内部结构改变的时候(创建文件和删除文件)它会做出相应行为,下面看下它的代码:

private final class AppDirObserver extends FileObserver {
	public AppDirObserver(String path, int mask, boolean isrom) {
		super(path, mask);
		mRootDir = path;
		mIsRom = isrom;
	}
	//在/data/app/目录下添加或删除apk的时候,此方法会被调用
	public void onEvent(int event, String path) {
		String removedPackage = null;
		int removedAppId = -1;
		int[] removedUsers = null;
		String addedPackage = null;
		int addedAppId = -1;
		int[] addedUsers = null;

		// TODO post a message to the handler to obtain serial ordering
		synchronized (mInstallLock) {
			String fullPathStr = null;
			File fullPath = null;
			if (path != null) {
				fullPath = new File(mRootDir, path);
				fullPathStr = fullPath.getPath();
			}

			if (DEBUG_APP_DIR_OBSERVER)
				Log.v(TAG, "File " + fullPathStr + " changed: " + Integer.toHexString(event));

			if (!isPackageFilename(path)) {
				if (DEBUG_APP_DIR_OBSERVER)
					Log.v(TAG, "Ignoring change of non-package file: " + fullPathStr);
				return;
			}

			// Ignore packages that are being installed or
			// have just been installed.
			if (ignoreCodePath(fullPathStr)) {
				return;
			}
			PackageParser.Package p = null;
			PackageSetting ps = null;
			// reader
			synchronized (mPackages) {
				p = mAppDirs.get(fullPathStr);
				if (p != null) {
					ps = mSettings.mPackages.get(p.applicationInfo.packageName);
					if (ps != null) {
						removedUsers = ps.queryInstalledUsers(sUserManager.getUserIds(), true);
					} else {
						removedUsers = sUserManager.getUserIds();
					}
				}
				addedUsers = sUserManager.getUserIds();
			}
			//当apk被删除的时候,往往意味着这个apk被卸载
			if ((event&REMOVE_EVENTS) != 0) {
				if (ps != null) {
					if (DEBUG_REMOVE) Slog.d(TAG, "Package disappeared: " + ps);
					//removePackageLI方法完成卸载apk的主要功能
					removePackageLI(ps, true);
					removedPackage = ps.name;
					removedAppId = ps.appId;
				}
			}
			
			//新添加了一个apk,往往意味着一个新的apk被安装
			if ((event&ADD_EVENTS) != 0) {
				if (p == null) {
					if (DEBUG_INSTALL) Slog.d(TAG, "New file appeared: " + fullPath);
					//scanPackageLI方法完成了apk安装的第二个步骤
					p = scanPackageLI(fullPath,
							(mIsRom ? PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM
									| PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM_DIR: 0) |
							PackageParser.PARSE_CHATTY |
							PackageParser.PARSE_MUST_BE_APK,
							SCAN_MONITOR | SCAN_NO_PATHS | SCAN_UPDATE_TIME,
							System.currentTimeMillis(), UserHandle.ALL);
					if (p != null) {
						/*
						 * TODO this seems dangerous as the package may have
						 * changed since we last acquired the mPackages
						 * lock.
						 */
						// writer
						synchronized (mPackages) {
							updatePermissionsLPw(p.packageName, p,
									p.permissions.size() > 0 ? UPDATE_PERMISSIONS_ALL : 0);
						}
						addedPackage = p.applicationInfo.packageName;
						addedAppId = UserHandle.getAppId(p.applicationInfo.uid);
					}
				}
			}

			// reader
			synchronized (mPackages) {
				mSettings.writeLPr();
			}
		}

		//下面两个if语句块大家应用不陌生吧,在我们的应用中想监听应用的安装和卸载,
		//就是通过收听ACTION_PACKAGE_ADDED和ACTION_PACKAGE_REMOVED这两个广播来实现的
		if (removedPackage != null) {
			Bundle extras = new Bundle(1);
			extras.putInt(Intent.EXTRA_UID, removedAppId);
			extras.putBoolean(Intent.EXTRA_DATA_REMOVED, false);
			sendPackageBroadcast(Intent.ACTION_PACKAGE_REMOVED, removedPackage,
					extras, null, null, removedUsers);
		}
		if (addedPackage != null) {
			Bundle extras = new Bundle(1);
			extras.putInt(Intent.EXTRA_UID, addedAppId);
			sendPackageBroadcast(Intent.ACTION_PACKAGE_ADDED, addedPackage,
					extras, null, null, addedUsers);
		}
	}

	private final String mRootDir;
	private final boolean mIsRom;
}

下面,我们主要分析一下scanPackageLI方法,还是仅仅分析,不帖代码,因为代码太长了,帖出来没法看了,这个方法不仅仅是完成apk包的扫描,还解析AndroidManifest.xml文件并提取出所有的intent-filter和permission信息,apk安装的主要功能都由它来完成的,当apk包扫描完成后,系统会调用updatePermissionsLPw方法更新系统所具有的权限。

scanPackageLI方法有两个,其第一个参数分别接受File和PackageParser.Package类型,第一个方法会从File中提取出package信息然后再调用第二个方法,下面分析第二个scanPackageLI方法,其完成的事情如下:

1. 如果包名是android,则会做一些特殊处理,这个包名为android的应用是系统内部应用的,其他应用的包名如果叫android则安装会有问题,大家可以试一下

2. 解析常见的use-feature、shared-userId、use-library标签并保存到成员变量中

3. 进行签名验证,对应的方法是verifySignaturesLP,验证失败则应用无法安装

4. 创建应用程序目录/data/data/包名,同时将apk中提取出dex文件并保存到/data/dalvik-cache,把apk当做zip解压就能得到dex文件

5. 解析AndroidManifest.xml文件,提取出所需信息,包括具有intent-filter的四大组件信息(Activity、Service、BroadcastReceiver、ContentProvider)和声明的系统权限等

到此为止,scanPackageLI方法结束了。而updatePermissionsLPw的作用是对系统中所有的权限进行更新,大家可以查看下/system/etc/permissons目录,下面定义了android系统中所有的权限,开发中最常用的权限定义在目录下的platform.xml里面,大家可以打开看看,可以看到常见的访问网络、读写外部存储等权限等都是在这里定义的。权限更新完毕以后,系统就会发送ACTION_PACKAGE_ADDED广播,告知所有应用有新应用安装了。另外,大家可以查看下data/system/目录,里面有两个文件packages.list和packages.xml,在packages.list里面放的是手机上安装的所有应用列表,而packages.xml中存放的是所有应用的设置应用,比如一个应用声明了哪些系统权限就定义在这里面。关于应用的卸载,我们可以想到是应用安装过程的逆过程,大致要做的是:停止应用、删除各种文件,更新系统设置、权限等,大家感兴趣自己看一下,完全是安装过程的逆过程,这里不介绍了。

Android内核解读-应用的安装过程

上一篇:Android菜鸟的成长笔记(2)——第一个Android应用


下一篇:Android protectionLevel