Android Framework 包管理子系统（03）应用安装

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本章关键点总结 & 说明：

导图是不断迭代的，这里主要关注➕ PkgMS安装应用部分。主要是三个步骤：从执行adb install 到复制文件，再到装载文件，最后到安装成功。

PackagerInstallerService特殊说明：PackagerInstallerService(PkgMIS)是android5.0中新加入的服务，一般通过PackagerInstallerService来分配一个SessinId，这个系统唯一的ID代表一次安装过程，如果一个应用的安装被中断了，比如设备重启，那么也可以通过这个ID来继续安装。Session的创建如下所示：

public int createSession(SessionParams params, String installerPackageName, int userId) {try {return createSessionInternal(params, installerPackageName, userId);} catch (IOException e) {throw ExceptionUtils.wrap(e);}
}

该方法会返回个系统唯一值作为SessionID，如果希望再次使用Session，可以通过接口openSession打开，代码实现如下：

public IPackageInstallerSession openSession(int sessionId) {try {return openSessionInternal(sessionId);} catch (IOException e) {throw ExceptionUtils.wrap(e);}
}

这里将返回一个IPackageInstallerSession(PackageInstallerSession的IBinder对象)，在PackagerManagerService中用变量mSession来存所有的PackageInstallerSession对象。这些PackageInstallerSession对象保存了应用安装的相关数据，比如安装路径、安装进度等。。。

1 安装应用程序(从 adb install 到PkgMS)

一般我们会使用adb install 来安装应用，因此这里就从adb install开始分析，adb命令，install参数。直接看adb命令处理install参数的代码，如下所示：

int adb_commandline(int argc, char **argv)
{char buf[4096];//...if (!strcmp(argv[0], "install")) {if (argc < 2) return usage();return install_app(ttype, serial, argc, argv);}//...if (!strcmp(argv[0], "uninstall")) {if (argc < 2) return usage();return uninstall_app(ttype, serial, argc, argv);}//...usage();return 1;
}

这里继续分析install_app实现，代码如下：

int install_app(transport_type transport, char* serial, int argc, char** argv)
{//这里需要设置复制目标的目录，如果安装在内部存储中，则目标目录为/data/local/tmp。static const char *const DATA_DEST = "/data/local/tmp/%s";//如果安装在SD卡上，则目标目录为/sdcard/tmp。static const char *const SD_DEST = "/sdcard/tmp/%s";//...for (i = 1; i < argc; i++) {if (!strcmp(argv[i], "-s")) {where = SD_DEST; //-s参数指明该APK安装到SD卡上}}//...char* apk_file = argv[last_apk];char apk_dest[PATH_MAX];snprintf(apk_dest, sizeof apk_dest, where, get_basename(apk_file));//将此APK传送到手机的目标路径int err = do_sync_push(apk_file, apk_dest, 0 /* no show progress */);if (err) {goto cleanup_apk;} else {argv[last_apk] = apk_dest; /* destination name, not source location */}//执行pm命令pm_command(transport, serial, argc, argv);cleanup_apk://手机中执行shell rm 命令，删除刚才传送过去的目标APK文件delete_file(transport, serial, apk_dest);return err;
}

这里关注pm_command方法，代码如下：

static int pm_command(transport_type transport, char* serial,int argc, char** argv)
{char buf[4096];snprintf(buf, sizeof(buf), "shell:pm");while(argc-- > 0) {char *quoted = escape_arg(*argv++);strncat(buf, " ", sizeof(buf) - 1);strncat(buf, quoted, sizeof(buf) - 1);free(quoted);}send_shellcommand(transport, serial, buf);return 0;
}

这里调用了send_shellcommand 发送"shell:pm install 参数"给手机端的adbd，这里继续分析pm命令，pm是脚本文件，构成如下：

# Script to start "pm" on the device,which has a very rudimentary
# shell.
#base=/system
export CLASSPATH=$base/frameworks/pm.jar
exec app_process $base/bincom.android.commands.pm.Pm "$@"

在编译system镜像时，Android.mk中会将该脚本复制到system/bin目录下。从pm脚本的内容来看，它就是通过app_process执行pm.jar包的main函数。pm的main函数实现如下：

public static void main(String[] args) {int exitCode = 1;exitCode = new Pm().run(args);//...System.exit(exitCode);
}

这里的run方法实现如下：

public int run(String[] args) throws IOException, RemoteException {//...//获取UserM 和 PkgMS的binder客户端mUm = IUserManager.Stub.asInterface(ServiceManager.getService("user"));mPm = IPackageManager.Stub.asInterface(ServiceManager.getService("package"));//...mInstaller = mPm.getPackageInstaller();//...//处理其他命令，这里仅考虑install的处理if ("install".equals(op)) {return runInstall();}//...
}

这里仅仅关注install部分相关代码，runInstall代码实现如下：

private int runInstall() {int installFlags = 0;//...while ((opt=nextOption()) != null) {if (opt.equals("-l")) {installFlags |= PackageManager.INSTALL_FORWARD_LOCK;} else if (opt.equals("-r")) {installFlags |= PackageManager.INSTALL_REPLACE_EXISTING;//...各种参数解析} else {System.err.println("Error: Unknown option: " + opt);return 1;}}//...//获取Verification Package的文件位置final String verificationFilePath = nextArg();if (verificationFilePath != null) {System.err.println("\tver: " + verificationFilePath);verificationURI = Uri.fromFile(new File(verificationFilePath));} else {verificationURI = null;}//创建PackageInstallObserver，用于接收PkgMS的安装结果LocalPackageInstallObserver obs = new LocalPackageInstallObserver();try {VerificationParams verificationParams = new VerificationParams(verificationURI,originatingURI, referrerURI, VerificationParams.NO_UID, null);//这里调用PkgMS来安装应用程序mPm.installPackageAsUser(apkFilePath, obs.getBinder(), installFlags,installerPackageName, verificationParams, abi, userId);synchronized (obs) {while (!obs.finished) {try {obs.wait();//等待安装结果} catch (InterruptedException e) {//...}}//...}} catch (RemoteException e) {//...}
}

这里调用了mPm.installPackageAsUser方法来处理“安装”，从 adb install 到PkgMS到此分析结束，接下来从这里开始便正式进入PkgMS来安装应用程序。

同时这里介绍另一种调用方式，给指定用户安装应用，安装应用程序也可以通过调用installPackage来实现，代码如下：

public void installPackage(String originPath, IPackageInstallObserver2 observer,int installFlags, String installerPackageName, VerificationParams verificationParams,String packageAbiOverride) {installPackageAsUser(originPath, observer, installFlags, installerPackageName, verificationParams,packageAbiOverride, UserHandle.getCallingUserId());}

这里实际上也是调用了installPackageAsUser方法。因此后面的安装应用程序步骤会从installPackageAsUser开始分析。

2 安装应用程序(复制文件)

2.1 流程分析

从installPackageAsUser开始分析安装应用程序的步骤，代码如下所示：

public void installPackageAsUser(String originPath, IPackageInstallObserver2 observer,int installFlags, String installerPackageName, VerificationParams verificationParams,String packageAbiOverride, int userId) {//检查调用进程的权限mContext.enforceCallingOrSelfPermission(android.Manifest.permission.INSTALL_PACKAGES, null);//检查调用进程的用户是否有安装权限final int callingUid = Binder.getCallingUid();enforceCrossUserPermission(callingUid, userId, true, true, "installPackageAsUser");//检查用户是否被限制 安装应用if (isUserRestricted(userId, UserManager.DISALLOW_INSTALL_APPS)) {try {if (observer != null) {//用户被限制，通知给监听者observer.onPackageInstalled("", INSTALL_FAILED_USER_RESTRICTED, null, null);}} catch (RemoteException re) {}return;}if ((callingUid == Process.SHELL_UID) || (callingUid == Process.ROOT_UID)) {installFlags |= PackageManager.INSTALL_FROM_ADB;} else {installFlags &= ~PackageManager.INSTALL_FROM_ADB;installFlags &= ~PackageManager.INSTALL_ALL_USERS;}UserHandle user;//如果有INSTALL_ALL_USERS标志，则给所有用户安装if ((installFlags & PackageManager.INSTALL_ALL_USERS) != 0) {user = UserHandle.ALL;} else {user = new UserHandle(userId);}verificationParams.setInstallerUid(callingUid);final File originFile = new File(originPath);final OriginInfo origin = OriginInfo.fromUntrustedFile(originFile);//保存参数到InstallParams对象final Message msg = mHandler.obtainMessage(INIT_COPY);msg.obj = new InstallParams(origin, observer, installFlags,installerPackageName, verificationParams, user, packageAbiOverride);mHandler.sendMessage(msg);//发送消息
}

这里最后把调用的参数Installarams对象中，然后发送INIT_COPY消息。mHandler被绑定到另外一个工作线程（借助ThreadHandler对象的Looper）中，所以该INIT_COPY消息也将在那个工作线程中进行处理。接下来看handleMessage如何处理消息，代码如下：

public void handleMessage(Message msg) {try {doHandleMessage(msg);} finally {Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);}
}

继续分析doHandleMessage，这里只关注INIT_COPY相关处理，代码如下：

              case INIT_COPY: {HandlerParams params = (HandlerParams) msg.obj;int idx = mPendingInstalls.size();if (!mBound) {//绑定defaultContainerService服务if (!connectToService()) {//错误处理} else {//连接成功，把安装信息保存到mPendingInstallsmPendingInstalls.add(idx, params);}} else {//插入安装信息mPendingInstalls.add(idx, params);//如果安装请求队列之前的状态为空，则表明要启动安装if (idx == 0) {mHandler.sendEmptyMessage(MCS_BOUND);}}break;}

这里有一个前提，成功启动了DefaultContainerService（简称DCS）且idx为零，所以这是PkgMS首次处理安装请求，即将要处理MCS_BOUND消息。继续分析MCS_BOUND的处理，代码如下：

                case MCS_BOUND: {if (msg.obj != null) {mContainerService = (IMediaContainerService) msg.obj;}if (mContainerService == null) {//错误处理} else if (mPendingInstalls.size() > 0) {HandlerParams params = mPendingInstalls.get(0);if (params != null) {if (params.startCopy()) {//执行安装if (mPendingInstalls.size() > 0) {//工作完成，删除第一项mPendingInstalls.remove(0);}if (mPendingInstalls.size() == 0) {if (mBound) {//安装请求都处理完了，则需要和Service断绝联系,//通过发送MSC_UNB消息处理断交请求removeMessages(MCS_UNBIND);Message ubmsg = obtainMessage(MCS_UNBIND);sendMessageDelayed(ubmsg, 10000);}} else {//还有未处理的请求，则继续发送MCS_BOUNDmHandler.sendEmptyMessage(MCS_BOUND);}}}}break;}

这里先分析MCS_UNBIND的处理流程，代码如下所示：

                case MCS_UNBIND: {if (mPendingInstalls.size() == 0 && mPendingVerification.size() == 0) {if (mBound) {disconnectService();}} else if (mPendingInstalls.size() > 0) {mHandler.sendEmptyMessage(MCS_BOUND);}break;}

可以看到，如果没有请求则与服务断开联系，只要还有请求，就会继续发送MCS_BOUND消息。接下来继续分析startCopy，代码实现如下：

final boolean startCopy() {boolean res;try {if (++mRetries > MAX_RETRIES) {mHandler.sendEmptyMessage(MCS_GIVE_UP);handleServiceError();return false;} else {handleStartCopy();//调用派生类InstallParams的handleStartCopy函数res = true;}} catch (RemoteException e) {mHandler.sendEmptyMessage(MCS_RECONNECT);res = false;}//调用派生类InstallParams的handleReturnCode，返回处理结果handleReturnCode();return res;
}

这里继续分析关键方法InstallParams类的handleStartCopy，代码如下：

public void handleStartCopy() throws RemoteException {//...if (onInt && onSd) {// Check if both bits are setret = PackageManager.INSTALL_FAILED_INVALID_INSTALL_LOCATION;} else {pkgLite = mContainerService.getMinimalPackageInfo(origin.resolvedPath, installFlags,packageAbiOverride);if (!origin.staged && pkgLite.recommendedInstallLocation== PackageHelper.RECOMMEND_FAILED_INSUFFICIENT_STORAGE) {//如果安装空间不够，释放cache空间final StorageManager storage = StorageManager.from(mContext);final long lowThreshold = storage.getStorageLowBytes(Environment.getDataDirectory());final long sizeBytes = mContainerService.calculateInstalledSize(origin.resolvedPath, isForwardLocked(), packageAbiOverride);if (mInstaller.freeCache(sizeBytes + lowThreshold) >= 0) {pkgLite = mContainerService.getMinimalPackageInfo(origin.resolvedPath,installFlags, packageAbiOverride);}if (pkgLite.recommendedInstallLocation== PackageHelper.RECOMMEND_FAILED_INVALID_URI) {pkgLite.recommendedInstallLocation= PackageHelper.RECOMMEND_FAILED_INSUFFICIENT_STORAGE;}}}//...//创建InstallArgs对象，如果应用要求安装在SD卡或forward lock的应用//则创建AsecInstallArgs，否则创建FileInstallArgsfinal InstallArgs args = createInstallArgs(this);mArgs = args;if (ret == PackageManager.INSTALL_SUCCEEDED) {//...final int requiredUid = mRequiredVerifierPackage == null ? -1: getPackageUid(mRequiredVerifierPackage, userIdentifier);if (!origin.existing && requiredUid != -1&& isVerificationEnabled(userIdentifier, installFlags)) {//...校验相关} else {//无需校验则直接处理ret = args.copyApk(mContainerService, true);}}mRet = ret;
}

这里关注无需校验环节的copyApk(依赖于args的类，这里只从FileInstallArgs类开始分析)方法实现，代码如下：

int copyApk(IMediaContainerService imcs, boolean temp) throws RemoteException {if (origin.staged) {codeFile = origin.file;resourceFile = origin.file;return PackageManager.INSTALL_SUCCEEDED;}try {//在data/app下生成临时文件final File tempDir = mInstallerService.allocateInternalStageDirLegacy();codeFile = tempDir;resourceFile = tempDir;} catch (IOException e) {return PackageManager.INSTALL_FAILED_INSUFFICIENT_STORAGE;}final IParcelFileDescriptorFactory target = new IParcelFileDescriptorFactory.Stub() {//为临时文件创建文件描述符ParcelFileDescriptor，能够通过Binder传递@Overridepublic ParcelFileDescriptor open(String name, int mode) throws RemoteException {if (!FileUtils.isValidExtFilename(name)) {throw new IllegalArgumentException("Invalid filename: " + name);}try {final File file = new File(codeFile, name);final FileDescriptor fd = Os.open(file.getAbsolutePath(),O_RDWR | O_CREAT, 0644);Os.chmod(file.getAbsolutePath(), 0644);return new ParcelFileDescriptor(fd);} catch (ErrnoException e) {throw new RemoteException("Failed to open: " + e.getMessage());}}};int ret = PackageManager.INSTALL_SUCCEEDED;//复制文件ret = imcs.copyPackage(origin.file.getAbsolutePath(), target);if (ret != PackageManager.INSTALL_SUCCEEDED) {return ret;}//安装系统自带的native动态库final File libraryRoot = new File(codeFile, LIB_DIR_NAME);NativeLibraryHelper.Handle handle = null;try {handle = NativeLibraryHelper.Handle.create(codeFile);ret = NativeLibraryHelper.copyNativeBinariesWithOverride(handle, libraryRoot,abiOverride);} catch (IOException e) {ret = PackageManager.INSTALL_FAILED_INTERNAL_ERROR;} finally {IoUtils.closeQuietly(handle);}return ret;
}

至此，安装的第一部份工作完成，应用安装到/data/app目录下。

2.2 关键类说明

HandlerParams和InstallArgs介绍，关系如下所示：

HandlerParams和InstallArgs均为抽象类。HandlerParams有三个子类：InstallParams、MoveParams和MeasureParams：

InstallParams 处理APK的安装。
MoveParams 处理某个已安装APK的搬家请求（例如从内部存储移动到SD卡上）。
MeasureParams 查询某个已安装的APK占据存储空间的大小（例如在设置程序中得到的某个APK使用的缓存文件的大小）。

对于InstallParams来说，它还有两个伴儿，即InstallArgs的派生类FileInstallArgs和AsecInstallArgs。FileInstallArgs针对的是安装在内部存储的APK，而AsecInstallArgs针对的是那些安装在SD卡上的APK。(整个流程的分析，包括后面，都是针对FileInstallArgs来做，AsecInstallArgs分析方式类似)

3 应用安装第二阶段：装载应用

本阶段是将应用格式转换成oat格式，为应用创建数据目录，最后把应用的信息装载到PkgMS的数据结构中，在前面startCopy函数中最后调用了handleReturnCode方法，代码如下：

void handleReturnCode() {if (mArgs != null) {processPendingInstall(mArgs, mRet);}
}

继续分析processPendingInstall，代码实现如下：

private void processPendingInstall(final InstallArgs args, final int currentStatus) {// Queue up an async operation since the package installation may take a little while.mHandler.post(new Runnable() {public void run() {mHandler.removeCallbacks(this);//防止重复调用PackageInstalledInfo res = new PackageInstalledInfo();res.returnCode = currentStatus;res.uid = -1;res.pkg = null;res.removedInfo = new PackageRemovedInfo();//如果应用安装成功，则装载安装的应用if (res.returnCode == PackageManager.INSTALL_SUCCEEDED) {//InstallArgs的doPreInstall函数args.doPreInstall(res.returnCode);synchronized (mInstallLock) {//关键函数，进行APK安装installPackageLI(args, res);}//FileInstallArgs的doPostInstall函数args.doPostInstall(res.returnCode, res.uid);}//执行备份相关代码(通过BackupManagerService来备份处理)...if (!doRestore) {//发送POST_INSTALL消息Message msg = mHandler.obtainMessage(POST_INSTALL, token, 0);mHandler.sendMessage(msg);}}});
}

该方法总结如下：

这里的InstallArgs的doPreInstall函数在本例中是FileInstallArgs的doPreInstall函数。
调用PkgMS的installPackageLI函数进行APK安装，接下来将深度分析该方法。
这里的InstallArgs的doPostInstall函数在本例中是FileInstallArgs的doPostInstall函数。
此时，该APK已经安装完成（不论失败还是成功），继续向mHandler抛送一个POST_INSTALL消息，该消息携带一个token，通过它可从mRunningInstalls数组中取得一个PostInstallData对象。后面也将继续分析handler对POST_INSTALL的处理流程。

接下来将针对{步骤2}的installPackageLI和{步骤4}的handler消息处理进行详细分析。

@1 installPackageLI实现

private void installPackageLI(InstallArgs args, PackageInstalledInfo res) {//...final int parseFlags = mDefParseFlags | PackageParser.PARSE_CHATTY| (forwardLocked ? PackageParser.PARSE_FORWARD_LOCK : 0)| (onSd ? PackageParser.PARSE_ON_SDCARD : 0);//创建apk文件的解析器PackageParser pp = new PackageParser();pp.setSeparateProcesses(mSeparateProcesses);pp.setDisplayMetrics(mMetrics);final PackageParser.Package pkg;try {//解析apk文件pkg = pp.parsePackage(tmpPackageFile, parseFlags);} catch (PackageParserException e) {res.setError("Failed parse during installPackageLI", e);return;}//收集应用的签名try {pp.collectCertificates(pkg, parseFlags);pp.collectManifestDigest(pkg);} catch (PackageParserException e) {res.setError("Failed collect during installPackageLI", e);return;}//...pp = null;String oldCodePath = null;boolean systemApp = false;synchronized (mPackages) {//升级判定及相关处理int N = pkg.permissions.size();//permission相关处理}//有系统标志的应用要求装在sd卡上，报错退出if (systemApp && onSd) {res.setError(INSTALL_FAILED_INVALID_INSTALL_LOCATION,"Cannot install updates to system apps on sdcard");return;}//如果更名失败，则退出if (!args.doRename(res.returnCode, pkg, oldCodePath)) {res.setError(INSTALL_FAILED_INSUFFICIENT_STORAGE, "Failed rename");return;}if (replace) {//如果安装的是升级包replacePackageLI(pkg, parseFlags, scanFlags | SCAN_REPLACING, args.user,installerPackageName, res);} else {//如果是新应用installNewPackageLI(pkg, parseFlags, scanFlags | SCAN_DELETE_DATA_ON_FAILURES,args.user, installerPackageName, res);}synchronized (mPackages) {final PackageSetting ps = mSettings.mPackages.get(pkgName);if (ps != null) {res.newUsers = ps.queryInstalledUsers(sUserManager.getUserIds(), true);}}
}

installPackageLI首先解析了安装的应用文件，得到解析的结果后，主要是判断新安装应用是否和应用系统中已安装应用构成升级关系，是则调用replacePackageLI来处理，否则就用installNewPackageLI来处理。

@2 POST_INSTALL消息处理

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