深度探究apk安装过程

编辑：admin 时间：2017-07-06

一.先验知识

0.PcakageaManagerService版本变化

1.概述

2.PackageManagerService服务启动流程

3. PackageManagerService入口

二.四种安装方式

1.系统应用安装

2.网络下载应用安装

3. ADB工具安装

4.第三方应用安装

三.总结

概述

1.1概述

众所周知，Android应用最终是打包成.apk格式（其实就是一个压缩包），然后安装至手机并运行的。APK即Android Package的缩写。

Android系统在启动的过程中，会启动一个应用程序管理服务PackageManagerService，这个服务负责扫描系统中特定的目录，找到里面的应用程序文件，即以Apk为后缀的文件，然后对这些文件进解析，得到应用程序的相关信息，完成应用程序的安装过程。

应用程序管理服务PackageManagerService安装应用程序的过程，其实就是解析析应用程序配置文件AndroidManifest.xml的过程，并从里面得到得到应用程序的相关信息，例如得到应用程序的组件Activity、Service、Broadcast Receiver和Content Provider等信息，有了这些信息后，通过ActivityManagerService这个服务，我们就可以在系统中正常地使用这些应用程序了。

Android应用APK安装的方式

一般而言，Android应用安装有如下四种方式：

系统应用安装：开机时加载系统的APK和应用，没有安装界面；

网络下载应用安装：通过各种market应用完成，没有安装界面；

ADB工具安装：即通过Android的SDK开发tools里面的adb.exe程序安装，没有安装界面；

第三方应用安装：通过SD卡里的APK文件安装(比如双击APK文件触发)，有安装界面，系统默认已经安装了一个安装卸载应用的程序，即由packageinstaller.apk应用处理安装及卸载过程的界面。

应用安装涉及到的目录

/system/app ：系统自带的应用程序，获得adb root权限才能删除

/data/app ：用户程序安装的目录。安装时把apk文件复制到此目录

/data/data ：存放应用程序的数据

/data/dalvik-cache：将apk中的dex文件安装到dalvik-cache目录下(dex文件是dalvik虚拟机的可执行文件,当然，ART–Android Runtime的可执行文件格式为oat，启用ART时，系统会执行dex文件转换至oat文件)

/data/system ：该目录下的packages.xml文件，类似于Windows的注册表，这个文件是在解析apk时由writeLP()创建的，里面记录了系统的permissions，以及每个apk的name,codePath,flags,ts,version,uesrid等信息，这些信息主要通apk的AndroidManifest.xml解析获取，解析完apk后将更新信息写入这个文件并保存到flash，下次开机直接从里面读取相关信息添加到内存相关列表中。当有apk升级，安装或删除时会更新这个文件。

/data/system/packages.xml中内容详解(这里列举的标签内容不一定完整，只是列举核心内容，packages.xml的完整定义详见官方文档)：

安装概述

（1）拷贝apk文件到指定目录

在Android系统中，apk安装文件是会被保存起来的，默认情况下，用户安装的apk首先会被拷贝到 /data/app 目录下。

/data/app目录是用户有权限访问的目录，在安装apk的时候会自动选择该目录存放用户安装的文件，而系统出厂的apk文件则被放到了 /system 分区下,包括 /system/app，/system/vendor/app，以及 /system/priv-app 等等，该分区只有Root权限的用户才能访问，这也就是为什么在没有Root手机之前，我们无法删除系统出厂的app的原因了。

（2）解压apk，拷贝文件，创建应用的数据目录

为了加快app的启动速度，apk在安装的时候，会首先将app的可执行文件（dex）拷贝到 /data/dalvik-cache 目录，缓存起来。

然后，在/data/data/目录下创建应用程序的数据目录（以应用的包名命名），存放应用的相关数据，如数据库、xml文件、cache、二进制的so动态库等等。

（3）解析apk的AndroidManifinest.xml文件

Android系统中，也有一个类似注册表的东西，用来记录当前所有安装的应用的基本信息，每次系统安装或者卸载了任何apk文件，都会更新这个文件。这个文件位于如下目录：

/data/system/packages.xml

系统在安装apk的过程中，会解析apk的AndroidManifinest.xml文件，提取出这个apk的重要信息写入到packages.xml文件中，这些信息包括：权限、应用包名、APK的安装位置、版本、userID等等。

由此，我们就知道了为啥一些应用市场和软件管理类的app能够很清楚地知道当前手机所安装的所有的app，以及这些app的详细信息了。

另外一件事就是Linux的用户Id和用户组Id，以便他可以获得合适的运行权限。

以上这些都是由PackageServiceManager完成的，下面我们会重点介绍PackageServiceManager。

（4）显示快捷方式

这些应用程序只是相当于在PackageManagerService服务注册好了，如果我们想要在Android桌面上看到这些应用程序，还需要有一个Home应用程序，负责从PackageManagerService服务中把这些安装好的应用程序取出来，并以友好的方式在桌面上展现出来，例如以快捷图标的形式。在Android系统中，负责把系统中已经安装的应用程序在桌面中展现出来的Home应用程序就是Launcher了

1.2 PackageManagerService启动过程

1.3 PackageManagerService入口

2.1系统应用安装方式

第一步：1.PackageManagerService.main()初始化注册

将PackageManagerService服务初始化并注册到ServiceManager里面进行管理。

第二步：2.建立java层的installer与c层的installd的socket联接

建立Java层的installer与c层的installd的socket联接，使得在上层的install,remove,dexopt等功能最终由installd在底层实现；

第三步：3.建立PackageHandler消息循环

建立PackageHandler消息循环，用于处理外部的apk安装请求消息，如adb install,packageinstaller安装apk时会发送消息；

典型的比如INIT_COPY和MCS_BOUND等，在通过网络下载时候会调用。

第四步：4. 成员变量readLp（）恢复上一次的安装信息

由于Android每次启动的时候都需要安装一次信息，但是有些信息是保持不变的，例如Linux用户组Id，PackageManagerService 每次安装程序之后，都会把这些程序的信息保存下来，以便下次使用，恢复上一次程序的安装信息是通过PackageManagerService 的成员变量mSetting的readLP()来实现的，恢复信息之后就开始扫描和安装app了。

检查/data/system/packages.xml是否存在，这个文件是在解析apk时由writeLP()创建的，里面记录了系统的permissions，以及每个apk的name,codePath,flags,ts,version,uesrid等信息，这些信息主要通过apk的AndroidManifest.xml解析获取，解析完apk后将更新信息写入这个文件并保存到flash，下次开机直接从里面读取相关信息添加到内存相关列表中。当有apk升级，安装或删除时会更新这个文件。

第五步：5.jar的detopt优化

检查BootClassPath，mSharedLibraries及/system/framework下的jar是否需要dexopt，需要的则通过dexopt进行优化；

第六步：6.scanDirLI函数扫描特定目录的apk文件解析

启动AppDirObserver线程监测/system/framework,/system/app,/data/app,/data/app-private目录的事件,主要监听add和remove事件。对于目录监听底层通过inotify机制实现，inotify 是一种文件系统的变化通知机制，如文件增加、删除等事件可以立刻让用户态得知,它为用户态监视文件系统的变化提供了强大的支持。当有add event时调用scanPackageLI(File , int , int)处理；当有remove event时调用removePackageLI()处理;

调用installer.install()进行安装工作,检查apk里的dex文件是否需要再优化,如果需要优化则通过辅助工具dexopt进行优化处理；将解析出的componet添加到pkg的对应列表里；对apk进行签名和证书校验,进行完整性验证。