深度探究apk安裝過程

ReubenBattl 7年前發布 | 14K 次閱讀安卓開發 Android開發移動開發

一.先驗知識

0.PcakageaManagerService版本變化

1.概述

2.PackageManagerService服務啟動流程

3. PackageManagerService入口

二.四種安裝方式

1.系統應用安裝

2.網絡下載應用安裝

3. ADB工具安裝

4.第三方應用安裝

三.總結

概述

1.1概述

眾所周知， Android 應用最終是打包成.apk格式（其實就是一個壓縮包），然后安裝至手機并運行的。APK即Android Package的縮寫。

Android系統在啟動的過程中，會啟動一個應用程序管理服務PackageManagerService，這個服務負責掃描系統中特定的目錄，找到里面的應用程序文件，即以Apk為后綴的文件，然后對這些文件進解析，得到應用程序的相關信息，完成應用程序的安裝過程。

應用程序管理服務PackageManagerService安裝應用程序的過程，其實就是解析析應用程序配置文件AndroidManifest.xml的過程，并從里面得到得到應用程序的相關信息，例如得到應用程序的組件Activity、Service、Broadcast Receiver和Content Provider等信息，有了這些信息后，通過ActivityManagerService這個服務，我們就可以在系統中正常地使用這些應用程序了。

Android應用APK安裝的方式

一般而言，Android應用安裝有如下四種方式：

系統應用安裝：開機時加載系統的APK和應用，沒有安裝界面；

網絡下載應用安裝：通過各種market應用完成，沒有安裝界面；

ADB工具安裝：即通過Android的SDK開發tools里面的adb.exe程序安裝，沒有安裝界面；

第三方應用安裝：通過SD卡里的APK文件安裝(比如雙擊APK文件觸發)，有安裝界面，系統默認已經安裝了一個安裝卸載應用的程序，即由packageinstaller.apk應用處理安裝及卸載過程的界面。

應用安裝涉及到的目錄

/system/app ：系統自帶的應用程序，獲得adb root權限才能刪除

/data/app ：用戶程序安裝的目錄。安裝時把apk文件復制到此目錄

/data/data ：存放應用程序的數據

/data/dalvik-cache：將apk中的dex文件安裝到dalvik-cache目錄下(dex文件是dalvik虛擬機的可執行文件,當然，ART–Android Runtime的可執行文件格式為oat，啟用ART時，系統會執行dex文件轉換至oat文件)

/data/system ：該目錄下的packages.xml文件，類似于Windows的注冊表，這個文件是在解析apk時由writeLP()創建的，里面記錄了系統的permissions，以及每個apk的name,codePath,flags,ts,version,uesrid等信息，這些信息主要通apk的AndroidManifest.xml解析獲取，解析完apk后將更新信息寫入這個文件并保存到flash，下次開機直接從里面讀取相關信息添加到內存相關列表中。當有apk升級，安裝或刪除時會更新這個文件。

/data/system/packages.xml中內容詳解(這里列舉的標簽內容不一定完整，只是列舉核心內容，packages.xml的完整定義詳見官方文檔)：

安裝概述

（1）拷貝apk文件到指定目錄

在Android系統中，apk安裝文件是會被保存起來的，默認情況下，用戶安裝的apk首先會被拷貝到 /data/app 目錄下。

/data/app目錄是用戶有權限訪問的目錄，在安裝apk的時候會自動選擇該目錄存放用戶安裝的文件，而系統出廠的apk文件則被放到了 /system 分區下,包括 /system/app，/system/vendor/app，以及 /system/priv-app 等等，該分區只有Root權限的用戶才能訪問，這也就是為什么在沒有Root手機之前，我們無法刪除系統出廠的app的原因了。

（2）解壓apk，拷貝文件，創建應用的數據目錄

為了加快app的啟動速度，apk在安裝的時候，會首先將app的可執行文件（dex）拷貝到 /data/dalvik-cache 目錄，緩存起來。

然后，在/data/data/目錄下創建應用程序的數據目錄（以應用的包名命名），存放應用的相關數據，如數據庫、xml文件、cache、二進制的so動態庫等等。

（3）解析apk的AndroidManifinest.xml文件

Android系統中，也有一個類似注冊表的東西，用來記錄當前所有安裝的應用的基本信息，每次系統安裝或者卸載了任何apk文件，都會更新這個文件。這個文件位于如下目錄：

/data/system/packages.xml

系統在安裝apk的過程中，會解析apk的AndroidManifinest.xml文件，提取出這個apk的重要信息寫入到packages.xml文件中，這些信息包括：權限、應用包名、APK的安裝位置、版本、userID等等。

由此，我們就知道了為啥一些應用市場和軟件管理類的app能夠很清楚地知道當前手機所安裝的所有的app，以及這些app的詳細信息了。

另外一件事就是 Linux 的用戶Id和用戶組Id，以便他可以獲得合適的運行權限。

以上這些都是由PackageServiceManager完成的，下面我們會重點介紹PackageServiceManager。

（4）顯示快捷方式

這些應用程序只是相當于在PackageManagerService服務注冊好了，如果我們想要在Android桌面上看到這些應用程序，還需要有一個Home應用程序，負責從PackageManagerService服務中把這些安裝好的應用程序取出來，并以友好的方式在桌面上展現出來，例如以快捷圖標的形式。在Android系統中，負責把系統中已經安裝的應用程序在桌面中展現出來的Home應用程序就是Launcher了

1.2 PackageManagerService啟動過程

1.3 PackageManagerService入口

2.1系統應用安裝方式

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

將PackageManagerService服務初始化并注冊到ServiceManager里面進行管理。

第二步：2.建立java層的installer與c層的installd的socket聯接

建立 Java 層的installer與c層的installd的socket聯接，使得在上層的install,remove,dexopt等功能最終由installd在底層實現；

第三步：3.建立PackageHandler消息循環

建立PackageHandler消息循環，用于處理外部的apk安裝請求消息，如adb install,packageinstaller安裝apk時會發送消息；

典型的比如INIT_COPY和MCS_BOUND等，在通過網絡下載時候會調用。

第四步：4. 成員變量readLp（）恢復上一次的安裝信息

由于Android每次啟動的時候都需要安裝一次信息，但是有些信息是保持不變的，例如Linux用戶組Id，PackageManagerService 每次安裝程序之后，都會把這些程序的信息保存下來，以便下次使用，恢復上一次程序的安裝信息是通過PackageManagerService 的成員變量mSetting的readLP()來實現的，恢復信息之后就開始掃描和安裝app了。

檢查/data/system/packages.xml是否存在，這個文件是在解析apk時由writeLP()創建的，里面記錄了系統的permissions，以及每個apk的name,codePath,flags,ts,version,uesrid等信息，這些信息主要通過apk的AndroidManifest.xml解析獲取，解析完apk后將更新信息寫入這個文件并保存到flash，下次開機直接從里面讀取相關信息添加到內存相關列表中。當有apk升級，安裝或刪除時會更新這個文件。

第五步：5.jar的detopt優化

檢查BootClassPath，mSharedLibraries及/system/framework下的jar是否需要dexopt，需要的則通過dexopt進行優化；

第六步：6.scanDirLI函數掃描特定目錄的apk文件解析

啟動AppDirObserver線程監測/system/framework,/system/app,/data/app,/data/app-private目錄的事件,主要監聽add和remove事件。對于目錄監聽底層通過inotify機制實現，inotify 是一種文件系統的變化通知機制，如文件增加、刪除等事件可以立刻讓用戶態得知,它為用戶態監視文件系統的變化提供了強大的支持。當有add event時調用scanPackageLI(File , int , int)處理；當有remove event時調用removePackageLI()處理;

調用installer.install()進行安裝工作,檢查apk里的dex文件是否需要再優化,如果需要優化則通過輔助工具dexopt進行優化處理；將解析出的componet添加到pkg的對應列表里；對apk進行簽名和證書校驗,進行完整性驗證。