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PKMS 概述信息:
PKMS 角色位置
PKMS 启动过程分析
PKMS 构造方法
PKMS 的构造函数中,两个重要的锁
PKMS 的构造函数中,5个阶段
APK 的扫描
APK 的安装
PMS 权限扫描
PackageManagerService(PKMS),是 Android 系统中核心服务之一,预测应用程序的 安装、 卸载、 信息查询等工作。
PKMS 概述信息:
Android 系统启动时,会启动应用程序管理服务KPMS,此服务负责扫描系统中特定的目录,寻找里面的 APK 格式文件,并对这些文件进行解析,然后得到应用程序相关信息,最后完成应用程序的安装。
PKMS 在安装应用过程中,会全面解析应用程序的 AndroidManifest.xml 文件,来得到 Activity,Service,BroadcastReceiver,ContextProvider 等信息,在结合 PKMS 服务就可以在 OS 中正常的使用应用程序了。
在 Android 系统中,系统启动时由 SystemServer 启动 PKMS 服务,启动该服务后会执行应用程序的安装过程。
简单来说:PKMS 与 AMS 一样,也是 Android 系统核心服务之一,非常非常重要,主要完成一些核心功能:
解析 AndroidManifest.xml 清单文件,解析清单文化中的所有节点信息;
扫描 .apk 文件,安装系统应用,安装本地应用等;
管理本地应用,主要有安装、卸载、应用信息查询等;
PKMS 角色位置
客户端可通过 Context.getPackageManager() 获得 ApplicationPackageManager 对象,而 mPM 指向的是 Proxy 代理,当调用到 mPM.invokeMethod() 方法后,将会调用到 IPackageManager 的 Proxy 代理方法,然后通过 Binder 机制中的 mRemote 与服务端 PackageManagerService 通信并调用到 PackageManagerService 的方法。PKMS 是属于 Binder 机制的服务端角色。
注意:mPM 是 binder 机制的一个中间桥梁,就是 IPackageManager.aidl
PKMS 启动过程分析
PKMS 启动过程描述:
SystemServer 启动 PKMS: 先是在 SystemServer.startBootstrapServices() 函数中启动 PKMS 服务,再调用 startOtherService() 函数对 dex 优化,磁盘管理功能,让 PKMS 进入 systemReady 状态。
七步走,如下图:
第一步 --> 第四步:
startBootsStrapServices() 首先启动 Installer 服务,也就是安装器,随后判断当前的设备是否处于加密状态,如果是则只是解析核心应用,接着调用 PackageManagerService 的静态方法 main 来创建 pms 对象。
第一步:启动 Installer 服务
第二步:获取设备是否加密(手机设置密码),如果设置密码了,则只解析“core”应用
第三步:调用 PKMS.main() 方法初始化 PackageManagerService,其中调用 PackageManagerService() 构造函数创建了 PKMS 对象。
第四步:如果设备没有加密,操作它。管理 A/B OTA dexopting。
private void startBootstrapServices() {
...
// 第一步:启动Installer
// 阻塞等待installd完成启动,以便有机会创建具有适当权限的关键目录,如/data/user。
// 我们需要在初始化其他服务之前完成此任务。
Installer installer = mSystemServiceManager.startService(Installer.class);
mActivityManagerService.setInstaller(installer);
...
// 第二步:获取设别是否加密(手机设置密码),如果设备加密了,则只解析"core"应用,mOnlyCore
= true,后面会频繁使用该变量进行条件判断
String cryptState = VoldProperties.decrypt().orElse("");
if (ENCRYPTING_STATE.equals(cryptState)) {
Slog.w(TAG, "Detected encryption in progress - only parsing core apps");
mOnlyCore = true;
} else if (ENCRYPTED_STATE.equals(cryptState)) {
Slog.w(TAG, "Device encrypted - only parsing core apps");
mOnlyCore = true;
}
// 第三步:调用main方法初始化PackageManagerService
mPackageManagerService = PackageManagerService.main(mSystemContext,
installer,
mFactoryTestMode != FactoryTest.FACTORY_TEST_OFF, mOnlyCore);
// PKMS是否是第一次启动
mFirstBoot = mPackageManagerService.isFirstBoot();
// 第四步:如果设备没有加密,操作它。管理A/B OTA dexopting。
if (!mOnlyCore) {
boolean disableOtaDexopt =
SystemProperties.getBoolean("config.disable_otadexopt",
false);
OtaDexoptService.main(mSystemContext, mPackageManagerService);
}
...
}
第五步 --> 第七步:startOtherServices
第五步:执行 updatePackagesIfNeeded,完成 dex 优化;
第六步:执行 performFstrimIfNeeded,完成磁盘维护;
第七步:调用 systemReady,准备就绪。
private void startOtherServices() {
...
if (!mOnlyCore) {
...
// 第五步:如果设备没有加密,执行performDexOptUpgrade,完成dex优化;
mPackageManagerService.updatePackagesIfNeeded();
}
...
// 第六步:最终执行performFstrim,完成磁盘维护
mPackageManagerService.performFstrimIfNeeded();
...
// 第七步:PKMS准备就绪
mPackageManagerService.systemReady();
...
}
第三步 PKMS.main() 函数主要工作:第三步是整个 PKMS 的核心
检测 Package 编译相关系统属性
调用 PackageManagerService 构造方法
启用部分应用服务于多用户场景
往 ServiceManager 中注册“package”和“package_native"。
public static PackageManagerService main(Context context, Installer installer,
boolean factoryTest, boolean onlyCore) {
// (1)检查Package编译相关系统属性
PackageManagerServiceCompilerMapping.checkProperties();
//(2)调用PackageManagerService构造方法, 同学们可以参考【PKMS构造方法】
PackageManagerService m = new PackageManagerService(context, installer,
factoryTest, onlyCore);
//(3)启用部分应用服务于多用户场景
m.enableSystemUserPackages();
//(4)往ServiceManager中注册”package”和”package_native”。
ServiceManager.addService("package", m);
final PackageManagerNative pmn = m.new PackageManagerNative();
ServiceManager.addService("package_native", pmn);
return m;
}
PKMS 构造方法
PKMS 构造方法整体描述图:
KMS 初始化时的核心部分为 PKMS 构造函数的内容,我们下面就来分析该流程:
PKMS 的构造函数中,两个重要的锁
mInstallLock: 用来保护所有安装 apk 的访问权限,此操作通常涉及繁重的磁盘数据读写等操作,并且是单线程操作,故有时候会处理很慢,此锁不会在已经持有 mPackages 锁的情况下火的,反之,在已经持有 mInstallLock 锁的情况下,立即获取 mPackages 是安全的。
mPackages: 用来解析内存中所有 apk 的 package 信息及相关状态。
PKMS 的构造函数中,5个阶段
PKMS 的构造函数中的5个阶段为:第一阶段 BOOT_PROGRESS_PMS_START,第二阶段BOOT_PROGRESS_PMS_SYSTEM_SCAN_START,第三阶段BOOT_PROGRESS_PMS_DATA_SCAN_START,第四阶段 BOOT_PROGRESS_PMS_SCAN_END,第五阶段 BOOT_PROGRESS_PMS_READY
public PackageManagerService(Context context, Installer installer,
boolean factoryTest, boolean onlyCore) {
...
// 阶段1:BOOT_PROGRESS_PMS_START
EventLog.writeEvent(EventLogTags.BOOT_PROGRESS_PMS_START,
SystemClock.uptimeMillis());
// 阶段2:BOOT_PROGRESS_PMS_SYSTEM_SCAN_START
EventLog.writeEvent(EventLogTags.BOOT_PROGRESS_PMS_SYSTEM_SCAN_START,
startTime);
...
// 阶段3:BOOT_PROGRESS_PMS_DATA_SCAN_STAR
if (!mOnlyCore) {
EventLog.writeEvent(EventLogTags.BOOT_PROGRESS_PMS_DATA_SCAN_START,
SystemClock.uptimeMillis());
}
...
// 阶段4:BOOT_PROGRESS_PMS_SCAN_END
EventLog.writeEvent(EventLogTags.BOOT_PROGRESS_PMS_SCAN_END,
SystemClock.uptimeMillis());
...
// 阶段5:BOOT_PROGRESS_PMS_READY
EventLog.writeEvent(EventLogTags.BOOT_PROGRESS_PMS_READY,
SystemClock.uptimeMillis());
}
第一阶段细节
构造 DisplayMetrics,保存分辨率等相关信息;
创建 Installer 对象,与 installd 交互;
创建 mPermissionManager 对象,进行权限管理;
构造 Settings 类,保存安装包信息,清除路径不存在的孤立应用,主要涉及/data/system/目录的 packages.xml,packages-backup.xml(packages.xml的备份),packages.list,packages-stopped.xml,packages.stopped-backup.xml 等文件;
构造 PackageDexOptimizer 及 DexManager 类,处理 dex 优化;
创建 SystemConfig 实例,获取系统配置信息,配置共享 lib 库;
创建 PackageManager 的 handler 线程,循环处理外部安装相关消息。
第二阶段细节:
从 init.rc 中获取环境变量 BOOTCLASSPATH 和 SYSTEMSERVERCLASSPATH;
对于旧版本升级的情况,将安装时获取权限变更为运行时申请权限;
扫描 system/vendor/product/odm/oem等目录的 priv-app、app、overlay包;
清除安装时临时文件以及其他不必要的信息。
第三阶段细节:
对于不仅仅解析核心应用的情况下,还处理 data 目录的应用信息,及时更新,去除不必要的数据。
第四阶段细节:
sdk 版本变更,更新权限;
OTA 升级后首次启动,清除不必要的缓存数据;
权限等默认项更新完后,清理相关数据;
更新 package.xml。
第五阶段细节:
GC 回收内存
APK 的扫描
init 驱动...---> init ---> zygote ----> SystemServer.main(new SystemServer.run()) ---> PKMS.main 构造函数:
5 个阶段
扫描系统APK
扫描普通APK(一定是在扫描完系统APK后才进行的)
QQ.apk 的清单文件 ----> APK扫描 --> Package(四大组件,launchMode 都保存到 Package 里)
总结:
第一步:扫描 APK,解析 AndroidManifest.xml 文件,得到清单文件各个标签内容
第二步:解析清单文件的信息到 Package 保存。从该类的成员变量可以看出,和 Android 四大组件相关的信息分别由 activities、receivers、providers、services 保存,由于一个 APK 可以声明多个组件,因此 activities 和 receivers 等均声明为 ArrayList。
APK 的安装
安装的整体描述图:
用户点击 xxx.apk 文件进行安装,从开始安装 ---> 完成安装 : 流程如下:
APK 的安装,整体流程图:
点击一个 apk后,会弹出安装界面,点击驱动按钮后,会进入 PackageInstallerActivity 的 bindUI()中的 mAlert 点击事件,弹出的安装界面底部显示的是一个 dialog,主要由 bindUI 构成,上面由“取消”和“安装”两个按钮,但就安装后调用 startInstall() 进行安装
总结:安装的原理
PMS 权限扫描
PackageManagerService 中执行 systemReady() 后,需要对 /system/etc/permissions 中的各种 xml 进行扫描,进行相应的权限存储,让以后可以使用。
PackageManagerService 执行 systemReady() 时,通过 SystemConfig 的 readPermissionsFromXml() 来扫描读取 /system/etc/permissions 中的 xml 文件,包括 platform.xml 和系统支持的各种硬件模块的 feature 主要工作:整体图如下: