Framework PKMS 应用安装管理流程分析
PKMS 复习总结
仅供个人学习使用
Github 参考地址
https://github.com/AronJudge/-/blob/main/FrameWork/PKMS/PKMS%E5%B7%A5%E4%BD%9C%E6%B5%81%E7%A8%8B%E5%8F%8A%E5%90%AF%E5%8A%A8%E6%B5%81%E7%A8%8B.md
PKMS工作流程及启动流程 Android 10.0
PackageManagerService是Android系统核心服务之一，在Android中的非常重要，主要负责的功能如下：
解析 AndroidManifest.xml，主要包括AndroidManifest中节点信息的解析和target-name的分析和提炼
扫描本地文件，主要针对apk，主要是系统应用、本地安装应用等等。这部分会在下面仔细讲解。
管理本地apk，主要包括安装、删除等等。
下面称PackageManagerService为PKMS。
PKMS启动流程
PKMS 继承关系
权限管理
这里提到了解析/system/etc/permissions中得xml文件，来看看有那些文件
permissions
platform.xml中出现的标签种类则较为多样，它们的含义分别是：
PKMS 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:
readPermissions() 扫描/system/etc/permissions中文件，调用 readPermissionsFromXml()进行解析，存入System Config相应的成员数组变量中
解析xml的标签节点，存入mGlobalGids、mPermissions、mSystemPermissions等成员变量中，供其他进行调用
class readPermission {
void readPermissions(File libraryDir, int permissionFlag) {
...
// Iterate over the files in the directory and scan .xml files
File platformFile = null;
for (File f : libraryDir.listFiles()) {
if (!f.isFile()) {
continue;
}
// 最后读取platform.xml
if (f.getPath().endsWith("etc/permissions/platform.xml")) {
platformFile = f;
continue;
}
...
readPermissionsFromXml(f, permissionFlag);
}
// Read platform permissions last so it will take precedence
if (platformFile != null) {
readPermissionsFromXml(platformFile, permissionFlag);
}
}
private void readPermissionsFromXml(File permFile, int permissionFlag) {
FileReader permReader = null;
permReader = new FileReader(permFile);
...
XmlPullParser parser = Xml.newPullParser();
parser.setInput(permReader);
while (true) {
...
String name = parser.getName();
switch (name) {
//解析 group 标签，前面介绍的 XML 文件中没有单独使用该标签的地方
case "group": {
String gidStr = parser.getAttributeValue(null, "gid");
if (gidStr != null) {
int gid = android.os.Process.getGidForName(gidStr);
//转换 XML 中的 gid字符串为整型，并保存到 mGlobalGids 中
mGlobalGids = appendInt(mGlobalGids, gid);
} else {
Slog.w(TAG, "<" + name + "> without gid in " + permFile + " at "
+ parser.getPositionDescription());
}
...
} break;
case "permission": { //解析 permission 标签
if (allowPermissions) {
String perm = parser.getAttributeValue(null, "name");
if (perm == null) {
Slog.w(TAG, "<" + name + "> without name in " + permFile + " at "
+ parser.getPositionDescription());
XmlUtils.skipCurrentTag(parser);
break;
}
perm = perm.intern();
readPermission(parser, perm); //调用 readPermission 处理,存入mPermissions
} else {
logNotAllowedInPartition(name, permFile, parser);
XmlUtils.skipCurrentTag(parser);
}
}
break;
}
}
}
}
AOSP 使用的解析XML是怎样解析的呢， 工具有那些呢？
安卓中有三种对XML解析的方式，这个众所周知，
DOM
SAX
PULL
Android内部是用的pull解析
PULL是顺序扫描XML的每一行，并且根据扫描到的事件来做出不同的行为，事件驱动
PULL一共有5种事件类型：
- START_DOCUMENT：文档的开始，解析器尚未读取任何输入。
- START_TAG：开始标签的解析。
- TEXT：标签内元素的内容解析。
- END_TAG：结束标签的解析。
- END_DOCUMENT：文档的结束。
JAVA 解析 XML 通常有两种方式：DOM 和SAX（PULL）
DOM
DOM是结构化解析，会在内存中维护一个完整的XML的树状结构，开销大，对某些复杂需求可能比较方便
XML DOM 是 XML Document Object Model 的缩写，即 XML 文档对象模型。
DOM（文档对象模型）是W3C标准，提供了标准的解析方式，但其解析效率一直不尽如人意，
这是因为DOM解析XML文档时，把所有内容一次性的装载入内存，并构建一个驻留在内存中的树状结构（节点数）。
如果需要解析的XML文档过大，或者我们只对该文档中的一部分感兴趣，这样就会引起性能问题。
它有一个非常庞大的事件库
SAX（PULL）
SAX和PULL的原理是一样的，都不维护什么完整的结构，而是逐行扫描，不保存结构关系，开销小，适合简单的需求
（两者区别是，SAX使用回调的方式实现，PULL使用switch case的方式实现）
SAX是事件驱动型XML解析的一个标准接口，SAX的工作原理简单地说就是对文档进行顺序扫描，
当扫描到文档（document）开始与结束、元素（element）开始与结束、文档（document）结束等地方时通知事件处理函数，
由事件处理函数做相应动作，然后继续同样的扫描，直至文档结束。
APK扫描
扫描APK的AndroidManifest.xml中的各个标签信息，
例如"application"、"overlay"、"permission"、"uses-permission"等信息。
再针对各个标签的子标签进程扫描，
例如application会扫描"activity"、"receiver"、"service"、"provider"等信息
PackageManagerService的构造函数中调用了scanDirTracedLI方法来扫描某个目录的apk文件。Android 10.0中，PKMS主要扫描以下路径的APK信息：
/vendor/overlay
/product/overlay
/product_services/overlay
/odm/overlay
/oem/overlay
/system/framework
/system/priv-app
/system/app
/vendor/priv-app
/vendor/app
/odm/priv-app
/odm/app
/oem/app
/oem/priv-app
/product/priv-app
/product/app
/product_services/priv-app
/product_services/app
/product_services/priv-app
scanDirTracedLI的入口很简单，首先加入了一些systtrace的日志追踪，然后调用scanDirLI()进行分析canDirLI()
scanDirLI()中使用了ParallelPackageParser的对象，ParallelPackageParser是一个队列，我们这里手机所有系统的apk，
然后从这些队列里面取出apk，再调用PackageParser 解析进行解析
把扫描路径中的APK等内容，放入队列mQueue，并把parsePackage()赋给ParseResult，用于后面的调用
通过parsePackage 进行apk解析，如果传入的packageFile是目录，调用parseClusterPackage()解析，
如果传入的是APK文件，就调用parseMonolithicPackage()解析
在 PackageParser 扫描完一个 APK 后，此时系统已经根据该 APK 中 AndroidManifest.xml，创建了一个完整的 Package 对象，
下一步就是将该 Package 加入到系统中
class PMS {
private void scanDirLI(File scanDir, int parseFlags, int scanFlags, long currentTime) {
final File[] files = scanDir.listFiles();
if (ArrayUtils.isEmpty(files)) {
Log.d(TAG, "No files in app dir " + scanDir);
return;
}
if (DEBUG_PACKAGE_SCANNING) {
Log.d(TAG, "Scanning app dir " + scanDir + " scanFlags=" + scanFlags
+ " flags=0x" + Integer.toHexString(parseFlags));
}
//parallelPackageParser是一个队列，收集系统 apk 文件，
//然后从这个队列里面一个个取出 apk ，调用 PackageParser 解析
try (ParallelPackageParser parallelPackageParser = new ParallelPackageParser(
mSeparateProcesses, mOnlyCore, mMetrics, mCacheDir,
mParallelPackageParserCallback)) {
// Submit files for parsing in parallel
int fileCount = 0;
for (File file : files) {
//是Apk文件，或者是目录
final boolean isPackage = (isApkFile(file) || file.isDirectory())
&& !PackageInstallerService.isStageName(file.getName());
// 过滤掉非 apk 文件 如果不是则跳过继续扫描
if (!isPackage) {
// Ignore entries which are not packages
continue;
}
//把APK信息存入parallelPackageParser中的对象mQueue，PackageParser()函数赋给了队列中的pkg成员
//参考[6.3]
parallelPackageParser.submit(file, parseFlags);
fileCount++;
}
// Process results one by one
for (; fileCount > 0; fileCount--) {
//从parallelPackageParser中取出队列apk的信息
ParallelPackageParser.ParseResult parseResult = parallelPackageParser.take();
Throwable throwable = parseResult.throwable;
int errorCode = PackageManager.INSTALL_SUCCEEDED;
if (throwable == null) {
// TODO(toddke): move lower in the scan chain
// Static shared libraries have synthetic package names
if (parseResult.pkg.applicationInfo.isStaticSharedLibrary()) {
renameStaticSharedLibraryPackage(parseResult.pkg);
}
try {
//调用 scanPackageChildLI 方法扫描一个特定的 apk 文件
// 该类的实例代表一个 APK 文件，所以它就是和 apk 文件对应的数据结构。
//参考[6.4]
scanPackageChildLI(parseResult.pkg, parseFlags, scanFlags,
currentTime, null);
} catch (PackageManagerException e) {
errorCode = e.error;
Slog.w(TAG, "Failed to scan " + parseResult.scanFile + ": " + e.getMessage());
}
} else if (throwable instanceof PackageParser.PackageParserException) {
PackageParser.PackageParserException e = (PackageParser.PackageParserException)
throwable;
errorCode = e.error;
Slog.w(TAG, "Failed to parse " + parseResult.scanFile + ": " + e.getMessage());
} else {
throw new IllegalStateException("Unexpected exception occurred while parsing "
+ parseResult.scanFile, throwable);
}
// Delete invalid userdata apps
//如果是非系统 apk 并且解析失败
if ((scanFlags & SCAN_AS_SYSTEM) == 0 &&
errorCode != PackageManager.INSTALL_SUCCEEDED) {
logCriticalInfo(Log.WARN,
"Deleting invalid package at " + parseResult.scanFile);
// 非系统 Package 扫描失败，删除文件
removeCodePathLI(parseResult.scanFile);
}
}
}
}
// 把扫描路径中的APK等内容，放入队列mQueue，并把parsePackage()赋给ParseResult，用于后面的调用
public void submit(File scanFile, int parseFlags) {
mService.submit(() -> {
ParseResult pr = new ParseResult();
Trace.traceBegin(TRACE_TAG_PACKAGE_MANAGER, "parallel parsePackage [" + scanFile + "]");
try {
PackageParser pp = new PackageParser();
pp.setSeparateProcesses(mSeparateProcesses);
pp.setOnlyCoreApps(mOnlyCore);
pp.setDisplayMetrics(mMetrics);
pp.setCacheDir(mCacheDir);
pp.setCallback(mPackageParserCallback);
pr.scanFile = scanFile;
pr.pkg = parsePackage(pp, scanFile, parseFlags);
} catch (Throwable e) {
pr.throwable = e;
} finally {
Trace.traceEnd(TRACE_TAG_PACKAGE_MANAGER);
}
try {
mQueue.put(pr);
} catch (InterruptedException e) {
Thread.currentThread().interrupt();
// Propagate result to callers of take().
// This is helpful to prevent main thread from getting stuck waiting on
// ParallelPackageParser to finish in case of interruption
mInterruptedInThread = Thread.currentThread().getName();
}
});
}
// arsePackage 进行apk解析，如果传入的packageFile是目录，调用parseClusterPackage()解析，
// 如果传入的是APK文件，就调用parseMonolithicPackage()解析
public Package parsePackage(File packageFile, int flags, boolean useCaches)
throws PackageParserException {
=
if (packageFile.isDirectory()) {
//如果传入的packageFile是目录，调用parseClusterPackage()解析
parsed = parseClusterPackage(packageFile, flags);
} else {
//如果是APK文件，就调用parseMonolithicPackage()解析
parsed = parseMonolithicPackage(packageFile, flags);
}
return parsed;
}
}
我们先来看看parseClusterPackage()
作用：解析给定目录中包含的所有apk，将它们视为单个包。这还可以执行完整性检查，比如需要相同的包名和版本代码、单个基本APK和惟一的拆分名称
首先通过parseClusterPackageLite()对目录下的apk文件进行初步分析，主要区别是核心应用还是非核心应用。核心应用只有一个，非核心应用可以没有，或者多个，
非核心应用的作用主要用来保存资源和代码。然后对核心应用调用parseBaseApk分析并生成Package。对非核心应用调用parseSplitApk，分析结果放在前面的Package对象中
再看parseMonolithicPackage()，它的作用是解析给定的APK文件，将其作为单个单块包处理。
最终也是调用parseBaseApk()进行解析，我们接下来看下parseBaseApk()
parseBaseApk()主要是对AndroidManifest.xml进行解析，解析后所有的信息放在Package对象中。
针对"application"进行展开分析一下，进入parseBaseApplication()函数
class PMS {
private Package parseClusterPackage(File packageDir, int flags) throws PackageParserException {
//获取应用目录的PackageLite对象，这个对象分开保存了目录下的核心应用以及非核心应用的名称
final PackageLite lite = parseClusterPackageLite(packageDir, 0);
//如果lite中没有核心应用，退出
if (mOnlyCoreApps && !lite.coreApp) {
throw new PackageParserException(INSTALL_PARSE_FAILED_MANIFEST_MALFORMED,
"Not a coreApp: " + packageDir);
}
// Build the split dependency tree.
//构建分割的依赖项树
SparseArray<int[]> splitDependencies = null;
final SplitAssetLoader assetLoader;
if (lite.isolatedSplits && !ArrayUtils.isEmpty(lite.splitNames)) {
try {
splitDependencies = SplitAssetDependencyLoader.createDependenciesFromPackage(lite);
assetLoader = new SplitAssetDependencyLoader(lite, splitDependencies, flags);
} catch (SplitAssetDependencyLoader.IllegalDependencyException e) {
throw new PackageParserException(INSTALL_PARSE_FAILED_BAD_MANIFEST, e.getMessage());
}
} else {
assetLoader = new DefaultSplitAssetLoader(lite, flags);
}
try {
final AssetManager assets = assetLoader.getBaseAssetManager();
final File baseApk = new File(lite.baseCodePath);
//对核心应用解析 parseBaseApk
final Package pkg = parseBaseApk(baseApk, assets, flags);
if (pkg == null) {
throw new PackageParserException(INSTALL_PARSE_FAILED_NOT_APK,
"Failed to parse base APK: " + baseApk);
}
if (!ArrayUtils.isEmpty(lite.splitNames)) {
final int num = lite.splitNames.length;
pkg.splitNames = lite.splitNames;
pkg.splitCodePaths = lite.splitCodePaths;
pkg.splitRevisionCodes = lite.splitRevisionCodes;
pkg.splitFlags = new int[num];
pkg.splitPrivateFlags = new int[num];
pkg.applicationInfo.splitNames = pkg.splitNames;
pkg.applicationInfo.splitDependencies = splitDependencies;
pkg.applicationInfo.splitClassLoaderNames = new String[num];
for (int i = 0; i < num; i++) {
final AssetManager splitAssets = assetLoader.getSplitAssetManager(i);
//对非核心应用的处理
parseSplitApk(pkg, i, splitAssets, flags);
}
}
pkg.setCodePath(packageDir.getCanonicalPath());
pkg.setUse32bitAbi(lite.use32bitAbi);
return pkg;
} catch (IOException e) {
throw new PackageParserException(INSTALL_PARSE_FAILED_UNEXPECTED_EXCEPTION,
"Failed to get path: " + lite.baseCodePath, e);
} finally {
IoUtils.closeQuietly(assetLoader);
}
}
public Package parseMonolithicPackage(File apkFile, int flags) throws PackageParserException {
final PackageLite lite = parseMonolithicPackageLite(apkFile, flags);
if (mOnlyCoreApps) {
if (!lite.coreApp) {
throw new PackageParserException(INSTALL_PARSE_FAILED_MANIFEST_MALFORMED,
"Not a coreApp: " + apkFile);
}
}
final SplitAssetLoader assetLoader = new DefaultSplitAssetLoader(lite, flags);
try {
//对核心应用解析
final Package pkg = parseBaseApk(apkFile, assetLoader.getBaseAssetManager(), flags);
pkg.setCodePath(apkFile.getCanonicalPath());
pkg.setUse32bitAbi(lite.use32bitAbi);
return pkg;
} catch (IOException e) {
throw new PackageParserException(INSTALL_PARSE_FAILED_UNEXPECTED_EXCEPTION,
"Failed to get path: " + apkFile, e);
} finally {
IoUtils.closeQuietly(assetLoader);
}
}
private Package parseBaseApk(File apkFile, AssetManager assets, int flags)
throws PackageParserException {
final String apkPath = apkFile.getAbsolutePath();
XmlResourceParser parser = null;
final int cookie = assets.findCookieForPath(apkPath);
if (cookie == 0) {
throw new PackageParserException(INSTALL_PARSE_FAILED_BAD_MANIFEST,
"Failed adding asset path: " + apkPath);
}
//获得一个 XML 资源解析对象，该对象解析的是 APK 中的 AndroidManifest.xml 文件。
parser = assets.openXmlResourceParser(cookie, ANDROID_MANIFEST_FILENAME);
final Resources res = new Resources(assets, mMetrics, null);
final String[] outError = new String[1];
//再调用重载函数parseBaseApk()最终到parseBaseApkCommon()，解析AndroidManifest.xml 后得到一个Package对象
final Package pkg = parseBaseApk(apkPath, res, parser, flags, outError);
pkg.setVolumeUuid(volumeUuid);
pkg.setApplicationVolumeUuid(volumeUuid);
pkg.setBaseCodePath(apkPath);
pkg.setSigningDetails(SigningDetails.UNKNOWN);
return pkg;
}
private Package parseBaseApkCommon(Package pkg, Set<String> acceptedTags, Resources res,
XmlResourceParser parser, int flags, String[] outError) throws XmlPullParserException,
IOException {
TypedArray sa = res.obtainAttributes(parser,
com.android.internal.R.styleable.AndroidManifest);
//拿到AndroidManifest.xml 中的sharedUserId, 一般情况下有“android.uid.system”等信息
String str = sa.getNonConfigurationString(
com.android.internal.R.styleable.AndroidManifest_sharedUserId, 0);
while ((type = parser.next()) != XmlPullParser.END_DOCUMENT
&& (type != XmlPullParser.END_TAG || parser.getDepth() > outerDepth)) {
//从AndroidManifest.xml中获取标签名
String tagName = parser.getName();
//如果读到AndroidManifest.xml中的tag是"application",执行parseBaseApplication()进行解析
if (tagName.equals(TAG_APPLICATION)) {
if (foundApp) {
...
}
foundApp = true;
//解析"application"的信息，赋值给pkg
if (!parseBaseApplication(pkg, res, parser, flags, outError)) {
return null;
}
...
//如果标签是"permission"
else if (tagName.equals(TAG_PERMISSION)) {
//进行"permission"的解析
if (!parsePermission(pkg, res, parser, outError)) {
return null;
}
....
}
}
}
}
// 针对"application"进行展开分析一下
private boolean parseBaseApplication(Package owner, Resources res,
XmlResourceParser parser, int flags, String[] outError) {
while ((type = parser.next()) != XmlPullParser.END_DOCUMENT
&& (type != XmlPullParser.END_TAG || parser.getDepth() > innerDepth)) {
//获取"application"子标签的标签内容
String tagName = parser.getName();
//如果标签是"activity"
if (tagName.equals("activity")) {
//解析Activity的信息，把activity加入Package对象
Activity a = parseActivity(owner, res, parser, flags, outError, cachedArgs, false,
owner.baseHardwareAccelerated);
if (a == null) {
mParseError = PackageManager.INSTALL_PARSE_FAILED_MANIFEST_MALFORMED;
return false;
}
hasActivityOrder |= (a.order != 0);
owner.activities.add(a);
} else if (tagName.equals("receiver")) {
//如果标签是"receiver"，获取receiver信息，加入Package对象
Activity a = parseActivity(owner, res, parser, flags, outError, cachedArgs,
true, false);
if (a == null) {
mParseError = PackageManager.INSTALL_PARSE_FAILED_MANIFEST_MALFORMED;
return false;
}
hasReceiverOrder |= (a.order != 0);
owner.receivers.add(a);
} else if (tagName.equals("service")) {
//如果标签是"service"，获取service信息，加入Package对象
Service s = parseService(owner, res, parser, flags, outError, cachedArgs);
if (s == null) {
mParseError = PackageManager.INSTALL_PARSE_FAILED_MANIFEST_MALFORMED;
return false;
}
hasServiceOrder |= (s.order != 0);
owner.services.add(s);
} else if (tagName.equals("provider")) {
//如果标签是"provider"，获取provider信息，加入Package对象
Provider p = parseProvider(owner, res, parser, flags, outError, cachedArgs);
if (p == null) {
mParseError = PackageManager.INSTALL_PARSE_FAILED_MANIFEST_MALFORMED;
return false;
}
owner.providers.add(p);
}
...
}
}
// 在 PackageParser 扫描完一个 APK 后，此时系统已经根据该 APK 中 AndroidManifest.xml，创建了一个完整的 Package 对象，
// 下一步就是将该 Package 加入到系统中 此时调用的函数就是另外一个 scanPackageChildLI scanPackageChildLI()
// 调用addForInitLI()在platform初始化时，把Package内容加入到内部数据结构
private PackageParser.Package scanPackageChildLI(PackageParser.Package pkg,
final @ParseFlags int parseFlags, @ScanFlags int scanFlags, long currentTime,
@Nullable UserHandle user)
throws PackageManagerException {
...
// Scan the parent
PackageParser.Package scannedPkg = addForInitLI(pkg, parseFlags,
scanFlags, currentTime, user);
// Scan the children
final int childCount = (pkg.childPackages != null) ? pkg.childPackages.size() : 0;
for (int i = 0; i < childCount; i++) {
PackageParser.Package childPackage = pkg.childPackages.get(i);
//在平台初始化期间向内部数据结构添加新包。
//在platform初始化时，把Package内容加入到内部数据结构，
addForInitLI(childPackage, parseFlags, scanFlags,
currentTime, user);
}
if ((scanFlags & SCAN_CHECK_ONLY) != 0) {
return scanPackageChildLI(pkg, parseFlags, scanFlags, currentTime, user);
}
}
// 在addForInitLI()中，进行安装包校验、签名检查、apk更新等操作，把Package加入系统
private PackageParser.Package addForInitLI(PackageParser.Package pkg,
@ParseFlags int parseFlags, @ScanFlags int scanFlags, long currentTime,
@Nullable UserHandle user)
throws PackageManagerException {
// 判断系统应用是否需要更新
synchronized (mPackages) {
// 更新子应用
if (isSystemPkgUpdated) {
...
}
if (isSystemPkgBetter) {
// 更新安装包到 system 分区中
synchronized (mPackages) {
// just remove the loaded entries from package lists
mPackages.remove(pkgSetting.name);
}
...
// 创建安装参数 InstallArgs
final InstallArgs args = createInstallArgsForExisting(
pkgSetting.codePathString,
pkgSetting.resourcePathString, getAppDexInstructionSets(pkgSetting));
args.cleanUpResourcesLI();
synchronized (mPackages) {
mSettings.enableSystemPackageLPw(pkgSetting.name);
}
}
// 安装包校验
collectCertificatesLI(pkgSetting, pkg, forceCollect, skipVerify);
...
try (PackageFreezer freezer = freezePackage(pkg.packageName,
"scanPackageInternalLI")) {
// 如果两个 apk 签名不匹配，则调用 deletePackageLIF 方法清除 apk 文件及其数据
deletePackageLIF(pkg.packageName, null, true, null, 0, null, false, null);
}
...
// 更新系统 apk 程序
InstallArgs args = createInstallArgsForExisting(
pkgSetting.codePathString,
pkgSetting.resourcePathString, getAppDexInstructionSets(pkgSetting));
synchronized (mInstallLock) {
args.cleanUpResourcesLI();
}
}
// 如果新安装的系统APP 会被旧的APP 数据覆盖，所以需要隐藏隐藏系统应用程序，并重新扫描 /data/app 目录
if (shouldHideSystemApp) {
synchronized (mPackages) {
mSettings.disableSystemPackageLPw(pkg.packageName, true);
}
}
}
}
按照core app >system app > other app 优先级扫描APK，解析AndroidManifest.xml文件，得到各个标签内容
解析XML文件得到的信息由 Package 保存。从该类的成员变量可看出，和 Android 四大组件相关的信息分别由 activites、receivers、providers、services 保存。由于一个 APK 可声明多个组件，因此 activites 和 receivers等均声明为 ArrayList。
在 PackageParser 扫描完一个 APK 后，此时系统已经根据该 APK 中 AndroidManifest.xml，创建了一个完整的 Package 对象，下一步就是将该 Package 加入到系统中
非系统 Package 扫描失败，删除文件
上文提到的 在 PackageParser 扫描完一个 APK 后，此时系统已经根据该 APK 中 AndroidManifest.xml，创建了一个完整的 Package 对象，
其中再下次启动的时候会先检查缓存文件 避免重复扫描 但是 PMS服务，启动以后制作缓存的时候，android系统时间还没同步，导致制作缓存文件的时候，缓存文件时间戳写入不正确。
缓存文件时间戳是1900年. 会导致在下次加载的时候 缓存失效 需要重新加载。
Android开机性能的优化是每个手机项目的必须点.针对开机性能,Apk的扫描安装耗时是大头
解决方案 通过更新时间戳来尽量减小重新生成cache的问题。 cacheFile.setLastModified(lastPackageFileTime + SystemClock.uptimeMillis());
PKMS APK缓存机制
PMS服务，启动以后制作缓存的时候，android系统时间还没同步，导致制作缓存文件的时候，缓存文件时间戳写入不正确。缓存文件时间戳是1900年.
通过更新时间戳来尽量减小重新生成cache的问题。
class PackageParser {
/**
* Caches the parse result for {@code packageFile} with flags {@code flags}.
*/
private void cacheResult(File packageFile, int flags, Package parsed) {
if (mCacheDir == null) {
return;
}
try {
final String cacheKey = getCacheKey(packageFile, flags);
final File cacheFile = new File(mCacheDir, cacheKey);
if (cacheFile.exists()) {
if (!cacheFile.delete()) {
Slog.e(TAG, "Unable to delete cache file: " + cacheFile);
}
}
final byte[] cacheEntry = toCacheEntry(parsed);
if (cacheEntry == null) {
return;
}
try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream(cacheFile)) {
fos.write(cacheEntry);
} catch (IOException ioe) {
Slog.w(TAG, "Error writing cache entry.", ioe);
cacheFile.delete();
}
// update cachefile timestamp.
// The slow calibration of the system time will cause the cache mechanism to fail.
long lastPackageFileTime = packageFile.lastModified();
if (cacheFile.lastModified() <= lastPackageFileTime) {
Slog.i(TAG, "updateFileTimestamp cache file:" + cacheFile);
cacheFile.setLastModified(lastPackageFileTime + SystemClock.uptimeMillis());
}
} catch (Throwable e) {
Slog.w(TAG, "Error saving package cache.", e);
}
}
}
在PKMS这里会进行判断
public class PackageManagerService extends IPackageManager.Stub {
// 解析package缓存
private static File preparePackageParserCache(boolean isUpgrade) {
if (!DEFAULT_PACKAGE_PARSER_CACHE_ENABLED) {
return null;
}
// Disable package parsing on eng builds to allow for faster incremental development.
if (Build.IS_ENG) {
return null;
}
// 1. 这里默认是False
if (SystemProperties.getBoolean("pm.boot.disable_package_cache", false)) {
Slog.i(TAG, "Disabling package parser cache due to system property.");
return null;
}
// The base directory for the package parser cache lives under /data/system/.
// 2. 我随便找了两个已经将此文件放到文件夹里面了
final File cacheBaseDir = FileUtils.createDir(Environment.getDataSystemDirectory(),
"package_cache");
if (cacheBaseDir == null) {
return null;
}
// 4 系统升级 删除这个Cache
// If this is a system upgrade scenario, delete the contents of the package cache dir.
// This also serves to "GC" unused entries when the package cache version changes (which
// can only happen during upgrades).
if (isUpgrade) {
FileUtils.deleteContents(cacheBaseDir);
}
// Return the versioned package cache directory. This is something like
// "/data/system/package_cache/1"
File cacheDir = FileUtils.createDir(cacheBaseDir, PACKAGE_PARSER_CACHE_VERSION);
// The following is a workaround to aid development on non-numbered userdebug
// builds or cases where "adb sync" is used on userdebug builds. If we detect that
// the system partition is newer.
//
// NOTE: When no BUILD_NUMBER is set by the build system, it defaults to a build
// that starts with "eng." to signify that this is an engineering build and not
// destined for release.
if (Build.IS_USERDEBUG && Build.VERSION.INCREMENTAL.startsWith("eng.")) {
Slog.w(TAG, "Wiping cache directory because the system partition changed.");
// Heuristic: If the /system directory has been modified recently due to an "adb sync"
// or a regular make, then blow away the cache. Note that mtimes are NOT reliable
// in general and should not be used for production changes. In this specific case,
// we know that they will work.
// 5. 事件戳比较
File frameworkDir = new File(Environment.getRootDirectory(), "framework");
if (cacheDir.lastModified() < frameworkDir.lastModified()) {
FileUtils.deleteContents(cacheBaseDir);
cacheDir = FileUtils.createDir(cacheBaseDir, PACKAGE_PARSER_CACHE_VERSION);
// 6. 解决方案 因为android系统时间还没同步，导致制作缓存文件的时候，缓存文件时间戳写入不正确 缓存文件时间戳是1900年
// 在创建文件的时候更新事件戳 下次启动的时候就不会重新创建Cache， 缓存文件是用apk制作的，apk的时间戳是rom编译时间
// Update cache file timestamp
// The system time is late and the new file is generated later than the previous comparison file
if (cacheDir.lastModified() < frameworkDir.lastModified()) {
Slog.i(TAG, "preparePackageParserCache update cache dir timestamp:" + cacheDir);
// SystemClock.uptimeMillis()表示系统开机到当前的时间总数
cacheDir.setLastModified(frameworkDir.lastModified() + SystemClock.uptimeMillis());
}
// end
}
}
return cacheDir;
}
}
启动过程
PKMS服务由SystemServer进行启动，在SystemServer中startBootstrapServices()启动PKMS服务,
再调用startOtherServices()进行dex优化，磁盘管理等功能，并让PKMS进入system ready状态。
startBootstrapServices()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
如果设备没有加密，操作它。管理A/B OTA dex opting。
public class SystemService {
private void startBootstrapServices() {
...
//(1)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);
...
//(2)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;
}
//(3)调用main方法初始化PackageManagerService，参考[4.1.3]
mPackageManagerService = PackageManagerService.main(mSystemContext, installer,
mFactoryTestMode != FactoryTest.FACTORY_TEST_OFF, mOnlyCore);
//PKMS是否是第一次启动
mFirstBoot = mPackageManagerService.isFirstBoot();
//(4)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);
}
...
}
}
startOtherServices()
说明：
执行 updatePackagesIfNeeded ，完成dex优化；
执行 performFstrimIfNeeded ，完成磁盘维护；
调用systemReady，准备就绪。
public class SystemService {
private void startOtherServices() {
...
if (!mOnlyCore) {
...
//如果设备没有加密，执行performDexOptUpgrade，完成dex优化；[参考4.3]
mPackageManagerService.updatePackagesIfNeeded();
}
...
//最终执行performFstrim，完成磁盘维护,[参考4.4]
mPackageManagerService.performFstrimIfNeeded();
...
//PKMS准备就绪,[参考4.5]
mPackageManagerService.systemReady();
...
}
}
PackageManagerService.java] main()
main函数主要工作：
(1)检查Package编译相关系统属性
(2)调用PackageManagerService构造方法
(3)启用部分应用服务于多用户场景
(4)往ServiceManager中注册”package”和”package_native”。
public class packageManagerService extends IPackageManager.Stub implements PackageSender {
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,参考[4.2]
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初始化时的核心部分为PackageManagerService()构造函数的内容，我们下面就来分析该流程
PKMS的构造函数中由两个重要的锁(mInstallLock、mPackages) 和5个阶段构成，下面会详细的来分析这些内容。
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锁的情况下锁的，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。
5个阶段：
阶段1：BOOT_PROGRESS_PMS_START
构造 DisplayMetrics ，保存分辨率等相关信息；
创建Installer对象，与installed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.list，packages-stopped.xml，packages-stopped-backup.xml等文件。
安装包信息
packages.xml：PKMS 扫描完目标文件夹后会创建该文件。当系统进行程序安装、卸载和更新等操作时，均会更新该文件。该文件保存了系统中与
package 相关的一些信息。
packages.list：描述系统中存在的所有非系统自带的 APK 的信息。当这些程序有变动时，PKMS 就会更新该文件。
packages-stopped.xml：从系统自带的设置程序中进入应用程序页面，然后在选择强制停止（ForceStop）某个应用时，系统会将该应用的相关信息记录到此文件中。也就是该文件保存系统中被用户强制停止的
Package 的信息。
这些目录的指向，都在Settings中的构造函数完成， 如下所示，得到目录后调用readLPw()进行扫描
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。
阶段2：BOOT_PROGRESS_PMS_SYSTEM_SCAN_START
(1)从init.rc中获取环境变量BOOTCLASSPATH和SYSTEMSERVERCLASSPATH；
(2)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；
(3)扫描system/vendor/product/odm/oem等目录的priv-app、app、overlay包；
(4)清除安装时临时文件以及其他不必要的信息。
阶段3：BOOT_PROGRESS_PMS_DATA_SCAN_START
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，祛除不必要的数据。
阶段4：BOOT_PROGRESS_PMS_SCAN_END
(1)sdk版本变更，更新权限；
(2)OTA升级后首次启动，清除不必要的缓存数据；
(3)权限等默认项更新完后，清理相关数据；
(4)更新package.xml
阶段5：BOOT_PROGRESS_PMS_READY
(1)创建PackageInstallerService对象
(2)GC回收内存
public class packageManagerService extends IPackageManager.Stub implements PackageSender {
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());
mFactoryTest = factoryTest; // 一般为false，即非工厂生产模式
mOnlyCore = onlyCore; //标记是否只加载核心服务
mMetrics = new DisplayMetrics(); // 分辨率配置
mInstaller = installer; //保存installer对象
//创建提供服务/数据的子组件。这里的顺序很重要,使用到了两个重要的同步锁：mInstallLock、mPackages
synchronized (mInstallLock) {
synchronized (mPackages) {
// 公开系统组件使用的私有服务
// 本地服务
LocalServices.addService(
PackageManagerInternal.class, new PackageManagerInternalImpl());
// 多用户管理服务
sUserManager = new UserManagerService(context, this,
new UserDataPreparer(mInstaller, mInstallLock, mContext, mOnlyCore), mPackages);
mComponentResolver = new ComponentResolver(sUserManager,
LocalServices.getService(PackageManagerInternal.class),
mPackages);
// 权限管理服务
mPermissionManager = PermissionManagerService.create(context,
mPackages /*externalLock*/);
mDefaultPermissionPolicy = mPermissionManager.getDefaultPermissionGrantPolicy();
//创建Settings对象
mSettings = new Settings(Environment.getDataDirectory(),
mPermissionManager.getPermissionSettings(), mPackages);
}
}
// 添加system, phone, log, nfc, bluetooth, shell，se，networkstack 这8种shareUserId到mSettings；
mSettings.addSharedUserLPw("android.uid.system", Process.SYSTEM_UID,
ApplicationInfo.FLAG_SYSTEM, ApplicationInfo.PRIVATE_FLAG_PRIVILEGED);
mSettings.addSharedUserLPw("android.uid.phone", RADIO_UID,
ApplicationInfo.FLAG_SYSTEM, ApplicationInfo.PRIVATE_FLAG_PRIVILEGED);
mSettings.addSharedUserLPw("android.uid.log", LOG_UID,
ApplicationInfo.FLAG_SYSTEM, ApplicationInfo.PRIVATE_FLAG_PRIVILEGED);
mSettings.addSharedUserLPw("android.uid.nfc", NFC_UID,
ApplicationInfo.FLAG_SYSTEM, ApplicationInfo.PRIVATE_FLAG_PRIVILEGED);
mSettings.addSharedUserLPw("android.uid.bluetooth", BLUETOOTH_UID,
ApplicationInfo.FLAG_SYSTEM, ApplicationInfo.PRIVATE_FLAG_PRIVILEGED);
mSettings.addSharedUserLPw("android.uid.shell", SHELL_UID,
ApplicationInfo.FLAG_SYSTEM, ApplicationInfo.PRIVATE_FLAG_PRIVILEGED);
mSettings.addSharedUserLPw("android.uid.se", SE_UID,
ApplicationInfo.FLAG_SYSTEM, ApplicationInfo.PRIVATE_FLAG_PRIVILEGED);
mSettings.addSharedUserLPw("android.uid.networkstack", NETWORKSTACK_UID,
ApplicationInfo.FLAG_SYSTEM, ApplicationInfo.PRIVATE_FLAG_PRIVILEGED);
...
// DexOpt优化
mPackageDexOptimizer = new PackageDexOptimizer(installer, mInstallLock, context,
"*dexopt*");
mDexManager = new DexManager(mContext, this, mPackageDexOptimizer, installer, mInstallLock);
// ART虚拟机管理服务
mArtManagerService = new ArtManagerService(mContext, this, installer, mInstallLock);
mMoveCallbacks = new MoveCallbacks(FgThread.get().getLooper());
mViewCompiler = new ViewCompiler(mInstallLock, mInstaller);
// 权限变化监听器
mOnPermissionChangeListeners = new OnPermissionChangeListeners(
FgThread.get().getLooper());
mProtectedPackages = new ProtectedPackages(mContext);
mApexManager = new ApexManager(context);
// 获取默认分辨率
getDefaultDisplayMetrics(context, mMetrics);
//拿到SystemConfig()的对象，其中会调用SystemConfig的readPermissions()完成权限的读取，参考[5 权限管理]
SystemConfig systemConfig = SystemConfig.getInstance();
synchronized (mInstallLock) {
// writer
synchronized (mPackages) {
// 启动"PackageManager"线程，负责apk的安装、卸载
mHandlerThread = new ServiceThread(TAG,
Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND, true /*allowIo*/);
mHandlerThread.start();
// 应用handler
mHandler = new PackageHandler(mHandlerThread.getLooper());
// 进程记录handler
mProcessLoggingHandler = new ProcessLoggingHandler();
// Watchdog监听ServiceThread是否超时：10分钟
Watchdog.getInstance().addThread(mHandler, WATCHDOG_TIMEOUT);
// Instant应用注册
mInstantAppRegistry = new InstantAppRegistry(this);
// 共享lib库配置
ArrayMap<String, SystemConfig.SharedLibraryEntry> libConfig
= systemConfig.getSharedLibraries();
final int builtInLibCount = libConfig.size();
for (int i = 0; i < builtInLibCount; i++) {
String name = libConfig.keyAt(i);
SystemConfig.SharedLibraryEntry entry = libConfig.valueAt(i);
addBuiltInSharedLibraryLocked(entry.filename, name);
}
...
// 读取安装相关SELinux策略
SELinuxMMAC.readInstallPolicy();
// 返回栈加载
FallbackCategoryProvider.loadFallbacks();
//读取并解析/data/system下的XML文件
mFirstBoot = !mSettings.readLPw(sUserManager.getUsers(false));
// 清理代码路径不存在的孤立软件包
final int packageSettingCount = mSettings.mPackages.size();
for (int i = packageSettingCount - 1; i >= 0; i--) {
PackageSetting ps = mSettings.mPackages.valueAt(i);
if (!isExternal(ps) && (ps.codePath == null || !ps.codePath.exists())
&& mSettings.getDisabledSystemPkgLPr(ps.name) != null) {
mSettings.mPackages.removeAt(i);
mSettings.enableSystemPackageLPw(ps.name);
}
}
// 如果不是首次启动，也不是CORE应用，则拷贝预编译的DEX文件
if (!mOnlyCore && mFirstBoot) {
requestCopyPreoptedFiles();
}
//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_START
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());
}
}
细节
dex 优化 检查是否需要去更新Packages并进行dex优化，如果没有OTA升级、没有大版本升级、没有清楚过dalvik虚拟机的缓存，可以去更新packages，
最终调用的是Installer的dexopt()进行优化
磁盘维护 磁盘维护最终调用的是vold进程的 fstrim()进行清理操作 主要是执行磁盘清理工作，释放磁盘空间
PKMS 准备就绪 systemReady主要完成的是默认授权和更新package的信息，通知在等待pms的一些组件
