Android应用程序安装过程源代码分析

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，本文将详细分析这个过程。

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。

应用程序管理服务PackageManagerService是系统启动的时候由SystemServer组件启动的，启后它就会执行应用程序安装的过程，因此，本文将从SystemServer启动PackageManagerService服务的过程开始分析系统中的应用程序安装的过程。

应用程序管理服务PackageManagerService从启动到安装应用程序的过程如下图所示：

下面我们具体分析每一个步骤。

Step 1. SystemServer.main

这个函数定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java文件中：

publicclassSystemServer
{
......

nativepublicstaticvoidinit1(String[]args);

......

publicstaticvoidmain(String[]args){
......

init1(args);

......
}

......
}

SystemServer组件是由Zygote进程负责启动的，启动的时候就会调用它的main函数，这个函数主要调用了JNI方法init1来做一些系统初始化的工作。

Step 2. SystemServer.init1

这个函数是一个JNI方法，实现在frameworks/base/services/jni/com_android_server_SystemServer.cpp文件中：

namespaceandroid{

extern"C"intsystem_init();

staticvoidandroid_server_SystemServer_init1(JNIEnv*env,jobjectclazz)
{
system_init();
}

/*
*JNIregistration.
*/
staticJNINativeMethodgMethods[]={
/*name,signature,funcPtr*/
{"init1","([Ljava/lang/String;)V",(void*)android_server_SystemServer_init1},
};

intregister_android_server_SystemServer(JNIEnv*env)
{
returnjniRegisterNativeMethods(env,"com/android/server/SystemServer",
gMethods,NELEM(gMethods));
}

};//namespaceandroid

这个函数很简单，只是调用了system_init函数来进一步执行操作。

Step 3.libsystem_server.system_init

函数system_init实现在libsystem_server库中，源代码位于frameworks/base/cmds/system_server/library/system_init.cpp文件中：

extern"C"status_tsystem_init()
{
LOGI("Enteredsystem_init()");

sp<ProcessState>proc(ProcessState::self());

sp<IServiceManager>sm=defaultServiceManager();
LOGI("ServiceManager:%p\n",sm.get());

sp<GrimReaper>grim=newGrimReaper();
sm->asBinder()->linkToDeath(grim,grim.get(),0);

charpropBuf[PROPERTY_VALUE_MAX];
property_get("system_init.startsurfaceflinger",propBuf,"1");
if(strcmp(propBuf,"1")==0){
//StarttheSurfaceFlinger
SurfaceFlinger::instantiate();
}

//Startthesensorservice
SensorService::instantiate();

//Onthesimulator,audioflingeretaldon'tgetstartedthe
//samewayasonthedevice,andweneedtostartthemhere
if(!proc->supportsProcesses()){

//StarttheAudioFlinger
AudioFlinger::instantiate();

//Startthemediaplaybackservice
MediaPlayerService::instantiate();

//Startthecameraservice
CameraService::instantiate();

//Starttheaudiopolicyservice
AudioPolicyService::instantiate();
}

//AndnowstarttheAndroidruntime.Wehavetodothisbit
//ofnastinessbecausetheAndroidruntimeinitializationrequires
//someofthecoresystemservicestoalreadybestarted.
//AllotherserversshouldjuststarttheAndroidruntimeat
//thebeginningoftheirprocesses'smain(),beforecalling
//theinitfunction.
LOGI("Systemserver:startingAndroidruntime.\n");

AndroidRuntime*runtime=AndroidRuntime::getRuntime();

LOGI("Systemserver:startingAndroidservices.\n");
runtime->callStatic("com/android/server/SystemServer","init2");

//Ifrunninginourownprocess,justgointothethread
//pool.Otherwise,calltheinitializationfinished
//functoletthisprocesscontinueitsinitilization.
if(proc->supportsProcesses()){
LOGI("Systemserver:enteringthreadpool.\n");
ProcessState::self()->startThreadPool();
IPCThreadState::self()->joinThreadPool();
LOGI("Systemserver:exitingthreadpool.\n");
}

returnNO_ERROR;
}

这个函数首先会初始化SurfaceFlinger、SensorService、AudioFlinger、MediaPlayerService、CameraService和AudioPolicyService这几个服务，然后就通过系统全局唯一的AndroidRuntime实例变量runtime的callStatic来调用SystemServer的init2函数了。关于这个AndroidRuntime实例变量runtime的相关资料，可能参考前面一篇文章Android应用程序进程启动过程的源代码分析一文。

Step 4. AndroidRuntime.callStatic

这个函数定义在frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp文件中：

/*
*CallastaticJavaProgrammingLanguagefunctionthattakesnoargumentsandreturnsvoid.
*/
status_tAndroidRuntime::callStatic(constchar*className,constchar*methodName)
{
JNIEnv*env;
jclassclazz;
jmethodIDmethodId;

env=getJNIEnv();
if(env==NULL)
returnUNKNOWN_ERROR;

clazz=findClass(env,className);
if(clazz==NULL){
LOGE("ERROR:couldnotfindclass'%s'\n",className);
returnUNKNOWN_ERROR;
}
methodId=env->GetStaticMethodID(clazz,methodName,"()V");
if(methodId==NULL){
LOGE("ERROR:couldnotfindmethod%s.%s\n",className,methodName);
returnUNKNOWN_ERROR;
}

env->CallStaticVoidMethod(clazz,methodId);

returnNO_ERROR;
}

这个函数调用由参数className指定的java类的静态成员函数，这个静态成员函数是由参数methodName指定的。上面传进来的参数className的值为"com/android/server/SystemServer"，而参数methodName的值为"init2"，因此，接下来就会调用SystemServer类的init2函数了。

Step 5.SystemServer.init2

这个函数定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java文件中：

publicclassSystemServer
{
......

publicstaticfinalvoidinit2(){
Slog.i(TAG,"EnteredtheAndroidsystemserver!");
Threadthr=newServerThread();
thr.setName("android.server.ServerThread");
thr.start();
}
}

这个函数创建了一个ServerThread线程，PackageManagerService服务就是这个线程中启动的了。这里调用了ServerThread实例thr的start函数之后，下面就会执行这个实例的run函数了。

Step 6.ServerThread.run

这个函数定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java文件中：

classServerThreadextendsThread{
......

@Override
publicvoidrun(){
......

IPackageManagerpm=null;

......

//Criticalservices...
try{
......

Slog.i(TAG,"PackageManager");
pm=PackageManagerService.main(context,
factoryTest!=SystemServer.FACTORY_TEST_OFF);

......
}catch(RuntimeExceptione){
Slog.e("System","Failurestartingcoreservice",e);
}

......
}

......
}

这个函数除了启动PackageManagerService服务之外，还启动了其它很多的服务，例如在前面学习Activity和Service的几篇文章中经常看到的ActivityManagerService服务，有兴趣的读者可以自己研究一下。

Step 7.PackageManagerService.main

这个函数定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/PackageManagerService.java文件中：

classPackageManagerServiceextendsIPackageManager.Stub{
......

publicstaticfinalIPackageManagermain(Contextcontext,booleanfactoryTest){
PackageManagerServicem=newPackageManagerService(context,factoryTest);
ServiceManager.addService("package",m);
returnm;
}

......
}

这个函数创建了一个PackageManagerService服务实例，然后把这个服务添加到ServiceManager中去，ServiceManager是Android系统Binder进程间通信机制的守护进程，负责管理系统中的Binder对象，具体可以参考浅谈Service Manager成为Android进程间通信（IPC）机制Binder守护进程之路一文。
在创建这个PackageManagerService服务实例时，会在PackageManagerService类的构造函数中开始执行安装应用程序的过程：

classPackageManagerServiceextendsIPackageManager.Stub{
......

publicPackageManagerService(Contextcontext,booleanfactoryTest){
......

synchronized(mInstallLock){
synchronized(mPackages){
......

FiledataDir=Environment.getDataDirectory();
mAppDataDir=newFile(dataDir,"data");
mSecureAppDataDir=newFile(dataDir,"secure/data");
mDrmAppPrivateInstallDir=newFile(dataDir,"app-private");

......

mFrameworkDir=newFile(Environment.getRootDirectory(),"framework");
mDalvikCacheDir=newFile(dataDir,"dalvik-cache");

......

//Findbaseframeworks(resourcepackageswithoutcode).
mFrameworkInstallObserver=newAppDirObserver(
mFrameworkDir.getPath(),OBSERVER_EVENTS,true);
mFrameworkInstallObserver.startWatching();
scanDirLI(mFrameworkDir,PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM
|PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM_DIR,
scanMode|SCAN_NO_DEX,0);

//Collectallsystempackages.
mSystemAppDir=newFile(Environment.getRootDirectory(),"app");
mSystemInstallObserver=newAppDirObserver(
mSystemAppDir.getPath(),OBSERVER_EVENTS,true);
mSystemInstallObserver.startWatching();
scanDirLI(mSystemAppDir,PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM
|PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM_DIR,scanMode,0);

//Collectallvendorpackages.
mVendorAppDir=newFile("/vendor/app");
mVendorInstallObserver=newAppDirObserver(
mVendorAppDir.getPath(),OBSERVER_EVENTS,true);
mVendorInstallObserver.startWatching();
scanDirLI(mVendorAppDir,PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM
|PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM_DIR,scanMode,0);


mAppInstallObserver=newAppDirObserver(
mAppInstallDir.getPath(),OBSERVER_EVENTS,false);
mAppInstallObserver.startWatching();
scanDirLI(mAppInstallDir,0,scanMode,0);

mDrmAppInstallObserver=newAppDirObserver(
mDrmAppPrivateInstallDir.getPath(),OBSERVER_EVENTS,false);
mDrmAppInstallObserver.startWatching();
scanDirLI(mDrmAppPrivateInstallDir,PackageParser.PARSE_FORWARD_LOCK,
scanMode,0);

......
}
}
}

......
}

这里会调用scanDirLI函数来扫描移动设备上的下面这五个目录中的Apk文件：

/system/framework

/system/app

/vendor/app

/data/app

/data/app-private

Step 8.PackageManagerService.scanDirLI
这个函数定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/PackageManagerService.java文件中：

classPackageManagerServiceextendsIPackageManager.Stub{
......

privatevoidscanDirLI(Filedir,intflags,intscanMode,longcurrentTime){
String[]files=dir.list();
......

inti;
for(i=0;i<files.length;i++){
Filefile=newFile(dir,files[i]);
if(!isPackageFilename(files[i])){
//Ignoreentrieswhicharenotapk's
continue;
}
PackageParser.Packagepkg=scanPackageLI(file,
flags|PackageParser.PARSE_MUST_BE_APK,scanMode,currentTime);
//Don'tmessaroundwithappsinsystempartition.
if(pkg==null&&(flags&PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM)==0&&
mLastScanError==PackageManager.INSTALL_FAILED_INVALID_APK){
//Deletetheapk
Slog.w(TAG,"Cleaningupfailedinstallof"+file);
file.delete();
}
}
}


......
}

对于目录中的每一个文件，如果是以后Apk作为后缀名，那么就调用scanPackageLI函数来对它进行解析和安装。

Step 9.PackageManagerService.scanPackageLI

这个函数定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/PackageManagerService.java文件中：

classPackageManagerServiceextendsIPackageManager.Stub{
......

privatePackageParser.PackagescanPackageLI(FilescanFile,
intparseFlags,intscanMode,longcurrentTime){
......

StringscanPath=scanFile.getPath();
parseFlags|=mDefParseFlags;
PackageParserpp=newPackageParser(scanPath);

......

finalPackageParser.Packagepkg=pp.parsePackage(scanFile,
scanPath,mMetrics,parseFlags);

......

returnscanPackageLI(pkg,parseFlags,scanMode|SCAN_UPDATE_SIGNATURE,currentTime);
}

......
}

这个函数首先会为这个Apk文件创建一个PackageParser实例，接着调用这个实例的parsePackage函数来对这个Apk文件进行解析。这个函数最后还会调用另外一个版本的scanPackageLI函数把来解析后得到的应用程序信息保存在PackageManagerService中。

Step 10.PackageParser.parsePackage
这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/content/pm/PackageParser.java文件中：

publicclassPackageParser{
......

publicPackageparsePackage(FilesourceFile,StringdestCodePath,
DisplayMetricsmetrics,intflags){
......

mArchiveSourcePath=sourceFile.getPath();

......

XmlResourceParserparser=null;
AssetManagerassmgr=null;
booleanassetError=true;
try{
assmgr=newAssetManager();
intcookie=assmgr.addAssetPath(mArchiveSourcePath);
if(cookie!=0){
parser=assmgr.openXmlResourceParser(cookie,"AndroidManifest.xml");
assetError=false;
}else{
......
}
}catch(Exceptione){
......
}

......

String[]errorText=newString[1];
Packagepkg=null;
ExceptionerrorException=null;
try{
//XXXXtodo:needtofigureoutcorrectconfiguration.
Resourcesres=newResources(assmgr,metrics,null);
pkg=parsePackage(res,parser,flags,errorText);
}catch(Exceptione){
......
}

......

parser.close();
assmgr.close();

//Setcodeandresourcepaths
pkg.mPath=destCodePath;
pkg.mScanPath=mArchiveSourcePath;
//pkg.applicationInfo.sourceDir=destCodePath;
//pkg.applicationInfo.publicSourceDir=destRes;
pkg.mSignatures=null;

returnpkg;
}

......
}

每一个Apk文件都是一个归档文件，它里面包含了Android应用程序的配置文件AndroidManifest.xml，这里主要就是要对这个配置文件就行解析了，从Apk归档文件中得到这个配置文件后，就调用另一外版本的parsePackage函数对这个应用程序进行解析了：

publicclassPackageParser{
......

privatePackageparsePackage(
Resourcesres,XmlResourceParserparser,intflags,String[]outError)
throwsXmlPullParserException,IOException{
......

StringpkgName=parsePackageName(parser,attrs,flags,outError);

......

finalPackagepkg=newPackage(pkgName);

......

inttype;

......

TypedArraysa=res.obtainAttributes(attrs,
com.android.internal.R.styleable.AndroidManifest);

......

while((type=parser.next())!=parser.END_DOCUMENT
&&(type!=parser.END_TAG||parser.getDepth()>outerDepth)){
if(type==parser.END_TAG||type==parser.TEXT){
continue;
}

StringtagName=parser.getName();
if(tagName.equals("application")){
......

if(!parseApplication(pkg,res,parser,attrs,flags,outError)){
returnnull;
}
}elseif(tagName.equals("permission-group")){
......
}elseif(tagName.equals("permission")){
......
}elseif(tagName.equals("permission-tree")){
......
}elseif(tagName.equals("uses-permission")){
......
}elseif(tagName.equals("uses-configuration")){
......
}elseif(tagName.equals("uses-feature")){
......
}elseif(tagName.equals("uses-sdk")){
......
}elseif(tagName.equals("supports-screens")){
......
}elseif(tagName.equals("protected-broadcast")){
......
}elseif(tagName.equals("instrumentation")){
......
}elseif(tagName.equals("original-package")){
......
}elseif(tagName.equals("adopt-permissions")){
......
}elseif(tagName.equals("uses-gl-texture")){
......
}elseif(tagName.equals("compatible-screens")){
......
}elseif(tagName.equals("eat-comment")){
......
}elseif(RIGID_PARSER){
......
}else{
......
}
}

......

returnpkg;
}

......
}

这里就是对AndroidManifest.xml文件中的各个标签进行解析了，各个标签的含义可以参考官方文档http://developer.android.com/guide/topics/manifest/manifest-intro.html，这里我们只简单看一下application标签的解析，这是通过调用parseApplication函数来进行的。

Step 11.PackageParser.parseApplication
这个函数定义在frameworks/base/core/java/android/content/pm/PackageParser.java文件中：

publicclassPackageParser{
......

privatebooleanparseApplication(Packageowner,Resourcesres,
XmlPullParserparser,AttributeSetattrs,intflags,String[]outError)
throwsXmlPullParserException,IOException{
finalApplicationInfoai=owner.applicationInfo;
finalStringpkgName=owner.applicationInfo.packageName;

TypedArraysa=res.obtainAttributes(attrs,
com.android.internal.R.styleable.AndroidManifestApplication);

......

inttype;
while((type=parser.next())!=parser.END_DOCUMENT
&&(type!=parser.END_TAG||parser.getDepth()>innerDepth)){
if(type==parser.END_TAG||type==parser.TEXT){
continue;
}

StringtagName=parser.getName();
if(tagName.equals("activity")){
Activitya=parseActivity(owner,res,parser,attrs,flags,outError,false);
......

owner.activities.add(a);

}elseif(tagName.equals("receiver")){
Activitya=parseActivity(owner,res,parser,attrs,flags,outError,true);
......

owner.receivers.add(a);
}elseif(tagName.equals("service")){
Services=parseService(owner,res,parser,attrs,flags,outError);
......

owner.services.add(s);
}elseif(tagName.equals("provider")){
Providerp=parseProvider(owner,res,parser,attrs,flags,outError);
......

owner.providers.add(p);
}elseif(tagName.equals("activity-alias")){
Activitya=parseActivityAlias(owner,res,parser,attrs,flags,outError);
......

owner.activities.add(a);
}elseif(parser.getName().equals("meta-data")){
......
}elseif(tagName.equals("uses-library")){
......
}elseif(tagName.equals("uses-package")){
......
}else{
......
}
}

returntrue;
}

......
}

这里就是对AndroidManifest.xml文件中的application标签进行解析了，我们常用到的标签就有activity、service、receiver和provider，各个标签的含义可以参考官方文档http://developer.android.com/guide/topics/manifest/manifest-intro.html。

这里解析完成后，一层层返回到Step 9中，调用另一个版本的scanPackageLI函数把来解析后得到的应用程序信息保存下来。

Step 12.PackageManagerService.scanPackageLI

这个函数定义在frameworks/base/services/java/com/android/server/PackageManagerService.java文件中：

classPackageManagerServiceextendsIPackageManager.Stub{
......

//KeysareString(packagename),valuesarePackage.Thisalsoserves
//asthelockfortheglobalstate.Methodsthatmustbecalledwith
//thislockheldhavetheprefix"LP".
finalHashMap<String,PackageParser.Package>mPackages=
newHashMap<String,PackageParser.Package>();

......

//Allavailableactivities,foryourresolvingpleasure.
finalActivityIntentResolvermActivities=
newActivityIntentResolver();

//Allavailablereceivers,foryourresolvingpleasure.
finalActivityIntentResolvermReceivers=
newActivityIntentResolver();

//Allavailableservices,foryourresolvingpleasure.
finalServiceIntentResolvermServices=newServiceIntentResolver();

//KeysareString(providerclassname),valuesareProvider.
finalHashMap<ComponentName,PackageParser.Provider>mProvidersByComponent=
newHashMap<ComponentName,PackageParser.Provider>();

......

privatePackageParser.PackagescanPackageLI(PackageParser.Packagepkg,
intparseFlags,intscanMode,longcurrentTime){
......

synchronized(mPackages){
......

//AddthenewsettingtomPackages
mPackages.put(pkg.applicationInfo.packageName,pkg);

......

intN=pkg.providers.size();
inti;
for(i=0;i<N;i++){
PackageParser.Providerp=pkg.providers.get(i);
p.info.processName=fixProcessName(pkg.applicationInfo.processName,
p.info.processName,pkg.applicationInfo.uid);
mProvidersByComponent.put(newComponentName(p.info.packageName,
p.info.name),p);

......
}

N=pkg.services.size();
for(i=0;i<N;i++){
PackageParser.Services=pkg.services.get(i);
s.info.processName=fixProcessName(pkg.applicationInfo.processName,
s.info.processName,pkg.applicationInfo.uid);
mServices.addService(s);

......
}

N=pkg.receivers.size();
r=null;
for(i=0;i<N;i++){
PackageParser.Activitya=pkg.receivers.get(i);
a.info.processName=fixProcessName(pkg.applicationInfo.processName,
a.info.processName,pkg.applicationInfo.uid);
mReceivers.addActivity(a,"receiver");

......
}

N=pkg.activities.size();
for(i=0;i<N;i++){
PackageParser.Activitya=pkg.activities.get(i);
a.info.processName=fixProcessName(pkg.applicationInfo.processName,
a.info.processName,pkg.applicationInfo.uid);
mActivities.addActivity(a,"activity");

......
}

......
}

......

returnpkg;
}

......
}

这个函数主要就是把前面解析应用程序得到的package、provider、service、receiver和activity等信息保存在PackageManagerService服务中了。

这样，在Android系统启动的时候安装应用程序的过程就介绍完了，但是，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，在下一篇文章中，我们将介绍Launcher是如何启动的以及它是如何从PackageManagerService服务中把系统中已经安装好的应用程序展现出来的，敬请期待。

评论

1 楼 sjp524617477 2012-03-29  

强大，先看看