深度探究apk安装过程

Dear 丶 2022-09-28 11:47 360阅读 0赞

# 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 #

![这里写图片描述][SouthEast]

# 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 #

![这里写图片描述][SouthEast 1]

# 1.3 PackageManagerService入口 #

![这里写图片描述][SouthEast 2]

# 2.1系统应用安装方式 #

![这里写图片描述][SouthEast 3]

# 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。

## 第七步：7.updatePermmisonLp函数分配权限 ##

这个函数为申请了特定资源访问权限的app，分配相应的用户组ID.

## 第八步：8.writeLP()函数保存安装信息 ##

mSetting的writeLP（）将所获得应用程序的安装信息，保存在一个本地的配置文件中。以便下次安装的时候，将应用的信息回复过来。

# 2.1系统应用安装方式 #

![这里写图片描述][SouthEast 4]

# 2.2网络下载应用安装 #

![这里写图片描述][SouthEast 5]

# 2.3 ADB工具安装 #

![这里写图片描述][SouthEast 6]

# 2.4第三方应用安装 #

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# 三.总结 #

1.安装和卸载都是通过PackageManager，实质上是实现了PackageManager的远程服务PackageManagerService来完成具体的操作，所有细节和逻辑均可以在PackageManagerService中跟踪查看；

2.所有安装方式殊途同归，最终就回到PackageManagerService中，然后调用底层本地代码的installd来完成。

再看apk 的安装过程。  
回个我们再看真个apk的安装过程，主要分为如下几部  
拷贝apk文件到指定目录  
解压apk，拷贝文件，创建应用的数据目录  
解析apk的AndroidManifinest.xml文件  
向Launcher应用申请添加创建快捷方式

参考：  
《Android源代码情景分析》  
《Android内核分析》  
[http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/6766010][http_blog.csdn.net_luoshengyang_article_details_6766010]  
[http://blog.csdn.net/hdhd588/article/details/6739281][http_blog.csdn.net_hdhd588_article_details_6739281]  
[http://ticktick.blog.51cto.com/823160/1669525][http_ticktick.blog.51cto.com_823160_1669525]  
[http://www.jianshu.com/p/953475cea991][http_www.jianshu.com_p_953475cea991]  
[http://cstsinghua.github.io/2016/06/13/Android%E5%AE%89%E8%A3%85APK%E8%AF%A6%E8%A7%A3/][http_cstsinghua.github.io_2016_06_13_Android_E5_AE_89_E8_A3_85APK_E8_AF_A6_E8_A7_A3]  
[http://junshengluo.com/2016/11/30/android-5-%E6%8E%A2%E7%A9%B6%20Android%20%20apk%20%E5%AE%89%E8%A3%85%E8%BF%87%E7%A8%8B/][http_junshengluo.com_2016_11_30_android-5-_E6_8E_A2_E7_A9_B6_20Android_20_20apk_20_E5_AE_89_E8_A3_85_E8_BF_87_E7_A8_8B]

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