第九篇 ANDROID包管理服务机制与架构

包管理服务( PackageManagerService)是ANDROID的系统服务之一,主要功能实现应用包的解析、安装、更新、移动、卸载等服务。

系统类图如下：

PackageManagerService主要通过Installer、UserManager、AppDirObserver、Settings、DefaultContainerService、PackageHelper、NativeLibraryHelper、PackageHandler、PackageParser等类实现相应的功能。

Installer类与本地服务installd建立LocalSocket连接，借助installd实现包的install、remove、dexopt等功能。

UserManager类实现与用户相关的用户数据和包的安装、创建和管理，包括用户及用户数据的创建、删除。

AppDirObserver实现对/system/framework,/system/app、 /vendor/app、/data/app、/data/app-private等目录的add和remove事件的监听，实现包的动态安装和卸载。

Settings类实现data/system/目录下的包安装信息相关的文件的读取和管理(创建、更新等),解析和读取如下packages.xml、"packages-backup.xml"、"packages.list"、"packages-stopped.xml"、"packages-stopped-backup.xml" XML文件。

packages.xm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, pkgFlags, timeStamp, versionCode,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。

packages.list记录了如下数据：pkgName，userId，debugFlag，dataPath（包的数据路径）。

packages-stopped.xml记录处于停止状态的包的信息，主要包括包名、notLaunched状态等信息。

DefaultContainerService是一个应用服务，具体负责实现APK等相关资源文件在内部或外部存储器上的存储工作。 DefaultContainerService服务中提供了一个IMediaContainerService.Stub桩对象。PackageManagerService包管理服务在PackageHandler对象接收到应用安装消息后首先与该服务建立连接（通过BINDSERVICE）。在服务建立连接后onServiceConnected回调被调用，在onServiceConnected回调函数中根据参数传进来的IMediaContainerService.Stub的对象引用创建一个远程代理对象。以后PackageManagerService服务通过该代理对象访问DefaultContainerService服务。

PackageHelper是提供包安装用到的 MountService的API方法的帮助类。

NativeLibraryHelper是提供APK包含的库文件安装、删除、空间大小计算等方法的帮助类。

PackageHandler实现包处理相关的消息的处理，如apk安装请求消息，如adb install等。PackageHandler运行在独立的线程。

PackageHandler对象对应用包的处理请求使用了模板和命令模式，把要处理的请求作为对象通过消息传递给处理函数；包的安装、移动及获得包的大小消息请求分别打包为InstallParams、MoveParams、MeasureParams对象，三个类都继承自HandlerParams超类，HandlerParams超类中定义了一个模板函数startCopy，模板函数startCopy中使用的三个函数在超类中没有实现，是虚函数，具体实现的功能由具体类确定；如虚函数handleStartCopy对于InstallParams类实现的是包的安装工作，对于MoveParams类实现的是包的移动工作，而MeasureParams类中的handleStartCopy函数实现的是包的测量工作。

InstallParams、MoveParams、MeasureParams三个类中提供了对应的观察者接口IPackageInstallObserver、IPackageMoveObserver、IPackageStatsObserver，三个接口在PackageManagerService的客户端对象调用PackageManagerService服务的包的安装、移动及获得包的大小等相关API时作为参数传进来，并在InstallParams、MoveParams、MeasureParams三个对象实例化时赋值给对应的观察者接口。因此三个观察者接口指向的对象实际是客户端提供的观察者对象（桩对象）的远程代理对象，InstallParams、MoveParams、MeasureParams三个对象通过对应的观察者接口向远端客户端发送通知。采用的模式是代理模式和观察者模式的复合模式。

POST_INSTALL消息的处理也采用了命令设计模式，把请求的参数打包为PostInstallData对象，PostInstallData对象中包括InstallArgs和PackageInstalledInfo对象，InstallArgs是一个虚类，提供copyApk等接口，接口的具体实现在其具体类FileInstallArgs和SdInstallArgs中完成。

PackageParser实现应用包的解析功能，主要是解析每个apk的AndroidManifest.xml文件，处理asset/res等资源文件，建立起每个apk的配置结构信息。PackageParser是其它类功能实现的基础，是包管理服务最重要的一个类。PackageParser类在实现应用包的解析时采用了解释器模式，对于应用包中的每种语法结构都创建了对应的类，来分别搜集应用包中的相应信息。类结构图如下：

图中除了Resources及XmlPullParser两个类外其余的类都是PackageParser类的内部类，应用包的每个语法结构的对应类都派生自componet类或属于componet类的内部成员，Package类（一个包一个Package对象）是一个聚合类，把解析出来的一个应用包中的componet聚合到Package类中进行统一管理，PackageParser类将解析出的每个componet及其它信息添加到Package中。

Resources及XmlPullParser两个类负责XML资源读取的工作。

整个解析流程：

1、在PackageManagerService服务的构造函数中调用scanDirLI函数对如下FrameworkDir（/system/framework）、SystemAppDir（/system/app）、VendorAppDir（/vendor/app）、AppInstallDir（/data/app）、DrmAppPrivateInstallDir（/data/app-private）五个目录下的APK文件进行扫描；

2、scanDirLI函数对扫描目录下的每个APK文件调用scanPackageLI(file, flags|PackageParser.PARSE_MUST_BE_APK, scanMode, currentTime)函数对每个APK文件进行解析，返回包含解析信息的PackageParser.Package对象。scanDirLI函数在解析失败后还删除解析的无效APK文件；

3、在函数scanPackageLI中首先实例化一个PackageParser对象，接着调用PackageParser对象的parsePackage(scanFile,scanPath, mMetrics, parseFlags)函数对待解析文件进行解析；

4、在parsePackage函数中对文件进行一些判断后，先实例化一个AssetManager对象，并调用AssetManager对象的addAssetPath函数把被解析文件的路径添加到AssetManager对象，添加成功后实例化一个Resources对象，然后调用AssetManager对象的openXmlResourceParser(cookie, ANDROID_MANIFEST_FILENAME)函数打开一个解析AndroidManifest.xml文件的XML解析器，接着调用parsePackage(res, parser, flags, errorText)函数开始具体解析工作；

5、 parsePackage函数先调用parsePackageName函数解析出包名，接着根据包名实例化一个Package对象，接着从AndroidManifest.xml文件中解析出被解析包的VersionCode、VersionName、installLocation等全局属性信息；然后根据XML文件的标签循环解析XML文件包含的其它组成部分，对于tagName名称为application标签时调用parseApplication函数解析该application标签下包含的组件等信息（只能对一个application标签进行解析）；对于tagName名称为"permission-group"时调用parsePermissionGroup函数进行解析；对于tagName名称为"permission"时调用parsePermission函数进行解析；对于tagName名称为"permission-tree"时调用parsePermissionTree函数进行解析；对于tagName名称为"permission-tree"时调用parsePermissionTree函数进行解析；对于tagName名称为"instrumentation"时调用parseInstrumentation函数进行解析；并解析或跳过其它标签，如"uses-feature"、"uses-configuration"、"uses-sdk"、"supports-screens"等标签，获得应用包的其它属性；

6、在parseApplication函数中首先解析出应用标签下的包含的应用属性信息，然后根据XML文件的标签循环解析应用标签下包含的其它组件；对于"activity"标签调用parseActivity函数进行解析，并返回一个Activity对象，添加到Package对象的activities列表中；对于"receiver"标签也调用parseActivity函数进行解析，返回一个Activity对象，添加到Package对象的receivers列表中；对于"service"标签调用parseService函数进行解析，并返回一个Service对象，添加到Package对象的services列表中；对于"provider"标签调用parseProvider函数进行解析，并返回一个Provider对象，添加到Package对象的providers列表中；对于"activity-alias"标签调用parseActivityAlias函数进行解析，并返回一个Activity对象，添加到Package对象的activities列表中；对于"meta-data"标签调用parseMetaData函数进行解析，解析出应用的MetaData；解析或跳过其它标签，如"uses-library"、"uses-package"等标签；

7、在parseActivity函数中先实例化一个ParseComponentArgs对象和ActivityInfo对象，再实例化Activity对象（实例化的ParseComponentArgs对象和ActivityInfo对象作为参数传给Activity对象的构造函数），然后解析"activity"标签包含的各种属性信息并赋值给Activity对象的内部ActivityInfo对象的相应属性；然后根据XML文件的标签循环解析"activity"标签下包含的其它部分，对于"intent-filter"标签先实例化一个ActivityIntentInfo对象，并调用parseIntent解析"intent-filter"部分，解析出的信息放在作为参数传给parseIntent函数的ActivityIntentInfo对象中，解析后把包含解析信息的ActivityIntentInfo对象添加到Activity对象的intents列表中；对于"meta-data"标签调用parseMetaData函数进行解析，解析出Activity对应的MetaData，并跳过其它标签；标签循环解析完成后返回已包含解析信息的Activity对象；

8、对于其它组件进行同样过程的解析过程。

componet类的每个派生类内部都有一个对应的info对象，具体指向每个componet包含的信息，具体类图如下：

每个componet的信息类都派生自PackageInfo类和PackageItemInfo的子类ComponentInfo，PackageInfo类一个容器类，应用包中解析出的信息都被聚合到PackageInfo类中进行统一管理。

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