PMS

PackageMangerService源码阅读总结

简介

PackageMangerService(简称PMS)是Android系统中负责管理所有Apk的安装、卸载更新等工作，其运行在SystemServer进程，维护管理系统中所有的Apk包管理，那它是如何管理众多APK的呢？它怎么知道系统中有哪些APK应用，这些Apk在什么时候安装、卸载和更新，PMS如何感知？就算它知道了系统中所有APK的存在，如何去建立一个维护呢？
带着以上诸多疑问，从源码的角度，来探寻这些问题，感悟PMS的精髓所在！

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浅析自己设计一个PMS包管理

管理对象 — 静态存储在磁盘上的APK文件
管理者 — PMS管理器，系统中是唯一的
目标对象 — 活的应用程序，界面上能显示，能交互

首先，我作为PMS管理者，系统开机BOOT时，要扫描系统中的文件，寻找哪些是APK文件，然后针对处理，但是不可能扫描系统中所有的路径，肯定要事先做好约束，APK文件只能放在某些特定的目录下；还有一点，系统开机后，用户自行安装apk文件时，这个时候PMS不可能又去扫描一遍，最好的方法是提供一个命令接口，用户安装时通过调用这个命令接口，这样PMS就可以拿到用户安装的APK文件，然后分析之，以下几个路径是PMS开机启动时会扫描的几个路径：

system/app 系统自带的应用程序
data/app 用户程序安装的目录
vendor/app 厂商定制app目录
system/priv-app/ 系统私有App，其中service可以保活，一旦被杀死就会立即恢复，缺点无法正常升级

其次，PMS拿到APK文件后，要解析分享APK内容，拿到其中重要的东西，然后再保存到内存或数据库中，内存中用一系列赋值的数据模型建立好每个APK文件的映射，提供给Launcher程序，Launcher根据数据模型可以清楚指定有哪些应用，将其绘制到桌面上去，难点在于解析APK这块，你需要知道APK需要哪些权限、四大组件有哪些，lib动态库，使用的资源res文件等，解析后用内存数据模型维护好它们

实质上分析APK内容主要就是AndroidManifest.xml文件，然后把其中的内容映射到PackageParser.Package、PackageSetting中

最后，PMS在自己的进程里面，需要提供安装、卸载更新接口，其他用户进程通过binder跨进程来调用即可

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PMS源码瞧瞧

按照我们上面的设计内容，从源码中去看看它是如何工作的？

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PMS启动切入点

位于SystemServer的run方法中，其中调用startBootstrapServices，启动Boot相关的服务：

private void startBootstrapServices() {
	....
	mOnlyCore表示是加密参数，true表示只解析加密的APK
	mPackageManagerService = PackageManagerService.main(mSystemContext, installer,
							mFactoryTestMode != FactoryTest.FACTORY_TEST_OFF, mOnlyCore);
	....
}

进入main方法：

public static PackageManagerService main(Context context, Installer installer,                                                                                                                                                                                                       
        boolean factoryTest, boolean onlyCore) {
    // 自检初始化配置参数
    PackageManagerServiceCompilerMapping.checkProperties();
    PackageManagerService m = new PackageManagerService(context, installer,
            factoryTest, onlyCore);
    m.enableSystemUserPackages();
    把PMS加入到binder服务列表中去，名为package
    ServiceManager.addService("package", m);
    return m;
}

这里就正式进入PackageManager的领域了！

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PMS构造方法

为什么要讲他的构造方法？首先，大量的工作内容都是在构造方法中完成的；其次，后续的安装、更新工作也是按照构造方法中这个套路的来执行的，所以它构造方法很重要!

构造方法中，有以下几个事件阶段，如下：

• BOOT_PROGRESS_PMS_START
• BOOT_PROGRESS_PMS_SYSTEM_SCAN_START
• BOOT_PROGRESS_PMS_DATA_SCAN_START
• BOOT_PROGRESS_PMS_SCAN_END
• BOOT_PROGRESS_PMS_READY

BOOT_PROGRESS_PMS_START

START阶段做了很多事情，依次阐述，源码如下，精简了部分：

Settings初始化工作，PMS中相关的配置工作类

Settings是整个系统的APK配置管理类，里面维护了所有apk的内存存储模型，mPakcages作为参数传递
进去，mPackages类型为ArrayMap<String, PackageParser.Package>,key为packagename
mSettings = new Settings(mPackages);
添加sharedId内容，拥有相同sharedid可以共享资源，也可以在同一个进程运行，后面会讲到
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);
SystemConfig systemConfig = SystemConfig.getInstance();
解析相应文件(/system/etc/permission和(framework/base/data/etc/下的文件)，
包括platform.xml和系统支持的各种硬件模块的feature，
mGlobalGids = systemConfig.getGlobalGids();
mSystemPermissions = systemConfig.getSystemPermissions();
mAvailableFeatures = systemConfig.getAvailableFeatures();

SystemConfig主要工作内容是：

1. 建立底层的uid和 group id同行上层permission之间的映射，可以指定一个权限与几个id的对应。当一个APK被授予这个权限时，它也同时属于这几个组。

    例如：platform.xml文件内容有 
     
   	
    
    即字符串蓝牙权限属于用户组net_bt，SystemConfig读取到蓝牙权限时，会用PermissionEntry实体保存，
    name为android.permission.BLUETOOTH,而gid是字符串，会用Process将gid字符串转换为整型数字保存在
    gids数组；也就是如下：
    public static final class PermissionEntry {                                                                                                                                                                                                                                          
    public final String name;
    public int[] gids;}
    当我们应用程序在AndroidManifest.xml声明了BLUETOOTH权限时，实质就是将我们加入到gids中某个用户
    组里面，这样就能够访问相应的文件
   

2. 给一些底层用户分配权限，如给shell授予各种permission权限，把一个权限赋予uid，当进程只是用这个uid运行时，就具备了这个权限。

3. libary，系统增加的一些应用需要link扩展的jar。

4. feature，系统每增加一个硬件，都要添加相应的feature，将解析结果放入mSystemPermissions，mShareLibrariest，mSettings.mPermissions，mAvailableFeatures等几个集合供系统查询和权限配置使用。

然后看看Settings是个什么东西？其构造方法如下：

//传递进入mPackage当做一把锁
Settings(Object lock) {
	参数一返回的/data目录
    this(Environment.getDataDirectory(), lock);
}
Settings(File dataDir, Object lock) {
    mLock = lock;
    mRuntimePermissionsPersistence = new RuntimePermissionPersistence(mLock);
    mSystemDir = new File(dataDir, "system");
    mSystemDir.mkdirs();
    FileUtils.setPermissions(mSystemDir.toString(),
            FileUtils.S_IRWXU|FileUtils.S_IRWXG
            |FileUtils.S_IROTH|FileUtils.S_IXOTH,
            -1, -1); 
    创建一些xml文件
    mSettingsFilename = new File(mSystemDir, "packages.xml");
    mBackupSettingsFilename = new File(mSystemDir, "packages-backup.xml");
    mPackageListFilename = new File(mSystemDir, "packages.list");
    FileUtils.setPermissions(mPackageListFilename, 0640, SYSTEM_UID, PACKAGE_INFO_GID);

    final File kernelDir = new File("/config/sdcardfs");
    mKernelMappingFilename = kernelDir.exists() ? kernelDir : null;

    // Deprecated: Needed for migration
    mStoppedPackagesFilename = new File(mSystemDir, "packages-stopped.xml");
    mBackupStoppedPackagesFilename = new File(mSystemDir, "packages-stopped-backup.xml");
} 

小结：
从以上源码看，settings主要在data目录下创建一些xml文件，并且后续扫描解析apk后，会把apk信息保存到这些文件中去，

packages.xml 记录了系统中所有安装的应用信息，包括基本信息、签名和权限
packages-backup.xml 对packages.xml文件的备份文件
packages.list 存储了系统中应用的安装信息，主要包含包名、安装位置、UID、Debuggable属性等
packages-stopped.xml 记录系统强行停止的应用信息
packages-stopped-backup.xml 顾名思义，对packages-stopped文件的备份 

插入一个SharedId知识点：
即AndroidManifest.xml里面的sharedUserId，两个应用声明相同的sharedUserId，就可以共享资源，如果签名相同还会运行在同一个进程下面；UID即用户User ID，Android中每个应用程序都有自己的一个UID，不同的UID应用程序之间是进程隔离的，但是如果我们在AndroidManifest.xml里面manifest标签里面声明相同的shareuserid，并且使用相同的签名，则两个应用程序是可以共享资源，并且运行在同一进程里面；

回到本文源码mSettings.addSharedUserLPw(“android.uid.system”, Process.SYSTEM_UID,ApplicationInfo.FLAG_SYSTEM, ApplicationInfo.PRIVATE_FLAG_PRIVILEGED)，我们跟进去看看：

final ArrayMap<String, SharedUserSetting> mSharedUsers =                                                                                                                                                                                                                             
        new ArrayMap<String, SharedUserSetting>();
//存放大于10000小于19999的UID的sharedUserSetting
private final ArrayList<Object> mUserIds = new ArrayList<Object>();
//同上，只是保存小于10000的UIDsharedUidSetting
private final SparseArray<Object> mOtherUserIds =
        new SparseArray<Object>();
SharedUserSetting addSharedUserLPw(String name, int uid, int pkgFlags, int pkgPrivateFlags) {  
	map获取value                                                                                                                                                                                      
    SharedUserSetting s = mSharedUsers.get(name);
    if (s != null) {
    	userId是SharedUserSetting成员，就是UID，这里指如果添加进来的UID和保存的相同就直接返回
        if (s.userId == uid) {
            return s;
        }
        PackageManagerService.reportSettingsProblem(Log.ERROR,
                "Adding duplicate shared user, keeping first: " + name);
        return null;
    }
    创建一个新的SharedUserSetting
    s = new SharedUserSetting(name, pkgFlags, pkgPrivateFlags);
    s.userId = uid;
   	并且把这个uid的应用添加到mOtherUserIds或mUserIds结构体中去
    if (addUserIdLPw(uid, s, name)) {
        mSharedUsers.put(name, s);
        return s;
    }
    return null;
}

private boolean addUserIdLPw(int uid, Object obj, Object name) {
      last为19999    
      if (uid > Process.LAST_APPLICATION_UID) {
          return false;
      }
      first为10000 如果UID大于10000的应用，添加到mUserIds结构中
      if (uid >= Process.FIRST_APPLICATION_UID) {
          int N = mUserIds.size();
          final int index = uid - Process.FIRST_APPLICATION_UID;
          while (index >= N) {
              mUserIds.add(null);
              N++;
          }
          if (mUserIds.get(index) != null) {
              PackageManagerService.reportSettingsProblem(Log.ERROR,
                      "Adding duplicate user id: " + uid
                      + " name=" + name);
              return false;
          }
          mUserIds.set(index, obj);
      小于10000的属于系统应用，添加到mOtherUserIds结构体中去
      } else {
          if (mOtherUserIds.get(uid) != null) {
              PackageManagerService.reportSettingsProblem(Log.ERROR,
                      "Adding duplicate shared id: " + uid
                              + " name=" + name);
              return false;
          }
          mOtherUserIds.put(uid, obj);
      }
      return true;
  }

总结一下，Settings类里面有三个总要成员：
ArrayMap mSharedUsers：string保存了sharedId的描述符，SharedUserSetting保存应用信息
ArrayList