APK安装过程解析

应用端发起安装APK的代码一般如下：

 Intent installintent = new Intent();
 installintent.setAction(Intent.ACTION_VIEW);
 installintent.setFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK);
 installintent.setDataAndType(xxx,"application/vnd.android.package-archive");
 context.startActivity(installintent);

安装apk，本质上是通过系统的应用packageInstaller.apk来完成的。因此，我们需要查看的是packageInstaller的源码。打开 PackageInstaller 的AndroidManifest.xml文件，我们会发现跟上面Intent要启动的Activity匹配的是InstallStart，这也是PackageInstaller应用的入口：

InstallStart.java

/frameworks/base/packages/PackageInstaller/src/com/android/packageinstaller/InstallStart.java

跳转InstallStart .java

主要工作：

1. 判断是否需要展示一个确认安装的对话框，如果是，则跳转PackageInstallerActivity；如果否则跳转3

final boolean isSessionInstall =PackageInstaller.ACTION_CONFIRM_INSTALL.equals(intent.getAction());

2. 判断是否勾选“信任未知来源”选项，若未勾选，则判断版本是否小于Android 8.0，是则取消安装；否则判断版本是否大于Android 8.0且没有设置REQUEST_INSTALL_PACKAGES权限，是则取消安装

isTrustedSource = intent.getBooleanExtra(Intent.EXTRA_NOT_UNKNOWN_SOURCE, false);

3. 判断Uri的Scheme协议，若是content://则跳转 InstallStaging, 若是 package://则跳转 PackageInstallerActivity，但是实际上 InstallStaging中的 StagingAsyncTask 会将content协议的Uri转换为File协议，然后跳转到PackageInstallerActivity

4. finish当前InstallStart界面

PackageInstallerActivity.java

主要工作：

1. 构建确认安装对话框

protected void onCreate(Bundle icicle) {
	...
	bindUi();
}

2. 初始化安装需要用的各种对象，比如 PackageManager、IPackageManager、AppOpsManager、UserManager、PackageInstaller 等等

3. 根据传过来的scheme协议（package/file）做不同处理，主要就是获取PackageInfo对象，PackageInfo包含了Android 应用的信息，例如应用名称，权限列表等，通过PackageInfo创建AppSnippet对象，里面包含待安装应用的图标和标题

 boolean wasSetUp = processPackageUri(packageUri);

4. 使用 checkIfAllowedAndInitiateInstall() 来检查APK来源，展示"未知来源APK安装"的对话框，当点击"settings"按钮后跳转到设置页

  Intent settingsIntent = new Intent();
    settingsIntent.setAction(
    Settings.ACTION_MANAGE_UNKNOWN_APP_SOURCES);
    Uri packageUri = Uri.parse("package:" + argument);
    settingsIntent.setData(packageUri);
    try{
        getActivity().startActivityForResult(settingsIntent, REQUEST_TRUST_EXTERNAL_SOURCE);
    } catch(ActivityNotFoundException exc){
        Log.e(TAG, "Settings activity not found for action: " + Settings.ACTION_MANAGE_UNKNOWN_APP_SOURCES);
    }

5. 打开“允许未知来源安装”设置选项后回到 PackageInstallerActivity，在 onActivityResult()中，调用initiatenstall()检查应用列表判断该应用是否已安装，若已安装则提示该应用已安装，由用户决定是否替换，然后显示确认安装界面

6. 在安装界面，点击 OK 按钮确认安装后，会调用 startInstall 开始安装工作

7. startInstall 方法用来跳转到 InstallInstalling，并关闭掉当前的 PackageInstallerActivity

InstallInstalling.java

主要工作：

1. 获取PackageManager，然后获取其中的PackageInstaller对象

2. 在PackageInstaller中创建用于传输APK安装包以及安装信息的Session，并返回SessionId

3. 创建异步任务InstallingAsyncTask，并在异步任务中根据之前返回的SessionId打开PackageInstaller端Session

4. 通过Session将APK安装包以及相关信息传递

5. 在异步任务中onPostExecute方法中执行session.commit(pendingIntent.getIntentSender())

6. 通过注册观察者 InstallEventReceiver监听安装成功和失败的回调，跳转到对应结果页面

PackageInstallerSession

session.commit()方法通过binder跨进程调到了 PackageInstallerSession 服务中。

通过aidl文件定义的接口为：

/frameworks/base/core/java/android/content/pm/IPackageInstallerSession.aidl

IPackageInstallerSession 的实现类为：

/frameworks/base/services/core/java/com/android/server/pm/PackageInstallerSession.java

//PackageInstallerSession.java
public void commit(@NonNull IntentSender statusReceiver, boolean forTransfer) {
    ...
    dispatchStreamValidateAndCommit();
}

private void dispatchStreamValidateAndCommit() {
    mHandler.obtainMessage(MSG_STREAM_VALIDATE_AND_COMMIT).sendToTarget();
}

主要工作

1. 发送了 MSG_STREAM_VALIDATE_AND_COMMIT 消息到 mHandler

private final Handler.Callback mHandlerCallback = new Handler.Callback() {
    @Override
    public boolean handleMessage(Message msg) {
        switch (msg.what) {
            case MSG_STREAM_VALIDATE_AND_COMMIT:
                handleStreamValidateAndCommit(); //
                break;
            case MSG_INSTALL:
                handleInstall(); //
                break;
            ...
        }
        return true;
    }
};

2. 最后执行在 handleStreamValidateAndCommit()中，然后里面又发送了消息MSG_INSTALL，这个执行在handleInstall()：

//PackageInstallerSession.java
    public void handleStreamValidateAndCommit() {
        ...
         mHandler.obtainMessage(MSG_INSTALL).sendToTarget();
    }
    rivate final Handler.Callback mHandlerCallback = new Handler.Callback() {
        @Override
        public boolean handleMessage(Message msg) {
            switch (msg.what) {
                case MSG_STREAM_VALIDATE_AND_COMMIT:
                    handleStreamValidateAndCommit(); //
                    break;
                case MSG_INSTALL:
                    handleInstall(); //
                    break;
                ...
            }
            return true;
        }
    };

    private void handleInstall() {
        ...
        List childSessions = getChildSessionsNotLocked();

        installNonStagedLocked(childSessions);
        ...
    }

    private void installNonStagedLocked(List childSessions) {
        final PackageManagerService.ActiveInstallSession installingSession = makeSessionActiveLocked();
         ...
         //安装走到了 PMS 中
         mPm.installStage(installingSession);
      ...
    }

3. 最后，安装过程走到了 PMS 的 installStage()。

目前为止，只是通过 PackageInstaller 维持了安装 Session，把安装包写入到 Session中，真正的安装过程是 PMS 来执行。

PackageManagerService.java

主要工作

1. installStage()创建 InstallParams 对象，传入message消息；发送了 INIT_COPY 消息到mHandler。

//PMS
void installStage(ActiveInstallSession activeInstallSession) {
    ...
    final Message msg = mHandler.obtainMessage(INIT_COPY);
    final InstallParams params = new InstallParams(activeInstallSession);
    msg.obj = params;
    mHandler.sendMessage(msg);
}

mHandler 是 PackageHandler，这是在 PackageManagerService 构造方法中创建的。
mHandler 处理INIT_COPY是 InstallParams.startCopy():

void doHandleMessage(Message msg) {
        switch (msg.what) {
            case INIT_COPY: {
                // 得到安装参数  HandlerParams 
                HandlerParams params = (HandlerParams) msg.obj;
                if (params != null) {
                    if (DEBUG_INSTALL) Slog.i(TAG, "init_copy: " + params);
                    Trace.asyncTraceEnd(TRACE_TAG_PACKAGE_MANAGER, "queueInstall",
                            System.identityHashCode(params));
                    Trace.traceBegin(TRACE_TAG_PACKAGE_MANAGER, "startCopy");
                    // 2 调用  startCopy() 方法
                    params.startCopy();
                    Trace.traceEnd(TRACE_TAG_PACKAGE_MANAGER);
                }
                break;
            }
            ...
        } 
}          

里面调用了 HandlerParams 的 startCopy() 方法。HandlerParams 是 PMS的内部抽象类。PMS的内部类 InstallParams、MultiPackageInstallParams 是其实现类。

//HandlerParams.java
final void startCopy() {
    handleStartCopy();
    handleReturnCode();
}

handleStartCopy()、handleReturnCode() 都是是抽象的方法。因此，这里的对象是哪一个呢？ 经过之前的分析我们知道是 InstallParams。

2. handleStartCopy()扫描了apk的轻量信息、安装空间、apk完整性的校验等。创建 FileInstallArgs 对象，赋值返回code。

3. handleReturnCode()先是调用了 InstallArgs 的 copyApk()方法执行APK拷贝，然后执行安装APK；

  void handleReturnCode() {
            if (mVerificationCompleted && mIntegrityVerificationCompleted && mEnableRollbackCompleted) {
                ...
                //如果前面校验ok，这里执行apk拷贝
                if (mRet == PackageManager.INSTALL_SUCCEEDED) {
                    mRet = mArgs.copyApk();
                }
                //执行安装
                processPendingInstall(mArgs, mRet);
            }
        }
    }

FileInstallArgs 继承了 InstallArgs类。 copyApk() 内部调用了 doCopyApk();

doCopyApk() 先获取了拷贝文件路径：/data/app，使用PackageManagerServiceUtils.copyPackage()进行APK拷贝，接着是 .so文件的拷贝。也就是说，把发送到 Session暂存目录 data/app-staging 的APK 拷贝到了 /data/app。

从/data/app-stagging 临时目录把apk拷贝到/data/app目录。

//拷贝apk
    int ret = PackageManagerServiceUtils.copyPackage(
            origin.file.getAbsolutePath(), codeFile);
    if (ret != PackageManager.INSTALL_SUCCEEDED) {
        Slog.e(TAG, "Failed to copy package");
        return ret;
    }

接着看执行安装processPendingInstall(mArgs, mRet)

4. processPendingInstall()调用了processInstallRequestsAsync(),processInstallRequestsAsync()进行安装前校验，开始安装APK，发送通知安装结果的广播

  private void processInstallRequestsAsync(boolean success, ListinstallRequests) {
        mHandler.post(() -> {
            if (success) {
                for (InstallRequest request : installRequests) {
                    //安装前检验：returnCode不为INSTALL_SUCCEEDED就移除拷贝的apk等
                    request.args.doPreInstall(request.installResult.returnCode);
                }
                synchronized (mInstallLock) {
                    //安装：解析apk
                    installPackagesTracedLI(installRequests);
                }
                for (InstallRequest request : installRequests) {
                    //同安装前检验
                    request.args.doPostInstall(request.installResult.returnCode, request.installResult.uid);
                }
            }
            for (InstallRequest request : installRequests) {
                //安装后续：备份、可能的回滚、发送安装完成先关广播
                restoreAndPostInstall(request.args.user.getIdentifier(), request.installResult, new PostInstallData(request.args, request.installResult, null));
            }
        });
    }

这里我们先重点看安装过程，installPackagesTracedLI() 又走到 installPackagesLI():

安装过程分为四个阶段：

1. 准备，分析当前安装状态，解析包 并初始校验：在 preparePackageLI() 内使用 PackageParser2.parsePackage() 解析AndroidManifest.xml，获取四大组件等信息；使用ParsingPackageUtils.getSigningDetails() 解析签名信息；重命名包最终路径 等。
   prepareResult = preparePackageLI(request.args, request.installResult);

2. 扫描，根据准备阶段解析的包信息上下文 进一步解析：确认包名真实；根据解析出的信息校验包有效性（是否有签名信息等）；搜集apk信息——PackageSetting、apk的静态库/动态库信息等。
   final List scanResults = scanPackageTracedLI( prepareResult.packageToScan, prepareResult.parseFlags, prepareResult.scanFlags, System.currentTimeMillis(), request.args.user);

3. 核对，验证扫描后的包信息，确保安装成功：主要就是覆盖安装的签名匹配验证。
   reconciledPackages = reconcilePackagesLocked( reconcileRequest, mSettings.mKeySetManagerService);

4. 提交，提交扫描的包、更新系统状态：添加 PackageSetting 到 PMS 的 mSettings、添加 AndroidPackage 到 PMS 的 mPackages 、添加 秘钥集 到系统、应用的权限添加到 mPermissionManager、四大组件信息添加到 mComponentResolver 。这是唯一可以修改系统状态的地方，并且要对所有可预测的错误进行检测。
commitRequest = new CommitRequest(reconciledPackages, mUserManager.getUserIds()); commitPackagesLocked(commitRequest);

安装完成后，调用了 executePostCommitSteps() 准备app数据、执行dex优化：

• prepareAppDataAfterInstallLIF()：提供目录结构/data/user/用户ID/包名/cache（/data/user/用户ID/包名/code_cache）
• mPackageDexOptimizer.performDexOpt()：dexopt 是对 dex 文件 进行 verification 和 optimization 的操作，其对 dex 文件的优化结果变成了 odex 文件，这个文件和 dex 文件很像，只是使用了一些优化操作码（譬如优化调用虚拟指令等）。

这两个操作最终都是使用 Installer 对应的方法来操作。前面介绍 PMS 创建时传入了 Installer 的实例，而 Installer 继承自 SystemService 也是一个系统服务。这里来看下：

• 在 Installer的 onStart()方法中 通过 installd 的Binder对象获取了 mInstalld 实例。可见这里是IPC操作，即 System_Server 进程中的 Installer IPC 到 具有root权限的守护进程。像目录 /data/user 的创建 必须要有root权限。
• PMS中使用了Installer的很多方法，Installer是Java层提供的Java API接口，Installd 则是在init进程启动的具有root权限的Daemon进程。

到这里安装完成，再回到 PMS 的 processInstallRequestsAsync()，最后调用restoreAndPostInstall()进行 备份、可能的回滚、发送安装完成先关广播：

private void restoreAndPostInstall(
        int userId, PackageInstalledInfo res, @Nullable PostInstallData data) {
    ...
    Message msg = mHandler.obtainMessage(POST_INSTALL, token, 0);
    mHandler.sendMessage(msg);
    ...
}

mHandler还是 PackageHandler对象。

mHandler 使用 PMS的 handlePackagePostInstall(）方法处理 POST_INSTALL：

• 根据安装结果 发送 Intent.ACTION_PACKAGE_ADDED 等广播，桌面Launcher 收到广播后就会在桌上增加App的Icon
• 调用 PackageInstallSession 中保存的IPackageInstallObserver2实例的onPackageInstalled()方法，最后发送安装成功的通知显示在通知栏，通过 IntentSender 发送 在 InstallInstalling 中就定义好的广播，最后 InstallInstalling页面 根据结果展示 安装成功/安装失败 。

到这里，APK的安装过程 就梳理完毕了，来回顾下：

• APK用写入Session且包信息和APK安装操作 都提交到了PMS；
• PMS中先把APK拷贝到 /data/app，然后使用PackageParser2解析APK 获取 四大组件、搜集签名、PackageSetting等信息，并进行校验确保安装成功；
• 接着提交信息包更新系统状态及PMS的内存数据；
• 然后使用 Installer 准备用户目录/data/user、进行 dexOpt；
• 最后发送安装结果通知UI层。