前言
包管理機制是Android中的重要機制，是應用開發和系統開發需要掌握的知識點之一。
包指的是Apk、jar和so文件等等，它們被加載到Android內存中，由一個包轉變成可執行的代碼，這就需要一個機制來進行包的加載、解析、管理等操作，這就是包管理機制。包管理機制由許多類一起組成，其中核心為PackageManagerService（PMS）,它負責對包進行管理，如果直接講PMS會比較難以理解，因此我們需要一個切入點，這個切入點就是常見的APK的安裝。
講到APK的安裝之前，先了解下PackageManager、APK文件結構和安裝方式。
1.PackageManager簡介
與ActivityManager和AMS的關系類似，PMS也有一個對應的管理類PackageManager，用於向應用程序進程提供一些功能。PackageManager是一個抽象類，它的具體實現類為ApplicationPackageManager，ApplicationPackageManager中的方法會通過IPackageManager與AMS進行進程間通信，因此PackageManager所提供的功能最終是由PMS來實現的，這么設計的主要用意是為了避免系統服務PMS直接被訪問。PackageManager提供了一些功能，主要有以下幾點：
- 獲取一個應用程序的所有信息（ApplicationInfo）。
- 獲取四大組件的信息。
- 查詢permission相關信息。
- 獲取包的信息。
- 安裝、卸載APK.
2.APK文件結構和安裝方式
APK是AndroidPackage的縮寫，即Android安裝包，它實際上是zip格式的壓縮文件，一般情況下，解壓后的文件結構如下表所示。
| 目錄/文件 | 描述 |
|---|---|
| assert | 存放的原生資源文件,通過AssetManager類訪問。 |
| lib | 存放庫文件。 |
| META-INF | 保存應用的簽名信息，簽名信息可以驗證APK文件的完整性。 |
| res | 存放資源文件。res中除了raw子目錄，其他的子目錄都參與編譯，這些子目錄下的資源是通過編譯出的R類在代碼中訪問。 |
| AndroidManifest.xml | 用來聲明應用程序的包名稱、版本、組件和權限等數據。 apk中的AndroidManifest.xml經過壓縮，可以通過AXMLPrinter2工具解開。 |
| classes.dex | Java源碼編譯后生成的Java字節碼文件。 |
| resources.arsc | 編譯后的二進制資源文件。 |
APK的安裝場景主要有以下幾種：
- 通過adb命令安裝：adb 命令包括adb push/install
- 通過系統安裝器packageinstaller進行安裝：packageinstaller是系統內置的應用程序，用於安裝和卸載應用程序。
- 系統應用安裝
- 應用商店自動安裝
這4種方式最終都會調用PMS的scanPackageDirtyLI方法用來解析包，在此之前的調用鏈是不同的，本篇文章會介紹第二種方式，對於用戶來說，這是最常用的安裝方式；對於開發者來說，這是調用鏈比較長的安裝方式，能學到的更多。其他的安裝場景會在本系列的后續文章進行講解。
3.尋找PackageInstaller入口
在Android7.0之前我們可以通過如下代碼安裝指定路徑中的APK。
Intent intent = new Intent(Intent.ACTION_VIEW); intent.addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK); intent.setDataAndType(Uri.parse("file://" + path),"application/vnd.android.package-archive"); context.startActivity(intent);
但是Android7.0或更高版本再這么做，就會報FileUriExposedException異常。這是因為StrictMode API 政策禁止應用程序將file:// Uri暴露給另一個應用程序，如果包含file:// Uri的 intent 離開你的應用，就會報FileUriExposedException 異常。為了解決這個問題，谷歌提供了FileProvider，FileProvider繼承自ContentProvider ，使用它可以將file://Uri替換為content://Uri，具體怎么使用FileProvider並不是本文的重點，只要知道無論是Android7.0之前還是Android7.0以及更高版本，都會調用如下代碼：
Intent intent = new Intent(Intent.ACTION_VIEW); intent.setDataAndType(xxxxx, "application/vnd.android.package-archive");
Intent的Action屬性為ACTION_VIEW，Type屬性指定Intent的數據類型為application/vnd.android.package-archive。
能隱式匹配的Activity為InstallStart，需要注意的是，這里分析的源碼基於Android8.0，7.0能隱式匹配的Activity為PackageInstallerActivity。
packages/apps/PackageInstaller/AndroidManifest.xml
<activity android:name=".InstallStart" android:exported="true" android:excludeFromRecents="true"> <intent-filter android:priority="1"> <action android:name="android.intent.action.VIEW" /> <action android:name="android.intent.action.INSTALL_PACKAGE" /> <category android:name="android.intent.category.DEFAULT" /> <data android:scheme="file" /> <data android:scheme="content" /> <data android:mimeType="application/vnd.android.package-archive" /> </intent-filter> ... </activity>
InstallStart是PackageInstaller中的入口Activity，其中PackageInstaller是系統內置的應用程序，用於安裝和卸載應用。當我們調用PackageInstaller來安裝應用時會跳轉到InstallStart，並調用它的onCreate方法：
packages/apps/PackageInstaller/src/com/android/packageinstaller/InstallStart.java
@Override protected void onCreate(@Nullable Bundle savedInstanceState) { if (PackageInstaller.ACTION_CONFIRM_PERMISSIONS.equals(intent.getAction())) {//1 nextActivity.setClass(this, PackageInstallerActivity.class); } else { Uri packageUri = intent.getData(); if (packageUri == null) {//2 Intent result = new Intent(); result.putExtra(Intent.EXTRA_INSTALL_RESULT, PackageManager.INSTALL_FAILED_INVALID_URI); setResult(RESULT_FIRST_USER, result); nextActivity = null; } else { if (packageUri.getScheme().equals(SCHEME_CONTENT)) {//3 nextActivity.setClass(this, InstallStaging.class); } else { nextActivity.setClass(this, PackageInstallerActivity.class); } } } if (nextActivity != null) { startActivity(nextActivity); } finish(); }
注釋1處判斷Intent的Action是否為CONFIRM_PERMISSIONS，根據本文的應用情景顯然不是，接着往下看，注釋2處判斷packageUri 是否為空也不成立，注釋3處，判斷Uri的Scheme協議是否是content，如果是就跳轉到InstallStaging，如果不是就跳轉到PackageInstallerActivity。本文的應用情景中，Android7.0以及更高版本我們會使用FileProvider來處理URI ，FileProvider會隱藏共享文件的真實路徑，將路徑轉換成content://Uri路徑，這樣就會跳轉到InstallStaging。InstallStaging的onResume方法如下所示。
packages/apps/PackageInstaller/src/com/android/packageinstaller/InstallStaging.java
@Override protected void onResume() { super.onResume(); if (mStagingTask == null) { if (mStagedFile == null) { try { mStagedFile = TemporaryFileManager.getStagedFile(this);//1 } catch (IOException e) { showError(); return; } } mStagingTask = new StagingAsyncTask(); mStagingTask.execute(getIntent().getData());//2 } }
注釋1處如果File類型的mStagedFile 為null，則創建mStagedFile ，mStagedFile用於存儲臨時數據。 注釋2處啟動StagingAsyncTask，並傳入了content協議的Uri，如下所示。
packages/apps/PackageInstaller/src/com/android/packageinstaller/InstallStaging.java
private final class StagingAsyncTask extends AsyncTask<Uri, Void, Boolean> { @Override protected Boolean doInBackground(Uri... params) { if (params == null || params.length <= 0) { return false; } Uri packageUri = params[0]; try (InputStream in = getContentResolver().openInputStream(packageUri)) { if (in == null) { return false; } try (OutputStream out = new FileOutputStream(mStagedFile)) { byte[] buffer = new byte[4096]; int bytesRead; while ((bytesRead = in.read(buffer)) >= 0) { if (isCancelled()) { return false; } out.write(buffer, 0, bytesRead); } } } catch (IOException | SecurityException e) { Log.w(LOG_TAG, "Error staging apk from content URI", e); return false; } return true; } @Override protected void onPostExecute(Boolean success) { if (success) { Intent installIntent = new Intent(getIntent()); installIntent.setClass(InstallStaging.this, PackageInstallerActivity.class); installIntent.setData(Uri.fromFile(mStagedFile)); installIntent .setFlags(installIntent.getFlags() & ~Intent.FLAG_ACTIVITY_FORWARD_RESULT); installIntent.addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_NO_ANIMATION); startActivityForResult(installIntent, 0); } else { showError(); } } } }
doInBackground方法中將packageUri（content協議的Uri）的內容寫入到mStagedFile中，如果寫入成功，onPostExecute方法中會跳轉到PackageInstallerActivity中，並將mStagedFile傳進去。繞了一圈又回到了PackageInstallerActivity，這里可以看出InstallStaging主要起了轉換的作用，將content協議的Uri轉換為File協議，然后跳轉到PackageInstallerActivity，這樣就可以像此前版本（Android7.0之前）一樣啟動安裝流程了。
4.PackageInstallerActivity解析
從功能上來說，PackageInstallerActivity才是應用安裝器PackageInstaller真正的入口Activity，PackageInstallerActivity的onCreate方法如下所示。
packages/apps/PackageInstaller/src/com/android/packageinstaller/PackageInstallerActivity.java
@Override protected void onCreate(Bundle icicle) { super.onCreate(icicle); if (icicle != null) { mAllowUnknownSources = icicle.getBoolean(ALLOW_UNKNOWN_SOURCES_KEY); } mPm = getPackageManager(); mIpm = AppGlobals.getPackageManager(); mAppOpsManager = (AppOpsManager) getSystemService(Context.APP_OPS_SERVICE); mInstaller = mPm.getPackageInstaller(); mUserManager = (UserManager) getSystemService(Context.USER_SERVICE); ... //根據Uri的Scheme進行預處理 boolean wasSetUp = processPackageUri(packageUri);//1 if (!wasSetUp) { return; } bindUi(R.layout.install_confirm, false); //判斷是否是未知來源的應用，如果開啟允許安裝未知來源選項則直接初始化安裝 checkIfAllowedAndInitiateInstall();//2 }
首先初始話安裝所需要的各種對象，比如PackageManager、IPackageManager、AppOpsManager和UserManager等等，它們的描述如下表所示。
| 類名 | 描述 |
|---|---|
| PackageManager | 用於向應用程序進程提供一些功能，最終的功能是由PMS來實現的 |
| IPackageManager | 一個AIDL的接口，用於和PMS進行進程間通信 |
| AppOpsManager | 用於權限動態檢測,在Android4.3中被引入 |
| PackageInstaller | 提供安裝、升級和刪除應用程序功能 |
| UserManager | 用於多用戶管理 |
注釋1處的processPackageUri方法如下所示。
packages/apps/PackageInstaller/src/com/android/packageinstaller/PackageInstallerActivity.java
private boolean processPackageUri(final Uri packageUri) { mPackageURI = packageUri; final String scheme = packageUri.getScheme();//1 switch (scheme) { case SCHEME_PACKAGE: { try { ... } break; case SCHEME_FILE: { File sourceFile = new File(packageUri.getPath());//1 //得到sourceFile的包信息 PackageParser.Package parsed = PackageUtil.getPackageInfo(this, sourceFile);//2 if (parsed == null) { Log.w(TAG, "Parse error when parsing manifest. Discontinuing installation"); showDialogInner(DLG_PACKAGE_ERROR); setPmResult(PackageManager.INSTALL_FAILED_INVALID_APK); return false; } //對parsed進行進一步處理得到包信息PackageInfo mPkgInfo = PackageParser.generatePackageInfo(parsed, null, PackageManager.GET_PERMISSIONS, 0, 0, null, new PackageUserState());//3 mAppSnippet = PackageUtil.getAppSnippet(this, mPkgInfo.applicationInfo, sourceFile); } break; default: { Log.w(TAG, "Unsupported scheme " + scheme); setPmResult(PackageManager.INSTALL_FAILED_INVALID_URI); finish(); return false; } } return true; }
首先在注釋1處得到packageUri的Scheme協議，接着根據這個Scheme協議分別對package協議和file協議進行處理，如果不是這兩個協議就會關閉PackageInstallerActivity並return false。我們主要來看file協議的處理，注釋1處根據packageUri創建一個新的File。注釋2處的內部會用PackageParser的parsePackage方法解析這個File（這個File其實是APK文件），得到APK的包信息Package ，Package包含了該APK的所有信息。注釋3處會將Package根據uid、用戶狀態信息和PackageManager的配置等變量對包信息Package做進一步處理得到PackageInfo。
回到PackageInstallerActivity的onCreate方法的注釋2處，checkIfAllowedAndInitiateInstall方法如下所示。
packages/apps/PackageInstaller/src/com/android/packageinstaller/PackageInstallerActivity.java
private void checkIfAllowedAndInitiateInstall() { //判斷如果允許安裝未知來源或者根據Intent判斷得出該APK不是未知來源 if (mAllowUnknownSources || !isInstallRequestFromUnknownSource(getIntent())) {//1 //初始化安裝 initiateInstall();//2 return; } // 如果管理員限制來自未知源的安裝, 就彈出提示Dialog或者跳轉到設置界面 if (isUnknownSourcesDisallowed()) { if ((mUserManager.getUserRestrictionSource(UserManager.DISALLOW_INSTALL_UNKNOWN_SOURCES, Process.myUserHandle()) & UserManager.RESTRICTION_SOURCE_SYSTEM) != 0) { showDialogInner(DLG_UNKNOWN_SOURCES_RESTRICTED_FOR_USER); return; } else { startActivity(new Intent(Settings.ACTION_SHOW_ADMIN_SUPPORT_DETAILS)); finish(); } } else { handleUnknownSources();//3 } }
注釋1處判斷允許安裝未知來源或者根據Intent判斷得出該APK不是未知來源，就調用注釋2處的initiateInstall方法來初始化安裝。如果管理員限制來自未知源的安裝, 就彈出提示Dialog或者跳轉到設置界面，否則就調用注釋3處的handleUnknownSources方法來處理未知來源的APK。注釋2處的initiateInstall方法如下所示。
packages/apps/PackageInstaller/src/com/android/packageinstaller/PackageInstallerActivity.java
private void initiateInstall() { String pkgName = mPkgInfo.packageName;//1 String[] oldName = mPm.canonicalToCurrentPackageNames(new String[] { pkgName }); if (oldName != null && oldName.length > 0 && oldName[0] != null) { pkgName = oldName[0]; mPkgInfo.packageName = pkgName; mPkgInfo.applicationInfo.packageName = pkgName; } try { //根據包名獲取應用程序信息 mAppInfo = mPm.getApplicationInfo(pkgName, PackageManager.MATCH_UNINSTALLED_PACKAGES);//2 if ((mAppInfo.flags&ApplicationInfo.FLAG_INSTALLED) == 0) { mAppInfo = null; } } catch (NameNotFoundException e) { mAppInfo = null; } //初始化安裝確認界面 startInstallConfirm();//3 }
注釋1處得到包名，注釋2處根據包名獲取獲取應用程序信息ApplicationInfo。注釋3處的startInstallConfirm方法如下所示。
packages/apps/PackageInstaller/src/com/android/packageinstaller/PackageInstallerActivity.java
private void startInstallConfirm() { //省略初始化界面代碼 ... AppSecurityPermissions perms = new AppSecurityPermissions(this, mPkgInfo);//1 final int N = perms.getPermissionCount(AppSecurityPermissions.WHICH_ALL); if (mAppInfo != null) { msg = (mAppInfo.flags & ApplicationInfo.FLAG_SYSTEM) != 0 ? R.string.install_confirm_question_update_system : R.string.install_confirm_question_update; mScrollView = new CaffeinatedScrollView(this); mScrollView.setFillViewport(true); boolean newPermissionsFound = false; if (!supportsRuntimePermissions) { newPermissionsFound = (perms.getPermissionCount(AppSecurityPermissions.WHICH_NEW) > 0); if (newPermissionsFound) { permVisible = true; mScrollView.addView(perms.getPermissionsView( AppSecurityPermissions.WHICH_NEW));//2 } } ... }
startInstallConfirm方法中首先初始化安裝確認界面，就是我們平常安裝APK時出現的界面，界面上有確認和取消按鈕並會列出安裝該APK需要訪問的系統權限。需要注意的是，不同廠商定制的Android系統會有不同的安裝確認界面。
注釋1處會創建AppSecurityPermissions，它會提取出APK中權限信息並展示出來，這個負責展示的View是AppSecurityPermissions的內部類PermissionItemView。注釋2處調用AppSecurityPermissions的getPermissionsView方法來獲取PermissionItemView，並將PermissionItemView添加到CaffeinatedScrollView中，這樣安裝該APK需要訪問的系統權限就可以全部的展示出來了，PackageInstaller的初始化工作就完成了。
5.總結
現在來總結下PackageInstaller初始化的過程：
- 根據Uri的Scheme協議不同，跳轉到不同的界面，content協議跳轉到InstallStart，其他的跳轉到PackageInstallerActivity。本文應用場景中，如果是Android7.0以及更高版本會跳轉到InstallStart。
- InstallStart將content協議的Uri轉換為File協議，然后跳轉到PackageInstallerActivity。
- PackageInstallerActivity會分別對package協議和file協議的Uri進行處理，如果是file協議會解析APK文件得到包信息PackageInfo。
- PackageInstallerActivity中會對未知來源進行處理，如果允許安裝未知來源或者根據Intent判斷得出該APK不是未知來源，就會初始化安裝確認界面，如果管理員限制來自未知源的安裝, 就彈出提示Dialog或者跳轉到設置界面。
PackageInstaller的初始化就講到這，關於PackageInstaller的安裝APK的過程會在本系列的下一篇文章進行講解。