Andorid Framework之PKMSPKMS PKMS定义它是android系统中核心服务之一，负责管理应用程

PKMS

源代码基于android11

PKMS定义

它是android系统中核心服务之一，负责管理应用程序，其中应用程序的安装、卸载、信息查询等工作均是它来完成。

它工作的大致流程是：android系统在开机时会启动PKMS，PKMS服务扫描特定的目录，寻找apk压缩包，解析获取安装信息，然后完成程序的安装。

PKMS启动流程

SystemServer -> main()；
SystemServer -> tartBootstrapServices()；启动系统引导服务
PackageManagerService -> main()；在main中做了如下事情。
- 创建PKMS -> 进入构造器
- 创建PackageHandler [line-2958]处理Package相关信息，效验、安装、卸载等。
- scanDirTracedLI [line-3098] 扫描磁盘目录下apk文件
```
   //main方法执行完之后，将pkms服务添加到SM中
```
```
   ServiceManager.addService("package", m);
```
SystemServer -> startOtherServices();
PackageManagerService -> updatePackagesIfNeeded() 完成dex优化
PackageManagerService -> performFstrimIfNeeded() 磁盘管理功能。
PackageManagerService -> systemReady(); pkms已经完成启动，并准备就绪。

PKMS构造中代码分析

在PKMS的构造器中大概有一千多行代码，主要找重点。其中重要阶段点如下（根据EventLog来区分）：

BOOT_PROGRESS_PMS_START -->PMS启动
BOOT_PROGRESS_PMS_SYSTEM_SCAN_START -->扫描系统System目录
BOOT_PROGRESS_PMS_DATA_SCAN_START -->扫描系统Data目录
BOOT_PROGRESS_PMS_SCAN_END --> 扫描结束
BOOT_PROGRESS_PMS_READY --> PMS准备就绪

下面具体走代码来分析。

PKMS构造第一阶段：BOOT_PROGRESS_PMS_START

第一阶段大致做了如下工作：

构造DisplayMetrics,保存分辨率等相关信息
创建Installer对象
创建PermissionManager权限管理类
创建Setting类，保存安装包信息。主要涉及data/system目录的packages.xml、package-backup、package.list、packages-stopped.xml、packages-stopped-backup.xml文件

创建PackageManager的handler线程，循环处理外部安装等相关信息。

  mMetrics = new DisplayMetrics();
  mInstaller = injector.getInstaller();
  mPermissionManager = injector.getPermissionManagerServiceInternal();
  mSettings = injector.getSettings();
      
  ·······   
  synchronized (mLock) {
      mHandlerThread = new ServiceThread(TAG,
              Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND, true /*allowIo*/);
      mHandlerThread.start();
      mHandler = new PackageHandler(mHandlerThread.getLooper());
      Watchdog.getInstance().addThread(mHandler, WATCHDOG_TIMEOUT);
          ·······
  }

PKMS构造第二阶段：BOOT_PROGRESS_PMS_SYSTEM_SCAN_START

此阶段做了如下工作：

从init.rc中获取系统环境变量BOOTCLASSPATH和SYSTEMSERVERCLASSPATH;（通过adb shell --> export 可以查看android系统所有环境变量）

  EventLog.writeEvent(EventLogTags.BOOT_PROGRESS_PMS_SYSTEM_SCAN_START,
          startTime);

  final String bootClassPath = System.getenv("BOOTCLASSPATH");
  final String systemServerClassPath = System.getenv("SYSTEMSERVERCLASSPATH");

对旧版本升级的情况，将安装时获取权限变更为运行时申请权限

扫码system、vendor、product、odm、oem 等目录下的priv-app、app、overlay 包。

  // Collect vendor/product/system_ext overlay packages. (Do this before scanning
  // any apps.)
  // For security and version matching reason, only consider overlay packages if they
  // reside in the right directory.
  for (int i = mDirsToScanAsSystem.size() - 1; i >= 0; i--) {
      final ScanPartition partition = mDirsToScanAsSystem.get(i);
      if (partition.getOverlayFolder() == null) {
          continue;
      }
      scanDirTracedLI(partition.getOverlayFolder(), systemParseFlags,
              systemScanFlags | partition.scanFlag, 0,
              packageParser, executorService);
  }
  
  scanDirTracedLI(frameworkDir, systemParseFlags,
          systemScanFlags | SCAN_NO_DEX | SCAN_AS_PRIVILEGED, 0,
          packageParser, executorService);

  for (int i = 0, size = mDirsToScanAsSystem.size(); i < size; i++) {
      final ScanPartition partition = mDirsToScanAsSystem.get(i);
      if (partition.getPrivAppFolder() != null) {
          scanDirTracedLI(partition.getPrivAppFolder(), systemParseFlags,
                  systemScanFlags | SCAN_AS_PRIVILEGED | partition.scanFlag, 0,
                  packageParser, executorService);
      }
      scanDirTracedLI(partition.getAppFolder(), systemParseFlags,
              systemScanFlags | partition.scanFlag, 0,
              packageParser, executorService);
  }

PKMS构造第三阶段：BOOT_PROGRESS_PMS_DATA_SCAN_START

在扫描完system目录之后，系统还需要扫描data目录，及时更新，去除不必要的数据。

    EventLog.writeEvent(EventLogTags.BOOT_PROGRESS_PMS_DATA_SCAN_START,
            SystemClock.uptimeMillis());
    scanDirTracedLI(sAppInstallDir, 0, scanFlags | SCAN_REQUIRE_KNOWN, 0,
            packageParser, executorService);

其中scanDirTracedLI就是关键的扫描方法，而mAppInstallDir变量值为data目录：

/** Directory where installed applications are stored */
private static final File sAppInstallDir =
        new File(Environment.getDataDirectory(), "app");

PKMS构造第四阶段：BOOT_PROGRESS_PMS_SCAN_END

在扫描完成之后，大致做了如下工作

SDK变化之后，更新权限[line-3428]

  final boolean sdkUpdated = (ver.sdkVersion != mSdkVersion);
  if (sdkUpdated) {
      Slog.i(TAG, "Platform changed from " + ver.sdkVersion + " to "
              + mSdkVersion + "; regranting permissions for internal storage");
  }
  mPermissionManager.updateAllPermissions(
          StorageManager.UUID_PRIVATE_INTERNAL, sdkUpdated);
  ver.sdkVersion = mSdkVersion;

OTA升级后第一次启动清楚不必要的缓存数据[line-3501]

  if (mIsUpgrade && !mOnlyCore) {
      Slog.i(TAG, "Build fingerprint changed; clearing code caches");
      for (int i = 0; i < mSettings.mPackages.size(); i++) {
          final PackageSetting ps = mSettings.mPackages.valueAt(i);
          if (Objects.equals(StorageManager.UUID_PRIVATE_INTERNAL, ps.volumeUuid)) {
              // No apps are running this early, so no need to freeze
              clearAppDataLIF(ps.pkg, UserHandle.USER_ALL,
                      FLAG_STORAGE_DE | FLAG_STORAGE_CE | FLAG_STORAGE_EXTERNAL
                              | Installer.FLAG_CLEAR_CODE_CACHE_ONLY
                              | Installer.FLAG_CLEAR_APP_DATA_KEEP_ART_PROFILES);
          }
      }
      ver.fingerprint = Build.FINGERPRINT;
  }

权限等默认项更新完毕之后，清理相关数据

  // clear only after permissions and other defaults have been updated
  mPromoteSystemApps = false;

更新Package.xml文件。
```
  mSettings.writeLPr();
```

PKMS构造第五阶段：BOOT_PROGRESS_PMS_READY

第五阶段是GC垃圾回收和其他一些细节。

 //得到特权控制包   
mRequiredPermissionControllerPackage = getRequiredPermissionControllerLPr();
···
//内存回收
Runtime.getRuntime().gc();

解析APK流程

解析的流程我们需要从PKMS中的 scanDirTracedLI 开始。

PackageManagerService -> scanDirTracedLI()
PackageManagerService -> scanDirLI()
ParallelPackageParser -> submit()
ParallelPackageParser -> parsePackage()

PackageParser2 -> parsePackage();

 android11之前是PackageParser，而在android11开始，解析apk相关的工作都是从PackageParser2开始。不过PackageParser中的相关代码并没有删除。

如果有缓存的解析文件，会直接return。

ParsingPackageUtils -> parsePackage()

  //分别解析文件夹和文件，android11走的是文件夹，最后会走到parseBaseApk()方法中。
  public ParseResult<ParsingPackage> parsePackage(ParseInput input, File packageFile,
          int flags)
          throws PackageParserException {
      if (packageFile.isDirectory()) {
          return parseClusterPackage(input, packageFile, flags);
      } else {
          return parseMonolithicPackage(input, packageFile, flags);
      }
  }

ParsingPackageUtils -> parseClusterPackage()
ApkLiteParseUtils -> parseClusterPackageLite();返回PackageParser.PackageLite对象。
ApkLiteParseUtils -> parseApkLite();

ApkLiteParseUtils -> parseApkLiteInner();

  //打开清单文件。
  parser = apkAssets.openXml(PackageParser.ANDROID_MANIFEST_FILENAME);
  
   //ANDROID_MANIFEST_FILENAME变量值
  /** File name in an APK for the Android manifest. */
  public static final String ANDROID_MANIFEST_FILENAME = "AndroidManifest.xml";

ApkLiteParseUtils -> parseApkLite(); 对清单文件轻度解析，只解析了如versionCode、targetSdkVersion、CoreApp等外层字段

ApkLiteParseUtils执行完，ParsingPackageUtils得到了PackageLite对象后继续往下走。

ParsingPackageUtils -> parseBaseApk()
ParsingPackageUtils -> parseBaseApkTags()
ParsingPackageUtils -> parseBaseApplication()

进入到parseBaseApplication中后，就开始全面解析清单文件了。

经常见到的activity、receiver、service、contentprovide等都在此处解析。

解析完成将所有信息保存在ParsingPackage中返回，最后到PackageParser2中进行缓存。

AndroidManifast.xml解析流程的时序图

apk安装流程

做系统开发，直接push到系统目录，然后机器重启就可以了。

做应用层开发，基本都是使用的adb install 安装。

我们直接查看adb install的代码流程。

在PKMS中，onShellCommand()方法就是接收adb命令的。

adb install xxx.apk
PackageManagerService -> onShellCommand();
PackageManagerShellCommand -> exec() -> onCommand() -> runInstall() -> doRunInstall() 在doRunInstall方法中，有两个重要的地方。

//创建Session
final int sessionId = doCreateSession(params.sessionParams,
       params.installerPackageName, params.userId);

//创建一个临时的apk，把原来的apk保存到刚刚创建的临时apk中。
if (doWriteSplits(sessionId, args, params.sessionParams.sizeBytes, isApex)
        != PackageInstaller.STATUS_SUCCESS) {
    return 1;
}

private int doWriteSplits(int sessionId, ArrayList<String> splitPaths, long sessionSizeBytes,
        boolean isApex) throws RemoteException {
    final boolean multipleSplits = splitPaths.size() > 1;
    for (String splitPath : splitPaths) {
        String splitName = multipleSplits ? new File(splitPath).getName()
                : "base." + (isApex ? "apex" : "apk");

        if (doWriteSplit(sessionId, splitPath, sessionSizeBytes, splitName,
                false /*logSuccess*/) != PackageInstaller.STATUS_SUCCESS) {
            return 1;
        }
    }
    return 0;
}

PackageInstallerService -> createSession(); 创建好session后，继续往下执行。
PackageManagerShellCommand -> doWriteSplits();
PackageManagerShellCommand -> doCommitSession();
PackageInstaller.Session -> commit();

PackageInstallerSession -> commit(); -> dispathStreamValidataAndCommit();

  private void dispatchStreamValidateAndCommit() {
     //发送消息 mHandler.obtainMessage(MSG_STREAM_VALIDATE_AND_COMMIT).sendToTarget();
  }

PackageInstallerSession -> handleStreamValidateAndCommit()
```
  mHandler.obtainMessage(MSG_INSTALL).sendToTarget();
```
PackageInstallerSession -> handleInstall() -> installNonStagedLocked()

PackageManagerService -> installStage();回调到了PKMS中。

  void installStage(ActiveInstallSession activeInstallSession) {
      if (DEBUG_INSTANT) {
          if ((activeInstallSession.getSessionParams().installFlags
                  & PackageManager.INSTALL_INSTANT_APP) != 0) {
              Slog.d(TAG, "Ephemeral install of " + activeInstallSession.getPackageName());
          }
      }
      final Message msg = mHandler.obtainMessage(INIT_COPY);
      final InstallParams params = new InstallParams(activeInstallSession);
      params.setTraceMethod("installStage").setTraceCookie(System.identityHashCode(params));
      msg.obj = params;

      Trace.asyncTraceBegin(TRACE_TAG_PACKAGE_MANAGER, "installStage",
              System.identityHashCode(msg.obj));
      Trace.asyncTraceBegin(TRACE_TAG_PACKAGE_MANAGER, "queueInstall",
              System.identityHashCode(msg.obj));

      mHandler.sendMessage(msg);
  }

PackageManagerService -> mHandler.obtainMessage(INIT_COPY);

HandlerParams -> startCopy()

  final void startCopy() {
      if (DEBUG_INSTALL) Slog.i(TAG, "startCopy " + mUser + ": " + this);
      handleStartCopy();
      handleReturnCode();
  }

PackageManagerService.InstallParams -> handleStartCopy()
PackageManagerService.InstallParams -> handleReturnCode()
PackageManagerService -> processPendingInstall()
PackageManagerService -> processInstallRequestsAsync()
PackageManagerService -> installPackagesTracedLI();
PackageManagerService -> installPackagesLI()；走apk解析流程
- PackageInstallerService -> preparePackageLI()
- PackageParser2 -> parsePackage() 解析AndroidManifast.xml文件。
- PackageInstallerService -> scanPackageTracedLI();
- PackageInstallerService -> scanPackageNewLI();
- PackageInstallerService -> commitPackagesLocked()
- PackageInstallerService -> updateSettingsLI

installPackagesLI 继续往下执行

PackageManagerService -> scanPackageTracedLI();
PackageManagerService -> scanPackageNewLI();

回到PackageManagerService的processInstallRequestsAsync()方法继续往下执行

PackageManagerService -> restoreAndPostInstall()
PackageManagerService -> performRollbackManagerRestore
RollbackManagerServiceImpl -> snapshotAndRestoreUserData();

PackageManagerService -> finishPackageInstall()

  @Override
  public void finishPackageInstall(int token, boolean didLaunch) {
      enforceSystemOrRoot("Only the system is allowed to finish installs");

      if (DEBUG_INSTALL) {
          Slog.v(TAG, "BM finishing package install for " + token);
      }
      Trace.asyncTraceEnd(TRACE_TAG_PACKAGE_MANAGER, "restore", token);

      final Message msg = mHandler.obtainMessage(POST_INSTALL, token, didLaunch ? 1 : 0);
      mHandler.sendMessage(msg);
  }

发送POST_INSTALL消息。
PackageManagerService -> handlePackagePostInstall()；在这个方法中发送一系列广播，通知其他模块，完成了 apk的安装。

APK安装时序图

总结

pkms是android中非常重要的一个服务，管理所有的安装包，对程序的安装、卸载、权限控制等都由它来进行操作。

目前只跟了PKMS的启动流程、清单解析流程以及apk安装流程，后期有时间会跟一下其他细节分支代码。

最后

本文只做学习记录，如有问题，感谢指出。

参考文章：

juejin.cn/post/694129… blog.csdn.net/Bill_xiao/a…