前言
包管理机制是Android中的重要机制，是应用开发和系统开发需要掌握的知识点之一。
包指的是Apk、jar和so文件等等，它们被加载到Android内存中，由一个包转变成可执行的代码，这就需要一个机制来进行包的加载、解析、管理等操作，这就是包管理机制。包管理机制由许多类一起组成，其中核心为PackageManagerService（PMS）,它负责对包进行管理，如果直接讲PMS会比较难以理解，因此我们需要一个切入点，这个切入点就是常见的APK的安装。
讲到APK的安装之前，先了解下PackageManager、APK文件结构和安装方式。
1.PackageManager简介
与ActivityManager和AMS的关系类似，PMS也有一个对应的管理类PackageManager，用于向应用程序进程提供一些功能。PackageManager是一个抽象类，它的具体实现类为ApplicationPackageManager，ApplicationPackageManager中的方法会通过IPackageManager与AMS进行进程间通信，因此PackageManager所提供的功能最终是由PMS来实现的，这么设计的主要用意是为了避免系统服务PMS直接被访问。PackageManager提供了一些功能，主要有以下几点：
- 获取一个应用程序的所有信息（ApplicationInfo）。
- 获取四大组件的信息。
- 查询permission相关信息。
- 获取包的信息。
- 安装、卸载APK.
2.APK文件结构和安装方式
APK是AndroidPackage的缩写，即Android安装包，它实际上是zip格式的压缩文件，一般情况下，解压后的文件结构如下表所示。
| 目录/文件 | 描述 |
|---|---|
| assert | 存放的原生资源文件,通过AssetManager类访问。 |
| lib | 存放库文件。 |
| META-INF | 保存应用的签名信息，签名信息可以验证APK文件的完整性。 |
| res | 存放资源文件。res中除了raw子目录，其他的子目录都参与编译，这些子目录下的资源是通过编译出的R类在代码中访问。 |
| AndroidManifest.xml | 用来声明应用程序的包名称、版本、组件和权限等数据。 apk中的AndroidManifest.xml经过压缩，可以通过AXMLPrinter2工具解开。 |
| classes.dex | Java源码编译后生成的Java字节码文件。 |
| resources.arsc | 编译后的二进制资源文件。 |
APK的安装场景主要有以下几种：
- 通过adb命令安装：adb 命令包括adb push/install
- 通过系统安装器packageinstaller进行安装：packageinstaller是系统内置的应用程序，用于安装和卸载应用程序。
- 系统应用安装
- 应用商店自动安装
这4种方式最终都会调用PMS的scanPackageDirtyLI方法用来解析包，在此之前的调用链是不同的，本篇文章会介绍第二种方式，对于用户来说，这是最常用的安装方式；对于开发者来说，这是调用链比较长的安装方式，能学到的更多。其他的安装场景会在本系列的后续文章进行讲解。
3.寻找PackageInstaller入口
在Android7.0之前我们可以通过如下代码安装指定路径中的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或更高版本再这么做，就会报FileUriExposedException异常。这是因为StrictMode API 政策禁止应用程序将file:// Uri暴露给另一个应用程序，如果包含file:// Uri的 intent 离开你的应用，就会报FileUriExposedException 异常。为了解决这个问题，谷歌提供了FileProvider，FileProvider继承自ContentProvider ，使用它可以将file://Uri替换为content://Uri，具体怎么使用FileProvider并不是本文的重点，只要知道无论是Android7.0之前还是Android7.0以及更高版本，都会调用如下代码：
Intent intent = new Intent(Intent.ACTION_VIEW); intent.setDataAndType(xxxxx, "application/vnd.android.package-archive");
Intent的Action属性为ACTION_VIEW，Type属性指定Intent的数据类型为application/vnd.android.package-archive。
能隐式匹配的Activity为InstallStart，需要注意的是，这里分析的源码基于Android8.0，7.0能隐式匹配的Activity为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是系统内置的应用程序，用于安装和卸载应用。当我们调用PackageInstaller来安装应用时会跳转到InstallStart，并调用它的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(); }
注释1处判断Intent的Action是否为CONFIRM_PERMISSIONS，根据本文的应用情景显然不是，接着往下看，注释2处判断packageUri 是否为空也不成立，注释3处，判断Uri的Scheme协议是否是content，如果是就跳转到InstallStaging，如果不是就跳转到PackageInstallerActivity。本文的应用情景中，Android7.0以及更高版本我们会使用FileProvider来处理URI ，FileProvider会隐藏共享文件的真实路径，将路径转换成content://Uri路径，这样就会跳转到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 } }
注释1处如果File类型的mStagedFile 为null，则创建mStagedFile ，mStagedFile用于存储临时数据。 注释2处启动StagingAsyncTask，并传入了content协议的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方法中将packageUri（content协议的Uri）的内容写入到mStagedFile中，如果写入成功，onPostExecute方法中会跳转到PackageInstallerActivity中，并将mStagedFile传进去。绕了一圈又回到了PackageInstallerActivity，这里可以看出InstallStaging主要起了转换的作用，将content协议的Uri转换为File协议，然后跳转到PackageInstallerActivity，这样就可以像此前版本（Android7.0之前）一样启动安装流程了。
4.PackageInstallerActivity解析
从功能上来说，PackageInstallerActivity才是应用安装器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); ... //根据Uri的Scheme进行预处理 boolean wasSetUp = processPackageUri(packageUri);//1 if (!wasSetUp) { return; } bindUi(R.layout.install_confirm, false); //判断是否是未知来源的应用，如果开启允许安装未知来源选项则直接初始化安装 checkIfAllowedAndInitiateInstall();//2 }
首先初始话安装所需要的各种对象，比如PackageManager、IPackageManager、AppOpsManager和UserManager等等，它们的描述如下表所示。
| 类名 | 描述 |
|---|---|
| PackageManager | 用于向应用程序进程提供一些功能，最终的功能是由PMS来实现的 |
| IPackageManager | 一个AIDL的接口，用于和PMS进行进程间通信 |
| AppOpsManager | 用于权限动态检测,在Android4.3中被引入 |
| PackageInstaller | 提供安装、升级和删除应用程序功能 |
| UserManager | 用于多用户管理 |
注释1处的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; } //对parsed进行进一步处理得到包信息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; }
首先在注释1处得到packageUri的Scheme协议，接着根据这个Scheme协议分别对package协议和file协议进行处理，如果不是这两个协议就会关闭PackageInstallerActivity并return false。我们主要来看file协议的处理，注释1处根据packageUri创建一个新的File。注释2处的内部会用PackageParser的parsePackage方法解析这个File（这个File其实是APK文件），得到APK的包信息Package ，Package包含了该APK的所有信息。注释3处会将Package根据uid、用户状态信息和PackageManager的配置等变量对包信息Package做进一步处理得到PackageInfo。
回到PackageInstallerActivity的onCreate方法的注释2处，checkIfAllowedAndInitiateInstall方法如下所示。
packages/apps/PackageInstaller/src/com/android/packageinstaller/PackageInstallerActivity.java
private void checkIfAllowedAndInitiateInstall() { //判断如果允许安装未知来源或者根据Intent判断得出该APK不是未知来源 if (mAllowUnknownSources || !isInstallRequestFromUnknownSource(getIntent())) {//1 //初始化安装 initiateInstall();//2 return; } // 如果管理员限制来自未知源的安装, 就弹出提示Dialog或者跳转到设置界面 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 } }
注释1处判断允许安装未知来源或者根据Intent判断得出该APK不是未知来源，就调用注释2处的initiateInstall方法来初始化安装。如果管理员限制来自未知源的安装, 就弹出提示Dialog或者跳转到设置界面，否则就调用注释3处的handleUnknownSources方法来处理未知来源的APK。注释2处的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 { //根据包名获取应用程序信息 mAppInfo = mPm.getApplicationInfo(pkgName, PackageManager.MATCH_UNINSTALLED_PACKAGES);//2 if ((mAppInfo.flags&ApplicationInfo.FLAG_INSTALLED) == 0) { mAppInfo = null; } } catch (NameNotFoundException e) { mAppInfo = null; } //初始化安装确认界面 startInstallConfirm();//3 }
注释1处得到包名，注释2处根据包名获取获取应用程序信息ApplicationInfo。注释3处的startInstallConfirm方法如下所示。
packages/apps/PackageInstaller/src/com/android/packageinstaller/PackageInstallerActivity.java
private void startInstallConfirm() { //省略初始化界面代码 ... 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装确认界面，就是我们平常安装APK时出现的界面，界面上有确认和取消按钮并会列出安装该APK需要访问的系统权限。需要注意的是，不同厂商定制的Android系统会有不同的安装确认界面。
注释1处会创建AppSecurityPermissions，它会提取出APK中权限信息并展示出来，这个负责展示的View是AppSecurityPermissions的内部类PermissionItemView。注释2处调用AppSecurityPermissions的getPermissionsView方法来获取PermissionItemView，并将PermissionItemView添加到CaffeinatedScrollView中，这样安装该APK需要访问的系统权限就可以全部的展示出来了，PackageInstaller的初始化工作就完成了。
5.总结
现在来总结下PackageInstaller初始化的过程：
- 根据Uri的Scheme协议不同，跳转到不同的界面，content协议跳转到InstallStart，其他的跳转到PackageInstallerActivity。本文应用场景中，如果是Android7.0以及更高版本会跳转到InstallStart。
- InstallStart将content协议的Uri转换为File协议，然后跳转到PackageInstallerActivity。
- PackageInstallerActivity会分别对package协议和file协议的Uri进行处理，如果是file协议会解析APK文件得到包信息PackageInfo。
- PackageInstallerActivity中会对未知来源进行处理，如果允许安装未知来源或者根据Intent判断得出该APK不是未知来源，就会初始化安装确认界面，如果管理员限制来自未知源的安装, 就弹出提示Dialog或者跳转到设置界面。
PackageInstaller的初始化就讲到这，关于PackageInstaller的安装APK的过程会在本系列的下一篇文章进行讲解。