Android PackageManagerService的啓動過程分析

在Android中，有幾個比較重要的Service。

ActivityManagerService-------主要負責管理全部的Activity的邏輯

WindowManagerService-------主要負責Android中窗口相關的邏輯

PackageManagerService-------主要是用來處理apk的安裝，卸載和應用程序信息的獲取的

今天咱們主要研究一下PackageManagerService，由於這個Service咱們在平時開發過程當中會常常的遇到，因此瞭解了它的啓動流程，對於咱們App的開發會有很大的幫助。說到這裏估計有些同窗就會說，咱們平時開發不多用到PackageManagerService啊？確實咱們不多直接使用PackageManagerService這個類，可是咱們會常用PackageManager這個類吧，好比咱們要拿到當前應用版本時，一般會使用以下代碼：

PackageManager packageManager = getPackageManager();
// getPackageName()是你當前類的包名，0表明是獲取版本信息
PackageInfo packInfo = packageManager.getPackageInfo(getPackageName(),0);

PackageManager是什麼？它僅僅是一個接口而已，它的實現類是ApplicationPackageManager，可是當你去研究ApplicationPackageManager的源碼的時候，你會發現，它的功能其實都是經過一個mPM的變量完成的，它的類型是IPackageManager類型，若是知道Android中Binder機制(關於Binder機制能夠參考個人另一篇文章：http://blog.csdn.net/yuanzeyao/article/details/12954641)的同窗相信已經知道這個mPM是什麼東西了，它就是PackageManagerService在客戶端的一個代理，經過這個代理客戶端能夠調用到PackageManagerService中的一些方法，如獲取某一個應用的版本號，其實版本號這些信息最終都是保存在PackageManagerService中的，咱們只有經過mPM這個代理才能拿到這些信息。下面我給出一個類圖，大體的描述一下PackageManager，ApplicationpackageManager和PackageManagerService的關係。

經過上面拿到版本號的例子，咱們知道其實手機中全部App的信息都是保存在了PackageManagerService中的，咱們今天研究PackageManagerService的目的其實就是熟悉PackageManagerService在啓動的過程當中到底作了什麼，是如何保存這些信息的。PackageManagerService是經過SystemService啓動的，主要是經過調用PackageManagerService的main函數開始，在main函數中，其實就是建立了一個PackageManagerService的實例而且在ServiceManager中註冊，進入PackageManagerService的構造函數，你會發現這裏作了不少重量級的操做，這個也是Android系統啓動比較慢的一個主要緣由。在開始學習以前我須要提醒你們，這裏涉及到的數據結構很是多，咱們沒有必要知道每個數據結構有什麼，由於那樣可能致使咱們越陷越深，最終走不出來，咱們能夠先從宏觀分析它的啓動過程，而後再去分析它涉及的數據結構，因此爲了讓你們有一個比較清晰的輪廓，我先給出兩個時序圖，而後咱們能夠跟着這些時序圖走，咱們就永遠不會迷路了。之因此給兩個時序圖，是由於我以爲PackageManagerServiec的啓動過程大體能夠分爲兩部分：

建議：看文章時，最好手邊有一份Android源碼，由於這裏涉及到的代碼很是多，我不方便將代碼都貼出來

一、掃描xml文件並解析成對應的數據結構

二、掃描apk文件並解析成對應的數據結構

好了，咱們先看第一階段的時序圖

根據圖1-1，發現這裏引入了一個數據結構Settings，這個類主要功能就是存儲第一階段掃描xml後解析結果的，具體的結構咱們後面會分析的，建立了Setttings實例以後，調用addSharedUserLPw方法，當你查看該函數的實現時，你會發現這裏有引入了一個SharedUserSetting類型的結構，這個咱們暫且不用去分析，接下來就調用readPermissions去掃描/system/etc/permissions/中的全部的xml文件，解析結果都存儲到了上面建立的Settings類型變量了，最後調用readLPw函數讀取/data/system/packages.xml文件，第一階段就這麼簡單，就是掃描xml並解析。接下來咱們詳細分析一下Settings這個數據結構吧，我先給出這個類的類圖

這裏我列出了Settings這個類中比較重要的字段：

mSettingFilename:這個字段就是/data/system/packages.xm文件

mBackupSettingsFilename:這個字段就是/data/system/packages_backup.xml文件，這個文件不必定存在，若是存在，那麼說明上次跟新packages.xml文件出錯了。

mPackageListFilename:這個字段是/data/system/packages.list

mPackages：這個字段是一個HashMap,key 是包名，值是一個新的數據結構PackageSetting，主要包含了一個app的基本信息，如安裝位置，lib位置等等

mSharedUsers:這個字段也是一個HashMap,key是相似"android.ui.system"這樣的字段，在Android中每個應用都有一個uid，兩個有相同uid的應用能夠運行在同一個進程中的，因此爲了讓兩個應用運行在用一個進程中，每每會在Androidmanifest.xml文件中設置shareUserId這個屬性，這個屬性就是一個字符串，可是咱們知道在Linux系統中一個uid是一個整型，因此爲了將字符串和整型對應起來，就有了SharedUserSetting類型，剛纔說key是shareUserId這個屬性的值，那麼值就是SharedUserSetting類型了，ShareUserdSetting中除了name（其實就是key），uid(對應Linux系統的uid)，還有一個列表字段，記錄了當前系統中有相同shareUserId的應用。

mPermissions：這個字段主要保存的是/system/etc/permissions/platform.xml中的的permission標籤的內容，由於Android系統是基於Linux系統的，因此也有用戶組的概念，在platform.xml中定義了一些權限，而且指定了哪些用戶組具備這些權限，一旦一個應用屬於某一個用戶組，那麼它就擁有了這個用戶組的全部權限

mPermissionTrees:這個字段對應packages.xml文件中的permission-trees標籤

Settings的結構就簡單的介紹到這裏吧，下面開始第二個階段：apk文件的掃描並解析。

在Android系統中，apk主要存在如下三個目錄：

/system/app:存放的是系統app

/vender/app:存放時廠商預裝app

/data/app:用戶本身安裝的app

其實還有一個地方會放一個apk文件，只不過這個apk文件很特殊，只有資源文件，沒有代碼，/system/framework/framework-res.apk

另外對於apk的解析，其實就是解析Androidmanifest.xml文件，例如版本號，包名，Application的各類屬性，包含哪些Activity，Service等等，定義了哪些權限以及運行該應用須要哪些權限等等。一樣也是先來看一看時序圖吧，以下圖：

根據圖1-2，能夠看出掃描並解析apk文件其實調用的就是scanDirLI方法，咱們就進入該方法看看吧

 private void scanDirLI(File dir, int flags, int scanMode, long currentTime) 
 {
		//拿到指定目錄中全部的文件
        String[] files = dir.list();
        if (files == null) {
            Log.d(TAG, "No files in app dir " + dir);
            return;
        }

        int i;
        for (i=0; i<files.length; i++) {
            File file = new File(dir, files[i]);
			//過濾掉非apk文件
            if (!isPackageFilename(files[i])) {
                // Ignore entries which are not apk's
                continue;
            }
            PackageParser.Package pkg = scanPackageLI(file,
                    flags|PackageParser.PARSE_MUST_BE_APK, scanMode, currentTime);
            // 若是解析失敗，而且非系統app,那麼刪掉
            if (pkg == null && (flags & PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM) == 0 &&
                    mLastScanError == PackageManager.INSTALL_FAILED_INVALID_APK) {
                // Delete the apk
                Slog.w(TAG, "Cleaning up failed install of " + file);
                file.delete();
            }
        }
}

其實這個方法的邏輯很是簡單，首先拿到指定目錄下面的全部文件，並過濾掉非apk文件，而後調用scanPackageLI方法進行解析，注意這裏的scanPackageLI方法第一個參數是File，從圖1-2能夠看到後面還有一個scanPackageLI方法，它的第一個參數是PackageParser.Package。咱們繼續看第一個scanPackageLI作了什麼吧，從時序圖能夠看到首先建立了PackageParser.Package對象，並調用了parsePackage方法，這裏一樣要注意的一點就是這個parsePackage方法第一個參數是File類型，後面一樣也有一個重載的方法，第一個參數類型是Resources，咱們先看第一個parsePackage，它的邏輯其實也很簡單，就是經過AssertManager拿到了apk文件的Resource文件，而後調用重載的parsePackage方法，在重載的parsePackage方法中，經過傳入的Resources對象，拿到Androidmanifest.xml文件，並進行解析，並將結果以PackageParser.Package的形式返回給PackageManagerService，PackageManagerService爲了方便之後的訪問，須要將這個Package對象保存起來，因而調用了第二個scanPackageLI方法，咱們如今以Package例的activity數據爲例，看看怎麼保存Package中的數據

N = pkg.activities.size();
r = null;
for (i=0; i<N; i++) {
    PackageParser.Activity a = pkg.activities.get(i);
    a.info.processName = fixProcessName(pkg.applicationInfo.processName,
                        a.info.processName, pkg.applicationInfo.uid);
    mActivities.addActivity(a, "activity");
    if ((parseFlags&PackageParser.PARSE_CHATTY) != 0) 
	{
            if (r == null) 
			{
                r = new StringBuilder(256);
            } else 
			{
                r.append(' ');
            }
                    r.append(a.info.name);
    }
}

這裏調用了mActivitys.addActivity方法，這裏的mActivitys是ActivityIntentResolver類型，咱們看看addActivity具體幹了什麼

public final void addActivity(PackageParser.Activity a, String type) {
            final boolean systemApp = isSystemApp(a.info.applicationInfo);
			//private final HashMap<ComponentName, PackageParser.Activity> mActivities
            //    = new HashMap<ComponentName, PackageParser.Activity>();
            mActivities.put(a.getComponentName(), a);
            if (DEBUG_SHOW_INFO)
                Log.v(
                TAG, "  " + type + " " +
                (a.info.nonLocalizedLabel != null ? a.info.nonLocalizedLabel : a.info.name) + ":");
            if (DEBUG_SHOW_INFO)
                Log.v(TAG, "    Class=" + a.info.name);
            final int NI = a.intents.size();
            for (int j=0; j<NI; j++) {
                PackageParser.ActivityIntentInfo intent = a.intents.get(j);
                if (!systemApp && intent.getPriority() > 0 && "activity".equals(type)) {
                    intent.setPriority(0);
                    Log.w(TAG, "Package " + a.info.applicationInfo.packageName + " has activity "
                            + a.className + " with priority > 0, forcing to 0");
                }
                if (DEBUG_SHOW_INFO) {
                    Log.v(TAG, "    IntentFilter:");
                    intent.dump(new LogPrinter(Log.VERBOSE, TAG), "      ");
                }
                if (!intent.debugCheck()) {
                    Log.w(TAG, "==> For Activity " + a.info.name);
                }
				//
                addFilter(intent);
            }
        }

這裏實際上是將activity數據保存到了一個HashMap數據中，這裏涉及到了一個Intent機制的一些代碼，我將會在下面一篇文章中詳解介紹怎麼經過Intent啓動Android中的組件的。這裏就再也不介紹了。