PackageManagerService是Android中比较重要的服务,它负责系统中Package的管理,应用程序的安装、卸载、信息查询等。
PKMS服务启动过程
本篇涉及的代码及路径:
1 | frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java |
PMS是在SyetemServer进程中被创建的,SyetemServer进程用来创建系统服务,从SyetemServer的入口方法main方法开始讲起,如下所示。
frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java
1 | public static void main(String[] args) { |
frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java
1 | private void run() { |
在注释1处加载了动态库libandroid_servers.so。接下来在注释2处创建SystemServiceManager,它会对系统的服务进行创建、启动和生命周期管理。在注释3中的startBootstrapServices方法中用SystemServiceManager启动了ActivityManagerService、PowerManagerService、PackageManagerService等服务。在注释4处的startCoreServices方法中则启动了DropBoxManagerService、BatteryService、UsageStatsService和WebViewUpdateService。注释5处的startOtherServices方法中启动了CameraService、AlarmManagerService、VrManagerService等服务。这些服务的父类均为SystemService。从注释3、4、5的方法可以看出,官方把系统服务分为了三种类型,分别是引导服务、核心服务和其他服务,其中其他服务是一些非紧要和一些不需要立即启动的服务。这些系统服务总共有100多个,我们熟知的AMS属于引导服务,WMS属于其他服务,
本文要讲的PMS属于引导服务,因此这里列出引导服务以及它们的作用,见下表。
| 引导服务 | 作用 |
|---|---|
| Installer | 系统安装apk时的一个服务类,启动完成Installer服务之后才能启动其他的系统服务 |
| ActivityManagerService | 负责四大组件的启动、切换、调度。 |
| PowerManagerService | 计算系统中和Power相关的计算,然后决策系统应该如何反应 |
| LightsService | 管理和显示背光LED |
| DisplayManagerService | 用来管理所有显示设备 |
| UserManagerService | 多用户模式管理 |
| SensorService | 为系统提供各种感应器服务 |
| PackageManagerService | 用来对apk进行安装、解析、删除、卸载等等操作 |
查看启动引导服务的注释3处的startBootstrapServices方法。
1 | private void startBootstrapServices() { |
在启动PKMS之前,会先启动installer服务, Installer是pm路径下面的一个单独的类,主要用于通过InstallerConnection建立和installd的链接,然后Installd会进行创建一些系统关键目录的作用,所以我们要等待Installd的结束,才可以继续进行其它的创建,这里mOnlyCore 用于判断是否只扫描系统的目录,后面会用到。
注释1处读取init.rc的vold.decrypt属性,如果它的值为”trigger_restart_min_framework”,说明我们加密了设备,这时mOnlyCore的值为true,表示只运行“核心”程序,这是为了创建一个极简的启动环境。
注释2处的PMS的main方法主要用来创建PMS,注释3处获取boolean类型的变量mFirstBoot,它用于表示PMS是否首次被启动。mFirstBoot是后续WMS创建时所需要的参数,从这里就可以看出系统服务之间是有依赖关系的,它们的启动顺序不能随意被更改。
PMS构造方法
PackageManagerService的main函数其实很简单,创建一个Pkms对象,并将其注册到ServiceManager大管家中.
1 | public static PackageManagerService main(Context context, Installer installer, |
main方法主要做了两件事,一个是创建PMS对象,另一个是将PMS注册到ServiceManager中。
PMS的构造方法大概有600多行,分为5个阶段,每个阶段会打印出相应的EventLog,EventLog用于打印Android系统的事件日志。
- BOOT_PROGRESS_PMS_START(开始阶段)
- BOOT_PROGRESS_PMS_SYSTEM_SCAN_START(扫描系统阶段)
- BOOT_PROGRESS_PMS_DATA_SCAN_START(扫描Data分区阶段)
- BOOT_PROGRESS_PMS_SCAN_END(扫描结束阶段)
- BOOT_PROGRESS_PMS_READY(准备阶段)
开始阶段
1 | public PackageManagerService(Context context, Installer installer,boolean factoryTest, boolean onlyCore) { |
在开始阶段中创建了很多PMS中的关键对象并赋值给PMS中的成员变量,下面简单介绍这些成员变量。
- mSettings :用于保存所有包的动态设置。注释1处将系统进程的sharedUserId添加到Settings中,sharedUserId用于进程间共享数据,比如两个App的之间的数据是不共享的,如果它们有了共同的sharedUserId,就可以运行在同一个进程中共享数据。
- mInstaller :Installer继承自SystemService,和PMS、AMS一样是系统的服务(虽然名称不像是服务),PMS很多的操作都是由Installer来完成的,比如APK的安装和卸载。在Installer内部,通过IInstalld和installd进行Binder通信,由位于nativie层的installd来完成具体的操作。
- systemConfig:用于得到全局系统配置信息。比如系统的权限就可以通过SystemConfig来获取。
- mPackageDexOptimizer : Dex优化的工具类。
- mHandler(PackageHandler类型) :PackageHandler继承自Handler,在注释3处它绑定了后台线程ServiceThread的消息队列。PMS通过PackageHandler驱动APK的复制和安装工作,具体的请看在Android包管理机制(三)PMS处理APK的安装这篇文章。
PackageHandler处理的消息队列如果过于繁忙,有可能导致系统卡住, 因此在注释4处将它添加到Watchdog的监测集中。
Watchdog主要有两个用途,一个是定时检测系统关键服务(AMS和WMS等)是否可能发生死锁,还有一个是定时检测线程的消息队列是否长时间处于工作状态(可能阻塞等待了很长时间)。如果出现上述问题,Watchdog会将日志保存起来,必要时还会杀掉自己所在的进程,也就是SystemServer进程。 - sUserManager(UserManagerService类型) :多用户管理服务。
除了创建这些关键对象,在开始阶段还有一些关键代码需要去讲解:
- 注释1处和注释2处加了两个锁,其中mInstallLock是安装APK时需要的锁,保护所有对installd的访问;mPackages是更新APK时需要的锁,保护内存中已经解析的包信息等内容。
- 注释5处后的代码创建了一些Data分区中的子目录,比如/data/app。
- 注释6处会解析packages.xml等文件的信息,保存到Settings的对应字段中。packages.xml中记录系统中所有安装的应用信息,包括基本信息、签名和权限。如果packages.xml有安装的应用信息,那么注释6处Settings的readLPw方法会返回true,mFirstBoot的值为false,说明PMS不是首次被启动。
扫描系统阶段
1 | public PackageManagerService(Context context, Installer installer, |
/system可以称作为System分区,里面主要存储谷歌和其他厂商提供的Android系统相关文件和框架。Android系统架构分为应用层、应用框架层、系统运行库层(Native 层)、硬件抽象层(HAL层)和Linux内核层,除了Linux内核层在Boot分区,其他层的代码都在System分区。下面列出 System分区的部分子目录。
| 目录 | 含义 |
|---|---|
| app | 存放系统App,包括了谷歌内置的App也有厂商或者运营商提供的App |
| framework | 存放应用框架层的jar包 |
| priv-app | 存放特权App |
| lib | 存放so文件 |
| fonts | 存放系统字体文件 |
| media | 存放系统的各种声音,比如铃声、提示音,以及系统启动播放的动画 |
上面的代码还涉及到/vendor 目录,它用来存储厂商对Android系统的定制部分。
系统扫描阶段的主要工作有以下3点:
- 创建/system的子目录,比如/system/framework、/system/priv-app和/system/app等等
- 扫描系统文件,比如/vendor/overlay、/system/framework、/system/app等等目录下的文件。
- 对扫描到的系统文件做后续处理。
主要来说第3点,一次OTA升级对于一个系统App会有三种情况:
- 这个系统APP无更新。
- 这个系统APP有更新。
- 新的OTA版本中,这个系统APP已经被删除。
当系统App升级,PMS会将该系统App的升级包设置数据(PackageSetting)存储到Settings的mDisabledSysPackages列表中(具体见PMS的replaceSystemPackageLIF方法),mDisabledSysPackages的类型为ArrayMap<String, PackageSetting>。mDisabledSysPackages中的信息会被PMS保存到packages.xml中的<updated-package>标签下(具体见Settings的writeDisabledSysPackageLPr方法)。
注释2处说明这个系统App有升级包,那么就将该系统App的PackageSetting从mDisabledSysPackages列表中移除,并将系统App的升级包的路径添加到mExpectingBetter列表中,mExpectingBetter的类型为ArrayMap<String, File>等待后续处理。
注释5处如果这个系统App的升级包信息存储在mDisabledSysPackages列表中,但是没有发现这个升级包存在,则将它加入到possiblyDeletedUpdatedSystemApps列表中,意为“系统App的升级包可能被删除”,之所以是“可能”,是因为系统还没有扫描Data分区,只能暂放到possiblyDeletedUpdatedSystemApps列表中,等到扫描完Data分区后再做处理。
扫描Data分区阶段
1 | public PackageManagerService(Context context, Installer installer, |
/data可以称为Data分区,它用来存储所有用户的个人数据和配置文件。下面列出Data分区部分子目录:
| 目录 | 含义 |
|---|---|
| app | 存储用户自己安装的App |
| data | 存储所有已安装的App数据的目录,每个App都有自己单独的子目录 |
| app-private | App的私有存储空间 |
| app-lib | 存储所有App的Jni库 |
| system | 存放系统配置文件 |
| anr | 用于存储ANR发生时系统生成的traces.txt文件 |
扫描Data分区阶段主要做了以下几件事:
- 扫描/data/app和/data/app-private目录下的文件。
- 遍历possiblyDeletedUpdatedSystemApps列表,注释1处如果这个系统App的包信息不在PMS的变量mPackages中,说明是残留的App信息,后续会删除它的数据。注释2处如果这个系统App的包信息在mPackages中,说明是存在于Data分区,不属于系统App,那么移除其系统权限。
- 遍历mExpectingBetter列表,注释3处根据系统App所在的目录设置扫描的解析参数,注释4处的方法内部会将packageName对应的包设置数据(PackageSetting)添加到mSettings的mPackages中。注释5处扫描系统App的升级包,最后清除mExpectingBetter列表。
扫描结束阶段
1 | //打印扫描结束阶段日志 |
扫描结束结束阶段主要做了以下几件事:
- 如果当前平台SDK版本和上次启动时的SDK版本不同,重新更新APK的授权。
- 如果是第一次启动或者是Android M升级后的第一次启动,需要初始化所有用户定义的默认首选App。
- OTA升级后的第一次启动,会清除代码缓存目录。
- 把Settings的内容保存到packages.xml中,这样此后PMS再次创建时会读到此前保存的Settings的内容。
准备阶段
1 | EventLog.writeEvent(EventLogTags.BOOT_PROGRESS_PMS_READY, |
注释1处创建PackageInstallerService,PackageInstallerService是用于管理安装会话的服务,它会为每次安装过程分配一个SessionId,在Android包管理机制(二)PackageInstaller安装APK这篇文章中提到过PackageInstallerService。
注释2处进行一次垃圾收集。注释3处将PackageManagerInternalImpl(PackageManager的本地服务)添加到LocalServices中,LocalServices用于存储运行在当前的进程中的本地服务。
总结
本篇文章介绍了PMS的创建过程,分为两个部分,分别是SyetemServer处理部分和PMS构造方法,PMS构造方法又分为5个部分,分别是开始阶段、扫描系统阶段、扫描Data分区阶段、扫描结束阶段和准备阶段。