PackageManagerService的启动过程分析

尊重原创：http://blog.csdn.net/yuanzeyao/article/details/42215521

在Android中，有几个比较重要的Service。

ActivityManagerService-------主要负责管理所有的Activity的逻辑

WindowManagerService-------主要负责Android中窗口相关的逻辑

PackageManagerService-------主要是用来处理apk的安装，卸载和应用程序信息的获取的

今天我们主要研究一下PackageManagerService，因为这个Service我们在平时开发过程中会经常的遇到，所以了解了它的启动流程，对于我们App的开发会有很大的帮助。说到这里估计有些同学就会说，我们平时开发很少用到PackageManagerService啊？确实我们很少直接使用PackageManagerService这个类，但是我们会经常使用PackageManager这个类吧，比如我们要拿到当前应用版本时，通常会使用如下代码：

PackageManager packageManager = getPackageManager();// getPackageName()是你当前类的包名，0代表是获取版本信息PackageInfo packInfo = packageManager.getPackageInfo(getPackageName(),0);

PackageManager是什么？它仅仅是一个接口而已，它的实现类是ApplicationPackageManager，但是当你去研究ApplicationPackageManager的源码的时候，你会发现，它的功能其实都是通过一个mPM的变量完成的，它的类型是IPackageManager类型，如果知道Android中Binder机制(关于Binder机制可以参考我的另外一篇文章：http://blog.csdn.net/yuanzeyao/article/details/12954641)的同学相信已经知道这个mPM是什么东西了，它就是PackageManagerService在客户端的一个代理，通过这个代理客户端可以调用到PackageManagerService中的一些方法，如获取某一个应用的版本号，其实版本号这些信息最终都是保存在PackageManagerService中的，我们只有通过mPM这个代理才能拿到这些信息。下面我给出一个类图，大致的描述一下PackageManager，ApplicationpackageManager和PackageManagerService的关系。

通过上面拿到版本号的例子，我们知道其实手机中所有App的信息都是保存在了PackageManagerService中的，我们今天研究PackageManagerService的目的其实就是熟悉PackageManagerService在启动的过程中到底做了什么，是如何保存这些信息的。PackageManagerService是通过SystemService启动的，主要是通过调用PackageManagerService的main函数开始，在main函数中，其实就是创建了一个PackageManagerService的实例并且在ServiceManager中注册，进入PackageManagerService的构造函数，你会发现这里做了很多重量级的操作，这个也是Android系统启动比较慢的一个主要原因。在开始学习之前我需要提醒大家，这里涉及到的数据结构非常多，我们没有必要知道每一个数据结构有什么，因为那样可能导致我们越陷越深，最终走不出来，我们可以先从宏观分析它的启动过程，然后再去分析它涉及的数据结构，所以为了让大家有一个比较清晰的轮廓，我先给出两个时序图，然后我们可以跟着这些时序图走，我们就永远不会迷路了。之所以给两个时序图，是因为我觉得PackageManagerServiec的启动过程大致可以分为两部分：

建议：看文章时，最好手边有一份Android源码，因为这里涉及到的代码非常多，我不方便将代码都贴出来

1、扫描xml文件并解析成对应的数据结构

2、扫描apk文件并解析成对应的数据结构

好了，我们先看第一阶段的时序图

图 1-1

根据图1-1，发现这里引入了一个数据结构Settings，这个类主要功能就是存储第一阶段扫描xml后解析结果的，具体的结构我们后面会分析的，创建了Setttings实例之后，调用addSharedUserLPw方法，当你查看该函数的实现时，你会发现这里有引入了一个SharedUserSetting类型的结构，这个我们暂且不用去分析，接下来就调用readPermissions去扫描/system/etc/permissions/中的所有的xml文件，解析结果都存储到了上面创建的Settings类型变量了，最后调用readLPw函数读取/data/system/packages.xml文件，第一阶段就这么简单，就是扫描xml并解析。接下来我们详细分析一下Settings这个数据结构吧，我先给出这个类的类图

这里我列出了Settings这个类中比较重要的字段：

mSettingFilename:这个字段就是/data/system/packages.xm文件

mBackupSettingsFilename:这个字段就是/data/system/packages_backup.xml文件，这个文件不一定存在，如果存在，那么说明上次跟新packages.xml文件出错了。

mPackageListFilename:这个字段是/data/system/packages.list

mPackages：这个字段是一个HashMap,key 是包名，值是一个新的数据结构PackageSetting，主要包含了一个app的基本信息，如安装位置，lib位置等等

mSharedUsers:这个字段也是一个HashMap,key是类似"android.ui.system"这样的字段，在Android中每一个应用都有一个uid，两个有相同uid的应用可以运行在同一个进程中的，所以为了让两个应用运行在用一个进程中，往往会在Androidmanifest.xml文件中设置shareUserId这个属性，这个属性就是一个字符串，但是我们知道在Linux系统中一个uid是一个整型，所以为了将字符串和整型对应起来，就有了SharedUserSetting类型，刚才说key是shareUserId这个属性的值，那么值就是SharedUserSetting类型了，ShareUserdSetting中除了name（其实就是key），uid(对应Linux系统的uid)，还有一个列表字段，记录了当前系统中有相同shareUserId的应用。

mPermissions：这个字段主要保存的是/system/etc/permissions/platform.xml中的的permission标签的内容，因为Android系统是基于Linux系统的，所以也有用户组的概念，在platform.xml中定义了一些权限，并且指定了哪些用户组具有这些权限，一旦一个应用属于某一个用户组，那么它就拥有了这个用户组的所有权限

mPermissionTrees:这个字段对应packages.xml文件中的permission-trees标签

Settings的结构就简单的介绍到这里吧，下面开始第二个阶段：apk文件的扫描并解析。

在Android系统中，apk主要存在以下三个目录：

/system/app:存放的是系统app

/vender/app:存放时厂商预装app

/data/app:用户自己安装的app

其实还有一个地方会放一个apk文件，只不过这个apk文件很特殊，只有资源文件，没有代码，/system/framework/framework-res.apk

另外对于apk的解析，其实就是解析Androidmanifest.xml文件，例如版本号，包名，Application的各种属性，包含哪些Activity，Service等等，定义了哪些权限以及运行该应用需要哪些权限等等。同样也是先来看一看时序图吧，如下图：

图1-2

根据图1-2，可以看出扫描并解析apk文件其实调用的就是scanDirLI方法，我们就进入该方法看看吧

 private void scanDirLI(File dir, int flags, int scanMode, long currentTime)  {//拿到指定目录中所有的文件        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]);//过滤掉非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);            // 如果解析失败，并且非系统app,那么删掉            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();            }        }}

其实这个方法的逻辑非常简单，首先拿到指定目录下面的所有文件，并过滤掉非apk文件，然后调用scanPackageLI方法进行解析，注意这里的scanPackageLI方法第一个参数是File，从图1-2可以看到后面还有一个scanPackageLI方法，它的第一个参数是PackageParser.Package。我们继续看第一个scanPackageLI做了什么吧，从时序图可以看到首先创建了PackageParser.Package对象，并调用了parsePackage方法，这里同样要注意的一点就是这个parsePackage方法第一个参数是File类型，后面同样也有一个重载的方法，第一个参数类型是Resources，我们先看第一个parsePackage，它的逻辑其实也很简单，就是通过AssertManager拿到了apk文件的Resource文件，然后调用重载的parsePackage方法，在重载的parsePackage方法中，通过传入的Resources对象，拿到Androidmanifest.xml文件，并进行解析，并将结果以PackageParser.Package的形式返回给PackageManagerService，PackageManagerService为了方便以后的访问，需要将这个Package对象保存起来，于是调用了第二个scanPackageLI方法，我们现在以Package例的activity数据为例，看看怎么保存Package中的数据

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);    }}

这里调用了mActivitys.addActivity方法，这里的mActivitys是ActivityIntentResolver类型，我们看看addActivity具体干了什么

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);            }        }

这里其实是将activity数据保存到了一个HashMap数据中，这里涉及到了一个Intent机制的一些代码，我将会在下面一篇文章中详解介绍怎么通过Intent启动Android中的组件的。这里就不再介绍了。