android apk安装原理分析

参考了网上的资料和源码，肤浅分析了下，不够深入。

AndroidAPK安装原理分析

一、概述

APK是AndroidPackage的缩写，即Android安装包。

APK安装可以通过以下四种方式：

1.系统应用安装，开机时完成系统应用的检查，没安装就安装，安装就跳过，无安装界面。

2.网络下载应用安装，通过market应用完成，无安装界面。

3.ADB工具安装，无安装界面

4.通过SD卡来安装apk，有安装界面，由packageinstaller.apk应用处理安装及卸载过程的界面。

应用安装涉及到如下几个目录：

system/app系统自带的应用程序，无法删除

data/app用户程序安装的目录，有删除权限

data/data存放应用程序的数据

Data/dalvik-cache将apk中的dex文件安装到dalvik-cache目录下

(dex文件是dalvik虚拟机的可执行文件,其大小约为原始apk文件大小的四分之一)

二、系统应用安装

PackageManagerService处理各种应用的安装，卸载，管理等工作，系统启动时由systemServer开启此服务。

@frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java

...

Slog.i(TAG,"PackageManager");

pm=PackageManagerService.main(context,factoryTest!=SystemServer.FACTORY_TEST_OFF);

...

@frameworks/base/services/java/com/android/server/PackageManagerService.java

publicstaticfinalIPackageManagermain(Contextcontext,booleanfactoryTest){

PackageManagerServicem=newPackageManagerService(context,factoryTest);

ServiceManager.addService("package",m);//将PackageManagerService添加到ServiceManager中。

returnm;

}

上面new一个PackageManagerService出来，当然首先调用的函数是他的构造函数了，那么系统应用都是在这个函数中完成安装的。

publicPackageManagerService(Contextcontext,booleanfactoryTest){

...

addBootEvent(newString("Android:PackageManagerService_Start"));

mNoDexOpt="eng".equals(SystemProperties.get("ro.build.type"));

...

Installerinstaller=newInstaller();

//这个Installer类其实是利用socket和installd(c语言)通讯来实现安装，关于installd的实现另外分析。

if(installer.ping()&&Process.supportsProcesses()){

mInstaller=installer;

}else{

mInstaller=null;

}

...

FiledataDir=Environment.getDataDirectory();

mAppDataDir=newFile(dataDir,"data");///data/data

mSecureAppDataDir=newFile(dataDir,"secure/data");///data/secure/data

mDrmAppPrivateInstallDir=newFile(dataDir,"app-private");///data/app-private

...

longstartTime=SystemClock.uptimeMillis();

addBootEvent(newString("Android:PMS_scan_START"));

...

intscanMode=SCAN_MONITOR|SCAN_NO_PATHS;

if(mNoDexOpt){

Slog.w(TAG,"RunningENGbuild:nopre-dexopt!");

scanMode|=SCAN_NO_DEX;

}

...

mFrameworkDir=newFile(Environment.getRootDirectory(),"framework");///system/framework

mDalvikCacheDir=newFile(dataDir,"dalvik-cache");///data/dalvik-cache

//对apk中的DEX文件进行安装时优化，优化之后的ODEX文件存放在/data/dalvik-cache。

...

//类PackageManagerService的内部类AppDirObserver实现了监听某个目录的功能，当把某个apk或者jar包放入被监听的目录，

将会被自动安装。

mFrameworkInstallObserver=newAppDirObserver(mFrameworkDir.getPath(),OBSERVER_EVENTS,true);

//新建一个目录监听的对象

mFrameworkInstallObserver.startWatching();//开始监听这个目录

scanDirLI(mFrameworkDir,PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM|PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM_DIR,

scanMode|SCAN_NO_DEX,0);//扫描安装“system\framework”目录下的jar包。

addBootEvent(newString("Android:PMS_scan_done:"+mFrameworkDir.getPath().toString()));

//扫描安装“system\app”目录下的各个系统应用。

mSystemAppDir=newFile(Environment.getRootDirectory(),"app");

mSystemInstallObserver=newAppDirObserver(mSystemAppDir.getPath(),OBSERVER_EVENTS,true);

mSystemInstallObserver.startWatching();

scanDirLI(mSystemAppDir,PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM

|PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM_DIR,scanMode,0);

addBootEvent(newString("Android:PMS_scan_done:"+mSystemAppDir.getPath().toString()));

//扫描安装"/vendor/app"下的各应用,源码和上面类似

...

addBootEvent(newString("Android:PMS_scan_done:"+mVendorAppDir.getPath().toString()));

//Prune删除anysystempackagesthatnolongerexist.

...

mAppInstallDir=newFile(dataDir,"app");

addBootEvent(newString("Android:PMS_scan_data_start"));

mAppInstallObserver=newAppDirObserver(mAppInstallDir.getPath(),OBSERVER_EVENTS,false);

mAppInstallObserver.startWatching();

scanDirLI(mAppInstallDir,0,scanMode,0);//扫描安装/data/app下面的应用。

addBootEvent(newString("Android:PMS_scan_data_done:"+mAppInstallDir.getPath().toString()));

//扫描安装"data\app-private"目录，即安装DRM保护的APK文件。

mDrmAppInstallObserver=newAppDirObserver(mDrmAppPrivateInstallDir.getPath(),OBSERVER_EVENTS,false);

mDrmAppInstallObserver.startWatching();

scanDirLI(mDrmAppPrivateInstallDir,PackageParser.PARSE_FORWARD_LOCK,scanMode,0);

addBootEvent(newString("Android:PMS_scan_data_done:"+mDrmAppPrivateInstallDir.getPath().toString()));

...

addBootEvent(newString("Android:PMS_scan_END"));

Slog.i(TAG,"Timetoscanpackages:"+((SystemClock.uptimeMillis()-startTime)/1000f)+"seconds");

...

}

以上可以看出，主要的工作是由函数scanDirLI()来完成的。

privatevoidscanDirLI(Filedir,intflags,intscanMode,longcurrentTime){

String[]files=dir.list();

if(files==null){

Log.d(TAG,"Nofilesinappdir"+dir);

return;

}

if(false){

Log.d(TAG,"Scanningappdir"+dir);

}

inti;

for(i=0;i<files.length;i++){

Filefile=newFile(dir,files[i]);//构造apk的全路径名字

if(!isPackageFilename(files[i])){//检查是否是以.apk结尾的文件，不是就跳过。

//Ignoreentrieswhicharenotapk's

continue;

}

//安装apk文件，安装包解析器

PackageParser.Packagepkg=scanPackageLI(file,flags|PackageParser.PARSE_MUST_BE_APK,scanMode,currentTime);

//Don'tmessaroundwithappsinsystempartition.

if(pkg==null&&(flags&PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM)==0&&

mLastScanError==PackageManager.INSTALL_FAILED_INVALID_APK){

//Deletetheapk

Slog.w(TAG,"Cleaningupfailedinstallof"+file);

file.delete();

}

}

}

scanPackageLI函数扫描一个package，同时返回一个新解析出来的包。

privatePackageParser.PackagescanPackageLI(FilescanFile,

intparseFlags,intscanMode,longcurrentTime){

...

finalPackageParser.Packagepkg=pp.parsePackage(scanFile,

scanPath,mMetrics,parseFlags);

...

codePath=pkg.mScanPath;

//Setapplicationobjectspathexplicitly.

setApplicationInfoPaths(pkg,codePath,resPath);

//通过解析安装包parsePackage获取到安装包的信息结构。

returnscanPackageLI(pkg,parseFlags,scanMode|SCAN_UPDATE_SIGNATURE,currentTime);

}

privatestaticvoidsetApplicationInfoPaths(PackageParser.Packagepkg,StringdestCodePath,

StringdestResPath){

pkg.mPath=pkg.mScanPath=destCodePath;

pkg.applicationInfo.sourceDir=destCodePath;

pkg.applicationInfo.publicSourceDir=destResPath;

}

privatePackageParser.PackagescanPackageLI(PackageParser.Packagepkg,

intparseFlags,intscanMode,longcurrentTime){

FilescanFile=newFile(pkg.mScanPath);

//ProtectforGMS2.2NetworkLocation.apkwillcausesystemcan'tbootnormally

//onAndroid2.3above

if(pkg.packageName.equalsIgnoreCase("com.google.android.location")

&&(mSdkVersion>=9)&&(pkg.applicationInfo.targetSdkVersion<=){

Slog.w(TAG,"TargetSDKversion:"+mSdkVersion);

Slog.w(TAG,"ApplicationSDKversion:"+pkg.applicationInfo.targetSdkVersion);

Slog.w(TAG,"AppSDKversionisincompatiblewithTargetSDKversion,installfailed.");

returnnull;

}

...

//Initializepackagesourceandresourcedirectories

...

//Checkallsharedlibrariesandmaptotheiractualfilepath.

...

//Checkifwearerenamingfromanoriginalpackagename.

...

...

...

//最后会通过下面这个函数来实现真正的安装。

FiledataPath;

if(mPlatformPackage==pkg){

...

}else{

//Thisisanormalpackage,needtomakeitsdatadirectory.

booleanuseEncryptedFSDir=useEncryptedFilesystemForPackage(pkg);

dataPath=getDataPathForPackage(pkg);

if(dataPath.exists()){

...

mInstaller.install(pkgName,useEncryptedFSDir,pkg.applicationInfo.uid,pkg.applicationInfo.uid);

...

}else{

...

intret=mInstaller.install(pkgName,useEncryptedFSDir,pkg.applicationInfo.uid,

pkg.applicationInfo.uid);

...

}

...

}

Installer类的实现位于文件：frameworks/base/services/java/com/android/server/Installer.java

该类实现的只是一个接口，使用socket来和c代码实现的installd进行通信，实际真正完成安装任务的installd服务

其源码位于：frameworks/base/cmds/installd

这部分在另外一篇文章中分析。

三、从Market上下载应用

GoogleMarket应用需要使用gmail账户登录才可以使用，选择某一应用后，开始下载安装包，此过程中，在手机通知栏有进度条提示，下载完成后，会自动调用Packagemanager的接口安装，调用接口如下：

publicvoidinstallPackage(finalUripackageURI,finalIPackageInstallObserverobserver,finalintflags)

finalUripackageURI：文件下载完成后保存的路径

finalIPackageInstallObserverobserver：返回的安装结果

finalintflags：安装的参数，从market上下载的应用，安装参数为-r(replace)

@frameworks/base/services/java/com/android/server/PackageManagerService.java

/*Calledwhenadownloadedpackageinstallationhasbeenconfirmedbytheuser*/

publicvoidinstallPackage(finalUripackageURI,finalIPackageInstallObserverobserver,finalintflags){

installPackage(packageURI,observer,flags,null);

}

/*Calledwhenadownloadedpackageinstallationhasbeenconfirmedbytheuser*/

publicvoidinstallPackage(finalUripackageURI,finalIPackageInstallObserverobserver,finalintflags,

finalStringinstallerPackageName){

mContext.enforceCallingOrSelfPermission(android.Manifest.permission.INSTALL_PACKAGES,null);

Messagemsg=mHandler.obtainMessage(INIT_COPY);

msg.obj=newInstallParams(packageURI,observer,flags,

installerPackageName);

mHandler.sendMessage(msg);//安装过程非常耗时，所以使用了android的handler消息机制。

}

首先,参数封装成INIT_COPYmessage,发到handlerThread，handlerThread收到message后,将参数排队到mPendingInstalls中.

随后,MCS_BOUND流程将会处理这个队列,MCS_BOUND的整个安装流程借助了几个InstallParams和InstallArgs完成其中的参数和安装结果的传递，最终会调用processPendingInstall(),进而调用到install过程的核心installPackageLI()。

handleMessage()

-->doHandleMessage()

-->params.startCopy()

-->handleReturnCode()

-->processPendingInstall(mArgs,mRet)

-->installPackageLI(args,true,res);考虑了是否是新安装还是覆盖安装的情况。

privatevoidinstallPackageLI(InstallArgsargs,

booleannewInstall,PackageInstalledInfores){

...

booleanonSd=((pFlags&PackageManager.INSTALL_EXTERNAL)!=0);

booleanreplace=false;

...

res.returnCode=PackageManager.INSTALL_SUCCEEDED;

...

//RetrievePackageSettingsandparsepackage

...

//Getridofallreferencestopackagescanpathviaparser.

...

if(replace){

replacePackageLI(pkg,parseFlags,scanMode,

installerPackageName,res);//覆盖安装

}else{

installNewPackageLI(pkg,parseFlags,scanMode,

installerPackageName,res);//新安装

}

...

}

不管是新安装还是覆盖安装都会调用到函数scanPackageLI()中去，这个之后的流程就和系统应用一样了。

三、ADB安装apk

可以用3种方式来使用adb安装apk，直接push，adbinstall，abdshellpm。

直接push到system或者data的app目录，系统有实现自动监测这些app目录，只要有apk拷贝进来，会自动安装。

而后两种实现基本相同，adbinstll的函数入口是frameworks/base/cmds/pm/src/com/android/commands/pm/pm.java,

adbshellpm实际上执行的一个linux命令，该命令没有源码，只有ELF文件位于目录frameworks/base/cmds/pm，编译的时候拷贝到system/bin目录下。见Android.mk文件：

include$(CLEAR_VARS)

ALL_PREBUILT+=$(TARGET_OUT)/bin/pm

$(TARGET_OUT)/bin/pm:$(LOCAL_PATH)/pm|$(ACP)

$(transform-prebuilt-to-target)

分析pm.java的源码可以看出，pm.java中的各个函数的功能都是请求服务PackageManagerService中的接口来完成的。

publicvoidrun(String[]args){

mPm=IPackageManager.Stub.asInterface(ServiceManager.getService("package"));

...

if("install".equals(op)){

runInstall();

return;

}

...

}

privatevoidrunInstall(){

intinstallFlags=0;

StringinstallerPackageName=null;

Stringopt;

while((opt=nextOption())!=null){

if(opt.equals("-l")){

installFlags|=PackageManager.INSTALL_FORWARD_LOCK;

}elseif(opt.equals("-r")){//指定覆盖安装

installFlags|=PackageManager.INSTALL_REPLACE_EXISTING;

}elseif(opt.equals("-i")){

installerPackageName=nextOptionData();

if(installerPackageName==null){

System.err.println("Error:novaluespecifiedfor-i");

showUsage();

return;

}

}elseif(opt.equals("-t")){

installFlags|=PackageManager.INSTALL_ALLOW_TEST;

}elseif(opt.equals("-s")){

//指定安装至外部存储中，SD卡

installFlags|=PackageManager.INSTALL_EXTERNAL;

}elseif(opt.equals("-f")){

//指定安装到内部flash

installFlags|=PackageManager.INSTALL_INTERNAL;

}else{

System.err.println("Error:Unknownoption:"+opt);

showUsage();

return;

}

}

StringapkFilePath=nextArg();

System.err.println("\tpkg:"+apkFilePath);

if(apkFilePath==null){

System.err.println("Error:nopackagespecified");

showUsage();

return;

}

PackageInstallObserverobs=newPackageInstallObserver();

try{

mPm.installPackage(Uri.fromFile(newFile(apkFilePath)),obs,installFlags,installerPackageName);

//调用了和从Market下载的应用安装相同的接口

...

}catch(RemoteExceptione){

System.err.println(e.toString());

System.err.println(PM_NOT_RUNNING_ERR);

}

}

另外除了在pm后面跟上-s或者-f来指定apk安装位置之外，还可以使用pm的另外一个选项来指定：

adbshellpmsetInstallLocation0/1/2

0[auto]:Letsystemdecidethebestlocation

1[internal]:Installoninternaldevicestorage

2[external]:Installonexternalmedia

而adbshellpmgetInstallLocation可以得到当前的apk安装位置。

这是在命令行这样设置，然后再用adbinstall安装，或者直接在adbshellpm-r-sinstall来安装。

其实上面的设置如果要在代码中使用的话，可以在pm.java中找到可用接口runSetInstallLocation(),他实际上是调用了服务

PackageManagerService的接口：

publicbooleansetInstallLocation(intloc){

mContext.enforceCallingOrSelfPermission(

android.Manifest.permission.WRITE_SECURE_SETTINGS,null);

if(getInstallLocation()==loc){

returntrue;

}

if(loc==PackageHelper.APP_INSTALL_AUTO||

loc==PackageHelper.APP_INSTALL_INTERNAL||

loc==PackageHelper.APP_INSTALL_EXTERNAL){

android.provider.Settings.System.putInt(mContext.getContentResolver(),

android.provider.Settings.Secure.DEFAULT_INSTALL_LOCATION,loc);

returntrue;

}

returnfalse;

}

为了使apk可以使用app2sd工具来转移，那么在写代码的时候，需要有下面信息存在：

1.首先让你的程序支持SD卡上安装必须具备设置APILevel至少为8，即androidmanifest.xml的中android:minSdkVersion至少为8这样你的APK最终运行时兼容的固件只有2.2了，同时在androidmanifest.xml文件的根节点中必须加入android:installLocation这个属性，类似代码如下:

<manifestxmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"

android:installLocation="preferExternal"

...>

2.android:installLocation的值主要有preferExternal、auto和internalOnly这三个选项，通常我们设置为preferExternal可以优先推荐应用安装到SD卡上，当然最终用户可以选择为内部的ROM存储上，如果外部存储已满，Android内部也会安装到内部存储上，auto将会根据存储空间自适应，当然还有一些应用可能会有特殊的目的，他们一般必须安装在内部存储才能可靠运行，设置为internalOnly比较合适，主要体现在：

Services服务

AlarmServices闹铃提醒服务

InputMethodEngines输入法引擎

LiveWallpapers活动壁纸

LiveFolders活动文件夹

AppWidgetsWidget

AccountManagers账户管理

SyncAdapters同步适配器

DeviceAdministrators设备管理器

那么哪些应用适合安装在SD卡中呢?Android开发网建议一些占用资源比较大的游戏，比如大于3MB的单个文件，不需要长期驻留内存的应用，不具备提醒和实时监控的应用一般放到SD卡上比较合适，不过目前想让你的应用装到SD卡上，必须设置APILevel至少为8以上，同时显示注明android:installLocation。

四、安装sd卡上的apk

把APK安装包保存在SD卡中，从手机里访问SD卡中的APK安装包，点击就可以启动安装界面，系统应用Packageinstaller.apk处理这种方式下的安装及卸载。

PackageInstallerActivity负责解析包，判断是否是可用的Apk文件

创建临时安装文件/data/data/com.android.packageinstaller/files/ApiDemos.apk

并启动安装确认界面startInstallConfirm，列出解析得到的该应用基本信息。如果手机上已安装有同名应用，则需要用户确认是否要替换安装。

确认安装后，启动InstallAppProgress，调用安装接口完成安装。

pm.installPackage(mPackageURI,observer,installFlags);

五、其他

data/system/packages.xml文件中，保存了手机上所有已安装应用的基本信息，如安装路径，申请的permission等信息。

参考网址：

http://topic.csdn.net/u/20110410/23/43571cfa-87b2-4e36-880c-1fa499ba32b0.html

PackageInstaller原理简述

http://www.dayoo.com/roll/201009/25/10000307_103589200.htm

在Android2.2上设置程序默认安装SD卡

http://www.cnblogs.com/wisekingokok/archive/2011/08/26/2154505.html

让Android应用程序支持安装到SD卡（APP2SD）

http://www.61ic.com/Mobile/Android/201106/35012.html

AndroidAPK安装到SD卡

http://www.ylmf.net/android/tips/2011012421766.html

Android软件从手机内存转移到存储卡

http://www.cnblogs.com/youxilua/archive/2011/11/25/2263825.html

androidHandler机制研究学习笔记

filelist:

1Pm.java(frameworks\base\cmds\pm\src\com\android\commands\pm):2

2PackageManagerService.java(frameworks\base\services\java\com\android\server)

3Pm.java(frameworks\base\cmds\pm\src\com\android\commands\pm)

4PackageManager.java(frameworks\base\core\java\android\content\pm)

5SearchResults

6Handler.java(frameworks\base\core\java\android\os)

7MountService.java(frameworks\base\services\java\com\android\server)

8Message.java(frameworks\base\core\java\android\os)

9HandlerThread.java(frameworks\base\core\java\android\os)

0ServiceConnection.java(frameworks\base\core\java\android\content)

AProcess.java(frameworks\base\core\java\android\os)

BContext.java(frameworks\base\core\java\android\content)

CInstallAppProgress.java(packages\apps\packageinstaller\src\com\android\packageinstaller)

DInstaller.java(frameworks\base\services\java\com\android\server)

EInstaller.java(frameworks\base\services\java\com\android\server):2

FLocalSocket.java(frameworks\base\core\java\android\net)

GLocalSocketImpl.java(frameworks\base\core\java\android\net)

HLocalSocketAddress.java(frameworks\base\core\java\android\net)

IPackageParser.java(frameworks\base\core\java\android\content\pm)

JSystem.java(libcore\luni\src\main\java\java\lang)

KEnvironment.java(frameworks\base\core\java\android\os)

LFile.java(libcore\luni\src\main\java\java\io)

MServiceManager.java(frameworks\base\core\java\android\os)

NServiceManager.java(frameworks\base\tools\layoutlib\bridge\src\android\os)

OSystemServer.java(frameworks\base\services\java\com\android\server)

PActivityManagerService.java(frameworks\base\services\java\com\android\server\am)

QPackageHelper.java(frameworks\base\core\java\com\android\internal\content)

RPackageManagerTests.java(frameworks\base\core\tests\coretests\src\android\content\pm)

SSettings.java(frameworks\base\core\java\android\provider)

TApplicationSettings.java(packages\apps\settings\src\com\android\settings)

UDatabaseHelper.java(frameworks\base\packages\settingsprovider\src\com\android\providers\settings)

VPackageManagerHostTestUtils.java(frameworks\base\core\tests\hosttests\src\android\content\pm)

WFileObserver.java(frameworks\base\core\java\android\os)