APK 安装过程 及 原理 详解

APK为AndroidPackage的缩写

Android应用安装有如下四种方式：

1.系统应用安装――开机时完成，没有安装界面

2.网络下载应用安装――通过market应用完成，没有安装界面

3.ADB工具安装――没有安装界面。

4.第三方应用安装――通过SD卡里的APK文件安装，有安装界面，由 packageinstaller.apk 应用处理安装及卸载。

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应用安装涉及到如下几个目录：        

system/app ---------------系统自带的应用程序，获得adb root权限才能删除

data/app  ---------------用户程序安装的目录。用户 安装时把apk文件 复制 到此目录
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)

安装过程：

复制APK安装包到data/app目录下，解压并扫描安装包，把dex文件(Dalvik字节码)保存到dalvik-cache目录，并data/data目录下创建对应的应用数据目录。

卸载过程：

删除 安装过程中在上述三个目录下创建的文件及目录。

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安装应用的过程解析

一.开机安装 
PackageManagerService处理各种 应用的安装，卸载，管理等工作，开机时 由systemServer启动此服务

(源文件路径：android\frameworks\base\services\java\com\android\server\PackageManagerService.java)

PackageManagerService服务 启动的流程：

1.首先 扫描安装“system\framework”目录下的jar包

 // Find base frameworks (resource packages without code).

            mFrameworkInstallObserver = new AppDirObserver(

                mFrameworkDir.getPath(), OBSERVER_EVENTS, true);

            mFrameworkInstallObserver.startWatching();

            scanDirLI(mFrameworkDir, PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM

                    | PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM_DIR,

                    scanMode | SCAN_NO_DEX, 0);

2.扫描 安装系统system/app的应用程序

  // Collect all system packages.

            mSystemAppDir = new File(Environment.getRootDirectory(), "app");

            mSystemInstallObserver = new AppDirObserver(

                mSystemAppDir.getPath(), OBSERVER_EVENTS, true);

            mSystemInstallObserver.startWatching();

            scanDirLI(mSystemAppDir, PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM

                    | PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM_DIR, scanMode, 0);

3.制造商的目录下/vendor/app应用包

 // Collect all vendor packages.

            mVendorAppDir = new File("/vendor/app");

            mVendorInstallObserver = new AppDirObserver(

                mVendorAppDir.getPath(), OBSERVER_EVENTS, true);

            mVendorInstallObserver.startWatching();

            scanDirLI(mVendorAppDir, PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM

                    | PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM_DIR, scanMode, 0);

4.扫描“data\app”目录，即用户安装的第三方应用

scanDirLI(mAppInstallDir, 0, scanMode, 0);

5.扫描" data\app-private"目录，即安装DRM保护的APK文件（一个受保护的歌曲或受保 护的视频是使用 DRM 保护的文件）

scanDirLI(mDrmAppPrivateInstallDir, PackageParser.PARSE_FORWARD_LOCK,

                    scanMode, 0);

扫描方法的代码清单

private void scanDirLI(File dir, int flags, int scanMode, long currentTime) {

        String[] files = dir.list();

        if (files == null) {

            Log.d(TAG, "No files in app dir " + dir);

            return;

        }

        if (false) {

            Log.d(TAG, "Scanning app dir " + dir);

        }

        int i;

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

            File file = new File(dir, files[i]);

            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);

            // Don't mess around with apps in system partition.

            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();

            }

        }

    }

并且从该扫描方法中可以看出调用了scanPackageLI（）

private PackageParser.Package scanPackageLI(File scanFile,

int parseFlags, int scanMode, long currentTime)

跟踪scanPackageLI（）方法后发现，程序经过很多次的if else 的筛选，最后判定 可以安装apk后，调用了 mInstaller.install

if (mInstaller != null) {

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

                    if(ret < 0) {

                        // Error from installer

                        mLastScanError =    PackageManager.INSTALL_FAILED_INSUFFICIENT_STORAGE;

                        return null;

                    }

                }

mInstaller.install（）  通过    

  LocalSocketAddress address = new LocalSocketAddress(

                "installd", LocalSocketAddress.Namespace.RESERVED);

指挥installd在C语言的文件中完成工作

PackageManagerService小节 ：

1)从apk, xml中载入pacakge信息, 存储到内部成员变量中, 用于后面的查找. 关键的方法是scanPackageLI().
2)各种查询操作, 包括query Intent操作.
3)install package和delete package的操作. 还有后面的关键方法是installPackageLI().

二、从网络上下载应用：

下载完成后，会自动调用Packagemanager的安装方法installPackage（）

   /* Called when a downloaded package installation has been confirmed by the user */

    由英文注释可见PackageManagerService 类的installPackage（）函数为 安装程序 的入口。

 public void installPackage(

            final Uri packageURI, final IPackageInstallObserver observer, final int flags,

            final String installerPackageName) {

        mContext.enforceCallingOrSelfPermission(

                android.Manifest.permission.INSTALL_PACKAGES, null);

        Message msg = mHandler.obtainMessage(INIT_COPY);

        msg.obj = new InstallParams(packageURI, observer, flags,

                installerPackageName);

        mHandler.sendMessage(msg);

    }

其中是通过PackageHandler的实例mhandler.sendMessage（msg）把信息发给继承Handler的类HandleMessage()方法

class PackageHandler extends Handler{

                 

*****************省略若干********************

         public void handleMessage(Message msg) {

            try {

                doHandleMessage(msg);

            } finally {

                Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);

            }

        }

   ******************省略若干**********************

 }

把信息发给doHandleMessage()方法,方法中用switch（）语句进行判定传来Message

 void doHandleMessage(Message msg) {

            switch (msg.what) {

           

                case INIT_COPY: {

                    if (DEBUG_SD_INSTALL) Log.i(TAG, "init_copy");

                    HandlerParams params = (HandlerParams) msg.obj;

                    int idx = mPendingInstalls.size();

                    if (DEBUG_SD_INSTALL) Log.i(TAG, "idx=" + idx);

                    // If a bind was already initiated we dont really

                    // need to do anything. The pending install

                    // will be processed later on.

                    if (!mBound) {

                        // If this is the only one pending we might

                        // have to bind to the service again.

                        if (!connectToService()) {

                            Slog.e(TAG, "Failed to bind to media container service");

                            params.serviceError();

                            return;

                        } else {

                            // Once we bind to the service, the first

                            // pending request will be processed.

                            mPendingInstalls.add(idx, params);

                        }

                    } else {

                        mPendingInstalls.add(idx, params);

                        // Already bound to the service. Just make

                        // sure we trigger off processing the first request.

                        if (idx == 0) {

                            mHandler.sendEmptyMessage(MCS_BOUND);

                        }

                    }

                    break;

                }

                case MCS_BOUND: {

                    if (DEBUG_SD_INSTALL) Log.i(TAG, "mcs_bound");

                    if (msg.obj != null) {

                        mContainerService = (IMediaContainerService) msg.obj;

                    }

                    if (mContainerService == null) {

                        // Something seriously wrong. Bail out

                        Slog.e(TAG, "Cannot bind to media container service");

                        for (HandlerParams params : mPendingInstalls) {

                            mPendingInstalls.remove(0);

                            // Indicate service bind error

                            params.serviceError();

                        }

                        mPendingInstalls.clear();

                    } else if (mPendingInstalls.size() > 0) {

                        HandlerParams params = mPendingInstalls.get(0);

                        if (params != null) {

                            params.startCopy();

                        }

                    } else {

                        // Should never happen ideally.

                        Slog.w(TAG, "Empty queue");

                    }

                    break;

                }

            ****************省略若干**********************

}

}             

public final boolean sendMessage (Message msg)

public final boolean sendEmptyMessage (int what)

两者参数有别。

然后调用抽象类HandlerParams中的一个startCopy（）方法

abstract class HandlerParams {

final void startCopy() {

   ***************若干if语句判定否这打回handler消息*******

handleReturnCode();

}
}

handleReturnCode（）复写了两次其中有一次是删除时要调用的，只列出安装调用的一个方法

 @Override

        void handleReturnCode() {

            // If mArgs is null, then MCS couldn't be reached. When it

            // reconnects, it will try again to install. At that point, this

            // will succeed.

            if (mArgs != null) {

                processPendingInstall(mArgs, mRet);

            }

        }

这时可以清楚的看见 processPendingInstall（）被调用。

其中run（）方法如下

run(){

synchronized (mInstallLock) {

                        ************省略*****************

                        installPackageLI(args, true, res);

                   

 }

}

instaPacakgeLI（）args,res参数分析

-----------------------------------------------------------------------------------------

//InstallArgs 是在PackageService定义的static abstract class InstallArgs 静态抽象类。

static abstract class InstallArgs {

*********************************************************************

其中定义了flag标志，packageURL，创建文件，拷贝apk，修改包名称，

                    还有一些删除文件的清理，释放存储函数。

    *********************************************************************

}

  class PackageInstalledInfo {

        String name;

        int uid;

        PackageParser.Package pkg;

        int returnCode;

        PackageRemovedInfo removedInfo;

 }

-----------------------------------------------------------------------------------------

private void installPackageLI(InstallArgs args, boolean newInstall, PackageInstalledInfo res) { int pFlags = args.flags; String installerPackageName = args.installerPackageName; File tmpPackageFile = new File(args.getCodePath()); boolean forwardLocked = ((pFlags & PackageManager.INSTALL_FORWARD_LOCK) != 0); boolean onSd = ((pFlags & PackageManager.INSTALL_EXTERNAL) != 0); boolean replace = false; int scanMode = (onSd ? 0 : SCAN_MONITOR) | SCAN_FORCE_DEX | SCAN_UPDATE_SIGNATURE | (newInstall ? SCAN_NEW_INSTALL : 0); // Result object to be returned res.returnCode = PackageManager.INSTALL_SUCCEEDED; // Retrieve PackageSettings and parse package int parseFlags = PackageParser.PARSE_CHATTY | (forwardLocked ? PackageParser.PARSE_FORWARD_LOCK : 0) | (onSd ? PackageParser.PARSE_ON_SDCARD : 0); parseFlags |= mDefParseFlags; PackageParser pp = new PackageParser(tmpPackageFile.getPath()); pp.setSeparateProcesses(mSeparateProcesses); final PackageParser.Package pkg = pp.parsePackage(tmpPackageFile, null, mMetrics, parseFlags); if (pkg == null) { res.returnCode = pp.getParseError(); return; } String pkgName = res.name = pkg.packageName; if ((pkg.applicationInfo.flags&ApplicationInfo.FLAG_TEST_ONLY) != 0) { if ((pFlags&PackageManager.INSTALL_ALLOW_TEST) == 0) { res.returnCode = PackageManager.INSTALL_FAILED_TEST_ONLY; return; } } if (GET_CERTIFICATES && !pp.collectCertificates(pkg, parseFlags)) { res.returnCode = pp.getParseError(); return; } // Get rid of all references to package scan path via parser. pp = null; String oldCodePath = null; boolean systemApp = false; synchronized (mPackages) { // Check if installing already existing package if ((pFlags&PackageManager.INSTALL_REPLACE_EXISTING) != 0) { String oldName = mSettings.mRenamedPackages.get(pkgName); if (pkg.mOriginalPackages != null && pkg.mOriginalPackages.contains(oldName) && mPackages.containsKey(oldName)) { // This package is derived from an original package, // and this device has been updating from that original // name. We must continue using the original name, so // rename the new package here. pkg.setPackageName(oldName); pkgName = pkg.packageName; replace = true; } else if (mPackages.containsKey(pkgName)) { // This package, under its official name, already exists // on the device; we should replace it. replace = true; } } PackageSetting ps = mSettings.mPackages.get(pkgName); if (ps != null) { oldCodePath = mSettings.mPackages.get(pkgName).codePathString; if (ps.pkg != null && ps.pkg.applicationInfo != null) { systemApp = (ps.pkg.applicationInfo.flags & ApplicationInfo.FLAG_SYSTEM) != 0; } } } if (systemApp && onSd) { // Disable updates to system apps on sdcard Slog.w(TAG, "Cannot install updates to system apps on sdcard"); res.returnCode = PackageManager.INSTALL_FAILED_INVALID_INSTALL_LOCATION; return; } if (!args.doRename(res.returnCode, pkgName, oldCodePath)) { res.returnCode = PackageManager.INSTALL_FAILED_INSUFFICIENT_STORAGE; return; } // Set application objects path explicitly after the rename setApplicationInfoPaths(pkg, args.getCodePath(), args.getResourcePath()); pkg.applicationInfo.nativeLibraryDir = args.getNativeLibraryPath(); if (replace) { replacePackageLI(pkg, parseFlags, scanMode, installerPackageName, res); } else { installNewPackageLI(pkg, parseFlags, scanMode, installerPackageName,res); } }

最后判断 如果以前 不存在 那么调用installNewPackageLI(）

private void installNewPackageLI(PackageParser.Package pkg, int parseFlags,int scanMode, String installerPackageName, PackageInstalledInfo res) { ***********************省略若干************************************************* PackageParser.Package newPackage = scanPackageLI(pkg, parseFlags, scanMode, System.currentTimeMillis()); ***********************省略若干************************************************** }

最后终于 回到了和 开机安装 一样的地方. 与开机方式安装 调用统一方法。

三、从ADB工具安装 

其 入口函数 源文件为pm.java 

(源文件路径：android\frameworks\base\cmds\pm\src\com\android\commands\pm\Pm.java)

其中\system\framework\pm.jar 包管理库

包管理脚本 \system\bin\pm 解析

Pm.java 文件里的 showUsage就是使用方法

private static void showUsage() { System.err.println("usage: pm [list|path|install|uninstall]"); System.err.println(" pm list packages [-f]"); System.err.println(" pm list permission-groups"); System.err.println(" pm list permissions [-g] [-f] [-d] [-u] [GROUP]"); System.err.println(" pm list instrumentation [-f] [TARGET-PACKAGE]"); System.err.println(" pm list features"); System.err.println(" pm path PACKAGE"); System.err.println(" pm install [-l] [-r] [-t] [-i INSTALLER_PACKAGE_NAME] [-s] [-f] PATH"); System.err.println(" pm uninstall [-k] PACKAGE"); System.err.println(" pm enable PACKAGE_OR_COMPONENT"); System.err.println(" pm disable PACKAGE_OR_COMPONENT"); System.err.println(" pm setInstallLocation [0/auto] [1/internal] [2/external]"); **********************省略************************** }

安装时候 会调用 runInstall（）方法

private void runInstall() { int installFlags = 0; String installerPackageName = null; String opt; while ((opt=nextOption()) != null) { if (opt.equals("-l")) { installFlags |= PackageManager.INSTALL_FORWARD_LOCK; } else if (opt.equals("-r")) { installFlags |= PackageManager.INSTALL_REPLACE_EXISTING; } else if (opt.equals("-i")) { installerPackageName = nextOptionData(); if (installerPackageName == null) { System.err.println("Error: no value specified for -i"); showUsage(); return; } } else if (opt.equals("-t")) { installFlags |= PackageManager.INSTALL_ALLOW_TEST; } else if (opt.equals("-s")) { // Override if -s option is specified. installFlags |= PackageManager.INSTALL_EXTERNAL; } else if (opt.equals("-f")) { // Override if -s option is specified. installFlags |= PackageManager.INSTALL_INTERNAL; } else { System.err.println("Error: Unknown option: " + opt); showUsage(); return; } } String apkFilePath = nextArg(); System.err.println("\tpkg: " + apkFilePath); if (apkFilePath == null) { System.err.println("Error: no package specified"); showUsage(); return; } PackageInstallObserver obs = new PackageInstallObserver(); try { mPm.installPackage(Uri.fromFile(new File(apkFilePath)), obs, installFlags, installerPackageName); synchronized (obs) { while (!obs.finished) { try { obs.wait(); } catch (InterruptedException e) { } } if (obs.result == PackageManager.INSTALL_SUCCEEDED) { System.out.println("Success"); } else { System.err.println("Failure [" + installFailureToString(obs.result) + "]"); } } } catch (RemoteException e) { System.err.println(e.toString()); System.err.println(PM_NOT_RUNNING_ERR); } }

其中  

PackageInstallObserver obs = new PackageInstallObserver(); 

            mPm.installPackage(Uri.fromFile(new File(apkFilePath)), obs, installFlags,

                    installerPackageName);

如果 安装成功

obs.result == PackageManager.INSTALL_SUCCEEDED)

又因为有

IPackageManage mPm；

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

Stub是接口IPackageManage的静态抽象类，asInterface是返回IPackageManager代理的静态方法。

因为class PackageManagerService extends IPackageManager.Stub

所以mPm.installPackage 调用 

    /* Called when a downloaded package installation has been confirmed by the user */

    public void installPackage(

            final Uri packageURI, final IPackageInstallObserver observer, final int flags,final String installerPackageName) 

这样  最后 就是 相当于 调用  从网络下载安装的 入口了。

四,从SD卡安装

系统调用 PackageInstallerActivity.java

源码路径：android/packages/apps/PackageInstaller/src/com/android/packageinstaller/PackageInstallerActivity.java

进入这个Activity会判断信息是否有错，然后调用

      private void initiateInstall() 判断 是否 曾经有过 同名包的安装，或者包已经安装

通过后 执行private void startInstallConfirm() 点击OK按钮后经过一系列的安装信息的判断 Intent跳转到

public class InstallAppProgress extends Activity implements View.OnClickListener, OnCancelListener public void onCreate(Bundle icicle) { super.onCreate(icicle); Intent intent = getIntent(); mAppInfo = intent.getParcelableExtra(PackageUtil.INTENT_ATTR_APPLICATION_INFO); mPackageURI = intent.getData(); initView(); }

方法中调用了initView（）方法

public void initView() { requestWindowFeature(Window.FEATURE_NO_TITLE); setContentView(R.layout.op_progress); int installFlags = 0; PackageManager pm = getPackageManager(); try { PackageInfo pi = pm.getPackageInfo(mAppInfo.packageName, PackageManager.GET_UNINSTALLED_PACKAGES); if(pi != null) { installFlags |= PackageManager.INSTALL_REPLACE_EXISTING; } } catch (NameNotFoundException e) { } if((installFlags & PackageManager.INSTALL_REPLACE_EXISTING )!= 0) { Log.w(TAG, "Replacing package:" + mAppInfo.packageName); } PackageUtil.AppSnippet as = PackageUtil.getAppSnippet(this, mAppInfo, mPackageURI); mLabel = as.label; PackageUtil.initSnippetForNewApp(this, as, R.id.app_snippet); mStatusTextView = (TextView)findViewById(R.id.center_text); mStatusTextView.setText(R.string.installing); mProgressBar = (ProgressBar) findViewById(R.id.progress_bar); mProgressBar.setIndeterminate(true); // Hide button till progress is being displayed mOkPanel = (View)findViewById(R.id.buttons_panel); mDoneButton = (Button)findViewById(R.id.done_button); mLaunchButton = (Button)findViewById(R.id.launch_button); mOkPanel.setVisibility(View.INVISIBLE); String installerPackageName = getIntent().getStringExtra( Intent.EXTRA_INSTALLER_PACKAGE_NAME); PackageInstallObserver observer = new PackageInstallObserver(); pm.installPackage(mPackageURI, observer, installFlags, installerPackageName); }

方法最后 我们可以看到 再次调用安装接口 完成安装，相当于 又 调用了 网络安装。

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总结：

1.系统应用安装――开机时完成

2.网络下载应用安装――最后 会 调用  系统应用安装 的 scanPackageLI 接口；

3.ADB工具安装――最后 会 调用   网络下载应用安装 的installPackage 接口，从而 相当于 走的 还是系统应用安装 的 路径；

4.第三方应用安装――由 packageinstaller.apk 应用处理安装及卸载，最后也会 调用   网络下载应用安装 的installPackage 接口，从而 相当于 走的 还是系统应用安装 的 路径。