Android Framework权限篇之AppOps机制

概述

在前面Android Framework权限篇三之后台定位权限源码分析这篇文章中介绍到了AppOps机制的一个重要功能是track，举的具体例子是和电量耗电相关的定位权限，限制应用退到后台之后访问位置。这篇文章继续展开讲AppOps的access control

            /**
             * App-ops are used for two purposes: Access control and tracking.
             *
             * <p>App-ops cover a wide variety of functionality from helping with runtime permissions access
             * control and tracking to battery consumption tracking.

WRITE_SETTINGS权限

首先，我们看下WRITE_SETTINGS这个权限，平时如果三方应用需要申请此权限的时候需要如下操作：

if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.M) {
    if (!Settings.System.canWrite(MainActivity.this)) {
        Intent intent = new Intent(android.provider.Settings.ACTION_MANAGE_WRITE_SETTINGS);
        intent.setData(Uri.parse("package:" + getPackageName()));
        //启动指定Action的权限管理应用的弹窗Activity
        startActivity(intent);
    } else {
        //如有该权限可以直接设置屏幕亮度
        setLight();
    }
}

然后就会出现如上弹窗选择，这里的权限申请流程和之前的runtime运行时权限不一样，走的是Appops检查机制。首先看下这个权限在framework中的定义，可以看到是signature|appop级别的；

1. signature级别表示有系统platform系统签名的应用如果声明会默认授权
2. appops级别表示可以通过appops机制授权也就是上面的弹窗授权方式

    /framework/base/core/res/AndroidManifest.xml
    <permission android:name="android.permission.WRITE_SETTINGS"
        android:label="@string/permlab_writeSettings"
        android:description="@string/permdesc_writeSettings"
        android:protectionLevel="signature|preinstalled|appop|pre23" />

这里从Settings.System.canWrite()往下看源码是如何做检查的？这里往下会走到isCallingPackageAllowedToPerformAppOpsProtectedOperation()

public static boolean isCallingPackageAllowedToPerformAppOpsProtectedOperation(Context context,int uid, String callingPackage, boolean throwException, int appOpsOpCode, String[]
permissions, boolean makeNote) {
    if (callingPackage == null) {
        return false;
    }
    //1.获取AppOpsManager
    AppOpsManager appOpsMgr = (AppOpsManager)context.getSystemService(Context.APP_OPS_SERVICE);
    int mode = AppOpsManager.MODE_DEFAULT;
    //2.检查AppOpsManager.OP_WRITE_SETTINGS权限授权值
    if (makeNote) {
        mode = appOpsMgr.noteOpNoThrow(appOpsOpCode, uid, callingPackage);
    } else {
        mode = appOpsMgr.checkOpNoThrow(appOpsOpCode, uid, callingPackage);
    }
    //3.根据授权值返回结果
    switch (mode) {
        case AppOpsManager.MODE_ALLOWED:
            return true;
        case AppOpsManager.MODE_DEFAULT:
            for (String permission : permissions) {
                if (context.checkCallingOrSelfPermission(permission) == PackageManager.PERMISSION_GRANTED) {
                    return true;
                }
            }
        default:
            // this is for all other cases trickled down here...
            if (!throwException) {
                return false;
            }
    }

整体流程如下；这里补充下，检查mode值时，这里WRITE_SETTINGS权限在AppOps中的默认值是MODE_DEFAULT；此时再进一步通过context.checkCallingOrSelfPermission(permission) == PackageManager.PERMISSION_GRANTED检查，如果是系统platform签名应用signature权限会默认授权，返回true，如果是三方应用则返回false;

Appops实现

权限状态值

/frameworks/base/core/java/android/app/AppOpsManager.java

//允许
public static final int MODE_ALLOWED = 0;
//拒绝
public static final int MODE_IGNORED = 1;
//拒绝并抛出异常
public static final int MODE_ERRORED = 2;
//default模式，会进一步check权限，如上面的"修改系统设置"权限
public static final int MODE_DEFAULT = 3;
//前台模式，主要是后台位置权限使用，可以结合第三篇权限文章食用，有例子用到
public static final int MODE_FOREGROUND = 4;

权限定义值

这里关于appops权限定义的官方介绍是每个runtime permission权限值都会有对应的app op值对应；如下就是罗列了各个权限op对应的值；

<h3>Runtime permissions and app-ops</h3>

<p>Each platform defined runtime permission (beside background modifiers) has an associated app
op which is used for tracking but also to allow for silent failures.

public static final int OP_COARSE_LOCATION = 0;
/** @hide Access to fine location information. */
@UnsupportedAppUsage
public static final int OP_FINE_LOCATION = 1;
/** @hide Causing GPS to run. */
@UnsupportedAppUsage
public static final int OP_GPS = 2;
/** @hide */
@UnsupportedAppUsage
public static final int OP_VIBRATE = 3;
/** @hide */
@UnsupportedAppUsage
public static final int OP_READ_CONTACTS = 4;
/** @hide */
@UnsupportedAppUsage
public static final int OP_WRITE_CONTACTS = 5;
....

数据结构

AppOpsService.java中通过SparseArray<UidState> mUidStates来维护状态，key值为uid，value值为对应的UidState，相关类基本结构如下：

对应的持久化文件位置是在/data/system/appops.xml 文件内容如下：

• uid标签 用于记录和 uid 相关的限制信息；
• pkg标签 用于记录和具体应用的限制信息；
• pkg标签下的uid标签的n ：表示pkg所属的uid
• pkg标签下的uid标签的p：表示是否是privileged应用
• n：表示权限值
• m：表示权限的授权值
• st：标签下的是对应的权限的拒绝时间，允许时间，持续使用时间等

<?xml version='1.0' encoding='utf-8' standalone='yes' ?>
<app-ops>
<uid n="10210">
<op n="0" m="1" />
<op n="87" m="0" />
</uid>
...
<pkg n="com.android.recentspsp">
<uid n="1000" p="true">
<op n="3">
<st n="214748364801" t="1606363097865" d="50" pu="0" />
</op>
</uid>
</pkg>
...

通过如下adb命令可以看到相应的信息

adb shell dumpsys appops

如这里的COARSE_LOCATION 在 2020-11-23 11:24:50.018 时 检查权限是允许的

关于AppOpsManager中也有一些重要的变量和方法整理如下：这里面有一个sOpDefaultMode数组，表示每个权限op都有对应的默认授权mode值

Appops api

appops调用主要是通过AppOpsManager提供的api方法进行操作：

1. 检查权限：AppOpsManager.checkOp()最终会调用到AppOpsService.checkOperationUnchecked():

private @Mode int checkOperationUnchecked(int code, int uid, @NonNull String packageName,boolean raw) {
    ...
        //1. 获取对应权限的op值
        code = AppOpsManager.opToSwitch(code);
        //2. 获取uid对应的UidState
        UidState uidState = getUidStateLocked(uid, false);
        //3. 如果在uid标签下有对应的值则直接返回，android10这里的raw为false(主要增加前后台判断)
        if (uidState != null && uidState.opModes != null
                && uidState.opModes.indexOfKey(code) >= 0) {
            final int rawMode = uidState.opModes.get(code);
            return raw ? rawMode : uidState.evalMode(code, rawMode);
        }
        //4. 如果没有从uid标签下没有取到值，则会从pkg标签下取pkg对应的Op
        Op op = getOpLocked(code, uid, packageName, false, false);
        //5 如果也取不到的话，则直接返回该权限的默认状态值
        if (op == null) {
            return AppOpsManager.opToDefaultMode(code);
        }
        return raw ? op.mode : op.evalMode();
    }
}

2. 检查权限并记录：AppOpsManager.noteOp()最终会调用到AppOpsService.noteOperationUnchecked():

final Ops ops = getOpsRawLocked(uid, packageName, isPrivileged, true /* edit */);
...
final Op op = getOpLocked(ops, code, true);
...
final UidState uidState = ops.uidState;
...
final int switchCode = AppOpsManager.opToSwitch(code);
...
//1. 如果uid标签下有对应的值则读取
if (uidState.opModes != null && uidState.opModes.indexOfKey(switchCode) >= 0) {
    final int uidMode = uidState.evalMode(code, uidState.opModes.get(switchCode));
    //1.1 如果拒绝的话，则直接返回，并且更新拒绝时间
    if (uidMode != AppOpsManager.MODE_ALLOWED) {
       ...
       op.rejected(System.currentTimeMillis(), proxyUid, proxyPackageName,
                uidState.state, flags);
        mHistoricalRegistry.incrementOpRejected(code, uid, packageName,
                uidState.state, flags);
        scheduleOpNotedIfNeededLocked(code, uid, packageName, uidMode);
        return uidMode;
    }
} else {
//2. uid标签下无的话从pkg标签下读取
    final Op switchOp = switchCode != code ? getOpLocked(ops, switchCode, true) : op;
    final int mode = switchOp.evalMode();
    //2.2 如果拒绝的话，同样直接返回，并更新拒绝时间
    if (switchOp.mode != AppOpsManager.MODE_ALLOWED) {
        ...
        op.rejected(System.currentTimeMillis(), proxyUid, proxyPackageName,
                uidState.state, flags);
        mHistoricalRegistry.incrementOpRejected(code, uid, packageName,
                uidState.state, flags);
        scheduleOpNotedIfNeededLocked(code, uid, packageName, mode);
        return mode;
    }
}
//3. 走到这里则为允许，并且更新允许时间
op.accessed(System.currentTimeMillis(), proxyUid, proxyPackageName,
        uidState.state, flags);
mHistoricalRegistry.incrementOpAccessedCount(op.op, uid, packageName,
        uidState.state, flags);
scheduleOpNotedIfNeededLocked(code, uid, packageName,
        AppOpsManager.MODE_ALLOWED);
return AppOpsManager.MODE_ALLOWED;
   }
}

3. 设置权限值：AppOpsService.setUidMode()

public void setUidMode(int code, int uid, int mode) {
  final int defaultMode = AppOpsManager.opToDefaultMode(code);
  UidState uidState = getUidStateLocked(uid, false);
  if (uidState == null) {
      if (mode == defaultMode) {
          return;
      }
      uidState = new UidState(uid);
      uidState.opModes = new SparseIntArray();
      uidState.opModes.put(code, mode);
      mUidStates.put(uid, uidState);
      scheduleWriteLocked();
  } else if (uidState.opModes == null) {
      if (mode != defaultMode) {
          uidState.opModes = new SparseIntArray();
          uidState.opModes.put(code, mode);
          scheduleWriteLocked();
      }
  } else {
      if (uidState.opModes.indexOfKey(code) >= 0 && uidState.opModes.get(code) == mode) {
          return;
      }
      if (mode == defaultMode) {
          uidState.opModes.delete(code);
          if (uidState.opModes.size() <= 0) {
              uidState.opModes = null;
          }
      } else {
          uidState.opModes.put(code, mode);
      }
      scheduleWriteLocked();
  }
  uidState.evalForegroundOps(mOpModeWatchers);

4. 监听权限变化: 如以下是监听悬浮窗权限状态变化；悬浮窗权限类似如上的修改系统设置权限，声明的级别也是appops权限，这里添加的监听表示如果开关了权限，需要更新app状态，有可能app悬浮窗正在使用。

/frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowManagerService.java

mAppOps = (AppOpsManager)context.getSystemService(Context.APP_OPS_SERVICE);
AppOpsManager.OnOpChangedInternalListener opListener =
        new AppOpsManager.OnOpChangedInternalListener() {
            @Override public void onOpChanged(int op, String packageName) {
                updateAppOpsState();
            }
        };
mAppOps.startWatchingMode(OP_SYSTEM_ALERT_WINDOW, null, opListener);

<permission android:name="android.permission.SYSTEM_ALERT_WINDOW"
        android:label="@string/permlab_systemAlertWindow"
        android:description="@string/permdesc_systemAlertWindow"
        android:protectionLevel="signature|preinstalled|appop|pre23|development" />

最后

如何学习Framework？

由于许多Android开发者日常工作主要集中在业务层面，大量时间用于编写基础代码、应用现成框架，导致对底层技术如Framework、Handler源码、Binder机制等了解不足，仅停留在表面认知阶段。

为此，为了帮助广大开发者弥补这一短板，特此准备了一份详尽的Android Framework内核源码知识体系图解，以及配套的《Android Framework源码开发解析》学习笔记，旨在引导大家系统性地攻克Android Framework领域的核心技术，从而提升自身的竞争力，从容应对金三银四的求职挑战。

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《Android Framework源码开发揭秘》

第一章 系统启动流程分析

• 第一节 Android启动概括
• 第二节 init.rc解析
• 第三节 Zygote
• 第四节 面试题
  

第二章 跨进程通信IPC解析

• 第一节 Service还可以这么理解
• 第二节 Binder基础
• 第三节 Binder应用
• 第四节 AIDL应用（上）
• 第五节 AIDL应用（下）
• 第六节 Messenger原理及应用
• 第七节 服务端回调
• 第八节 获取服务（IBinder）
• 第九节 Binder面试题全解析
  

第三章 Handler源码解析

• 第一节 源码分析
• 第二节 难点问题
• 第三节 Handler常问面试题

第四章 AMS源码解析

• 第一节 引言
• 第二节 Android架构
• 第三节 通信方式
• 第四节 系统启动系列
• 第五节 AMS
• 第六节 AMS面试题解析

第五章 WMS源码解析

• 第一节 WMS与activity启动流程
• 第二节 WMS绘制原理
• 第三节 WMS角色与实例化过程
• 第四节 WMS工作原理

第六章 Surface源码解析

• 第一节 创建流程及软硬件绘制
• 第二节 双缓冲及Surface View解析
• 第三节 Android图形系统综述

第七章 基于Android12.0的SurfaceFlinger源码解析

• 第一节 应用建立和SurfaceFlinger的沟通桥梁
• 第二节 SurfaceFlinger的启动和消息队列处理机制
• 第三节 SurfaceFlinger之VSyns（上）
• 第四节 SurfaceFlinger之VSyns（中）
• 第五节 SurfaceFlinger之VSyns（下）

第八章 PKMS源码解析

• 第一节 PKMS调用方式
• 第二节 PKMS启动过程分析
• 第三节 APK的扫描
• 第四节 APK的安装
• 第五节 PKMS之权限扫描
• 第六节 静默安装
• 第七节 requestPermissions源码流程解析
• 第八节 PKMS面试题

第九章 InputManagerService源码解析

• 第一节 Android Input输入事件处理流程（1）
• 第二节 Android Input输入事件处理流程（2）
• 第三节 Android Input输入事件处理流程（3）

第十章 DisplayManagerService源码解析

• 第一节 DisplayManagerService启动
• 第二节 DisplayAdepter和DisplayDevice的创建
• 第三节 DMS部分亮灭屏流程
• 第四节 亮度调节
• 第五节 Proximity Sensor灭屏原理
• 第六节 Logical Display和Physical Display配置的更新

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最后 在Android开发市场饱和的大背景下，初级开发者只有通过对Android Framework进行全面而深入的学习与实践，才能有效提高自身的专业素养和技术能力，从而在职场竞争中找准定位，实现从量到质的飞跃，成为行业内的佼佼者。