Android PMS处理APK的复制
前言
在上一篇文章Android包管理机制之PackageInstaller安装APK中，我们学习了PackageInstaller是如何安装APK的，最后会将APK的信息交由PMS处理。那么PMS是如何处理的呢？主要是APK的复制和安装，由于公号文章字数的限制，这篇文章只能介绍 PMS处理APK的复制，APK安装过程会在后续文章讲解。
1.PackageHandler处理安装消息
APK的信息交由PMS后，PMS通过向PackageHandler发送消息来驱动APK的复制和安装工作。
先来查看PackageHandler处理安装消息的调用时序图。
接着上一篇文章的代码逻辑来查看PMS的installStage方法。
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/pm/PackageManagerService.java
void installStage(String packageName, File stagedDir, String stagedCid,
IPackageInstallObserver2 observer, PackageInstaller.SessionParams sessionParams,
String installerPackageName, int installerUid, UserHandle user,
Certificate[][] certificates) {
...
final Message msg = mHandler.obtainMessage(INIT_COPY);//1
final int installReason = fixUpInstallReason(installerPackageName, installerUid,
sessionParams.installReason);
final InstallParams params = new InstallParams(origin, null, observer,
sessionParams.installFlags, installerPackageName, sessionParams.volumeUuid,
verificationInfo, user, sessionParams.abiOverride,
sessionParams.grantedRuntimePermissions, certificates, installReason);//2
params.setTraceMethod("installStage").setTraceCookie(System.identityHashCode(params));
msg.obj = params;
...
mHandler.sendMessage(msg);//3
}
注释2处创建InstallParams，它对应于包的安装数据。注释1处创建了类型为INIT_COPY的消息，在注释3处将InstallParams通过消息发送出去。
1.1 对INIT_COPY的消息的处理
处理INIT_COPY类型的消息的代码如下所示。
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/pm/PackageManagerService.java#PackageHandler
void doHandleMessage(Message msg) {
switch (msg.what) {
case INIT_COPY: {
HandlerParams params = (HandlerParams) msg.obj;
int idx = mPendingInstalls.size();
if (DEBUG_INSTALL) Slog.i(TAG, "init_copy idx=" + idx + ": " + params);
//mBound用于标识是否绑定了服务，默认值为false
if (!mBound) {//1
Trace.asyncTraceBegin(TRACE_TAG_PACKAGE_MANAGER, "bindingMCS",
System.identityHashCode(mHandler));
//如果没有绑定服务，重新绑定，connectToService方法内部如果绑定成功会将mBound置为true
if (!connectToService()) {//2
Slog.e(TAG, "Failed to bind to media container service");
params.serviceError();
Trace.asyncTraceEnd(TRACE_TAG_PACKAGE_MANAGER, "bindingMCS",
System.identityHashCode(mHandler));
if (params.traceMethod != null) {
Trace.asyncTraceEnd(TRACE_TAG_PACKAGE_MANAGER, params.traceMethod,
params.traceCookie);
}
//绑定服务失败则return
return;
} else {
//绑定服务成功，将请求添加到ArrayList类型的mPendingInstalls中，等待处理
mPendingInstalls.add(idx, params);
}
} else {
//已经绑定服务
mPendingInstalls.add(idx, params);
if (idx == 0) {
mHandler.sendEmptyMessage(MCS_BOUND);//3
}
}
break;
}
....
}
}
}
PackageHandler继承自Handler，它被定义在PMS中，doHandleMessage方法用于处理各个类型的消息，来查看对INIT_COPY类型消息的处理。注释1处的mBound用于标识是否绑定了DefaultContainerService，默认值为false。DefaultContainerService是用于检查和复制可移动文件的服务，这是一个比较耗时的操作，因此DefaultContainerService没有和PMS运行在同一进程中，它运行在com.android.defcontainer进程，通过IMediaContainerService和PMS进行IPC通信，如下图所示。
注释2处的connectToService方法用来绑定DefaultContainerService，注释3处发送MCS_BOUND类型的消息，触发处理第一个安装请求。
查看注释2处的connectToService方法：
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/pm/PackageManagerService.java#PackageHandler
private boolean connectToService() {
if (DEBUG_SD_INSTALL) Log.i(TAG, "Trying to bind to" +
" DefaultContainerService");
Intent service = new Intent().setComponent(DEFAULT_CONTAINER_COMPONENT);
Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_DEFAULT);
if (mContext.bindServiceAsUser(service, mDefContainerConn,
Context.BIND_AUTO_CREATE, UserHandle.SYSTEM)) {//1
Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
mBound = true;//2
return true;
}
Process.setThreadPriority(Process.THREAD_PRIORITY_BACKGROUND);
return false;
}
注释2处如果绑定DefaultContainerService成功，mBound会置为ture 。注释1处的bindServiceAsUser方法会传入mDefContainerConn，bindServiceAsUser方法的处理逻辑和我们调用bindService是类似的，服务建立连接后，会调用onServiceConnected方法：
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/pm/PackageManagerService.java
class DefaultContainerConnection implements ServiceConnection {
public void onServiceConnected(ComponentName name, IBinder service) {
if (DEBUG_SD_INSTALL) Log.i(TAG, "onServiceConnected");
final IMediaContainerService imcs = IMediaContainerService.Stub
.asInterface(Binder.allowBlocking(service));
mHandler.sendMessage(mHandler.obtainMessage(MCS_BOUND, Object));//1
}
public void onServiceDisconnected(ComponentName name) {
if (DEBUG_SD_INSTALL) Log.i(TAG, "onServiceDisconnected");
}
}
注释1处发送了MCS_BOUND类型的消息，与PackageHandler.doHandleMessage方法的注释3处不同的是，这里发送消息带了Object类型的参数，这里会对这两种情况来进行讲解，一种是消息不带Object类型的参数，一种是消息带Object类型的参数。
1.2 对MCS_BOUND类型的消息的处理
消息不带Object类型的参数
查看对MCS_BOUND类型消息的处理：
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/pm/PackageManagerService.java
case MCS_BOUND: {
if (DEBUG_INSTALL) Slog.i(TAG, "mcs_bound");
if (msg.obj != null) {//1
mContainerService = (IMediaContainerService) msg.obj;//2
Trace.asyncTraceEnd(TRACE_TAG_PACKAGE_MANAGER, "bindingMCS",
System.identityHashCode(mHandler));
}
if (mContainerService == null) {//3
if (!mBound) {//4
Slog.e(TAG, "Cannot bind to media container service");
for (HandlerParams params : mPendingInstalls) {
params.serviceError();//5
Trace.asyncTraceEnd(TRACE_TAG_PACKAGE_MANAGER, "queueInstall",
System.identityHashCode(params));
if (params.traceMethod != null) {
Trace.asyncTraceEnd(TRACE_TAG_PACKAGE_MANAGER,
params.traceMethod, params.traceCookie);
}
return;
}
//绑定失败，清空安装请求队列
mPendingInstalls.clear();
} else {
//继续等待绑定服务
Slog.w(TAG, "Waiting to connect to media container service");
}
} else if (mPendingInstalls.size() > 0) {
...
else {
Slog.w(TAG, "Empty queue");
}
break;
}
如果消息不带Object类型的参数，就无法满足注释1处的条件，注释2处的IMediaContainerService类型的mContainerService也无法被赋值，这样就满足了注释3处的条件。
如果满足注释4处的条件，说明还没有绑定服务，而此前已经在PackageHandler.doHandleMessage方法的注释2处调用绑定服务的方法了，这显然是不正常的，因此在注释5处负责处理服务发生错误的情况。如果不满足注释4处的条件，说明已经绑定服务了，就会打印出系统log，告知用户等待系统绑定服务。
消息带Object类型的参数
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/pm/PackageManagerService.java
case MCS_BOUND: {
if (DEBUG_INSTALL) Slog.i(TAG, "mcs_bound");
if (msg.obj != null) {
...
}
if (mContainerService == null) {//1
...
} else if (mPendingInstalls.size() > 0) {//2
HandlerParams params = mPendingInstalls.get(0);//3
if (params != null) {
Trace.asyncTraceEnd(TRACE_TAG_PACKAGE_MANAGER, "queueInstall",
System.identityHashCode(params));
Trace.traceBegin(TRACE_TAG_PACKAGE_MANAGER, "startCopy");
if (params.startCopy()) {//4
if (DEBUG_SD_INSTALL) Log.i(TAG,
"Checking for more work or unbind...");
//如果APK安装成功，删除本次安装请求
if (mPendingInstalls.size() > 0) {
mPendingInstalls.remove(0);
}
if (mPendingInstalls.size() == 0) {
if (mBound) {
//如果没有安装请求了，发送解绑服务的请求
if (DEBUG_SD_INSTALL) Log.i(TAG,
"Posting delayed MCS_UNBIND");
removeMessages(MCS_UNBIND);
Message ubmsg = obtainMessage(MCS_UNBIND);
sendMessageDelayed(ubmsg, 10000);
}
} else {
if (DEBUG_SD_INSTALL) Log.i(TAG,
"Posting MCS_BOUND for next work");
//如果还有其他的安装请求，接着发送MCS_BOUND消息继续处理剩余的安装请求
mHandler.sendEmptyMessage(MCS_BOUND);//5
}
}
Trace.traceEnd(TRACE_TAG_PACKAGE_MANAGER);
}else {
Slog.w(TAG, "Empty queue");//6
}
break;
}
如果MCS_BOUND类型消息带Object类型的参数就不会满足注释1处的条件，就会调用注释2处的判断，如果安装请求数不大于0就会打印出注释6处的log，说明安装请求队列是空的。安装完一个APK后，就会在注释5处发出MSC_BOUND消息，继续处理剩下的安装请求直到安装请求队列为空。
注释3处得到安装请求队列第一个请求HandlerParams ，如果HandlerParams 不为null就会调用注释4处的HandlerParams的startCopy方法，用于开始复制APK的流程。
2.复制APK
先来查看复制APK的时序图。
HandlerParams是PMS中的抽象类，它的实现类为PMS的内部类InstallParams。HandlerParams的startCopy方法如下所示。
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/pm/PackageManagerService.java#HandlerParams
final boolean startCopy() {
boolean res;
try {
if (DEBUG_INSTALL) Slog.i(TAG, "startCopy " + mUser + ": " + this);
//startCopy方法尝试的次数，超过了4次，就放弃这个安装请求
if (++mRetries > MAX_RETRIES) {//1
Slog.w(TAG, "Failed to invoke remote methods on default container service. Giving up");
mHandler.sendEmptyMessage(MCS_GIVE_UP);//2
handleServiceError();
return false;
} else {
handleStartCopy();//3
res = true;
}
} catch (RemoteException e) {
if (DEBUG_INSTALL) Slog.i(TAG, "Posting install MCS_RECONNECT");
mHandler.sendEmptyMessage(MCS_RECONNECT);
res = false;
}
handleReturnCode();//4
return res;
}
注释1处的mRetries用于记录startCopy方法调用的次数，调用startCopy方法时会先自动加1，如果次数大于4次就放弃这个安装请求：在注释2处发送MCS_GIVE_UP类型消息，将第一个安装请求（本次安装请求）从安装请求队列mPendingInstalls中移除掉。注释4处用于处理复制APK后的安装APK逻辑，第3小节中会再次提到它。注释3处调用了抽象方法handleStartCopy，它的实现在InstallParams中，如下所示。
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/pm/PackageManagerService.java#InstallParams
public void handleStartCopy() throws RemoteException {
...
//确定APK的安装位置。onSd：安装到SD卡， onInt：内部存储即Data分区，ephemeral：安装到临时存储（Instant Apps安装）
final boolean onSd = (installFlags & PackageManager.INSTALL_EXTERNAL) != 0;
final boolean onInt = (installFlags & PackageManager.INSTALL_INTERNAL) != 0;
final boolean ephemeral = (installFlags & PackageManager.INSTALL_INSTANT_APP) != 0;
PackageInfoLite pkgLite = null;
if (onInt && onSd) {
// APK不能同时安装在SD卡和Data分区
Slog.w(TAG, "Conflicting flags specified for installing on both internal and external");
ret = PackageManager.INSTALL_FAILED_INVALID_INSTALL_LOCATION;
//安装标志冲突，Instant Apps不能安装到SD卡中
} else if (onSd && ephemeral) {
Slog.w(TAG, "Conflicting flags specified for installing ephemeral on external");
ret = PackageManager.INSTALL_FAILED_INVALID_INSTALL_LOCATION;
} else {
//获取APK的少量的信息
pkgLite = mContainerService.getMinimalPackageInfo(origin.resolvedPath, installFlags,
packageAbiOverride);//1
if (DEBUG_EPHEMERAL && ephemeral) {
Slog.v(TAG, "pkgLite for install: " + pkgLite);
}
...
if (ret == PackageManager.INSTALL_SUCCEEDED) {
//判断安装的位置
int loc = pkgLite.recommendedInstallLocation;
if (loc == PackageHelper.RECOMMEND_FAILED_INVALID_LOCATION) {
ret = PackageManager.INSTALL_FAILED_INVALID_INSTALL_LOCATION;
} else if (loc == PackageHelper.RECOMMEND_FAILED_ALREADY_EXISTS) {
ret = PackageManager.INSTALL_FAILED_ALREADY_EXISTS;
}
...
}else{
loc = installLocationPolicy(pkgLite);//2
...
}
}
//根据InstallParams创建InstallArgs对象
final InstallArgs args = createInstallArgs(this);//3
mArgs = args;
if (ret == PackageManager.INSTALL_SUCCEEDED) {
...
if (!origin.existing && requiredUid != -1
&& isVerificationEnabled(
verifierUser.getIdentifier(), installFlags, installerUid)) {
...
} else{
ret = args.copyApk(mContainerService, true);//4
}
}
mRet = ret;
}
handleStartCopy方法的代码很多，这里截取关键的部分。
注释1处通过IMediaContainerService跨进程调用DefaultContainerService的getMinimalPackageInfo方法，该方法轻量解析APK并得到APK的少量信息，轻量解析的原因是这里不需要得到APK的全部信息，APK的少量信息会封装到PackageInfoLite中。接着在注释2处确定APK的安装位置。注释3处创建了InstallArgs，InstallArgs 是一个抽象类，定义了APK的安装逻辑，比如复制和重命名APK等，它有3个子类，都被定义在PMS中，如下图所示。
其中FileInstallArgs用于处理安装到非ASEC的存储空间的APK，也就是内部存储空间（Data分区），AsecInstallArgs用于处理安装到ASEC中（mnt/asec）即SD卡中的APK。MoveInstallArgs用于处理已安装APK的移动的逻辑。
对APK进行检查后就会在注释4处调用InstallArgs的copyApk方法进行安装。
不同的InstallArgs子类会有着不同的处理，这里以FileInstallArgs为例。FileInstallArgs的copyApk方法中会直接return FileInstallArgs的doCopyApk方法：
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/pm/PackageManagerService.java#FileInstallArgs
private int doCopyApk(IMediaContainerService imcs, boolean temp) throws RemoteException {
...
try {
final boolean isEphemeral = (installFlags & PackageManager.INSTALL_INSTANT_APP) != 0;
//创建临时文件存储目录
final File tempDir =
mInstallerService.allocateStageDirLegacy(volumeUuid, isEphemeral);//1
codeFile = tempDir;
resourceFile = tempDir;
} catch (IOException e) {
Slog.w(TAG, "Failed to create copy file: " + e);
return PackageManager.INSTALL_FAILED_INSUFFICIENT_STORAGE;
}
...
int ret = PackageManager.INSTALL_SUCCEEDED;
ret = imcs.copyPackage(origin.file.getAbsolutePath(), target);//2
...
return ret;
}
注释1处用于创建临时存储目录，比如/data/app/vmdl18300388.tmp，其中18300388是安装的sessionId。注释2处通过IMediaContainerService跨进程调用DefaultContainerService的copyPackage方法，这个方法会在DefaultContainerService所在的进程中将APK复制到临时存储目录，比如/data/app/vmdl18300388.tmp/base.apk。目前为止APK的复制工作就完成了，接着就是APK的安装过程了。
3.总结
本文主要讲解了PMS是如何处理APK复制的，主要有两个步骤：
PackageInstaller安装APK时会将APK的信息交由PMS处理，PMS通过向PackageHandler发送消息来驱动APK的复制和安装工作。
PMS发送INIT_COPY和MCS_BOUND类型的消息，控制PackageHandler来绑定DefaultContainerService，完成复制APK等工作。
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