Android 进阶——系统启动之SystemServer创建并启动PackageManagerService服务

Posted 2022-10-07 CrazyMo_

文章大纲

• 引言
• 一、PKMS 遍历安装系统目录下的App
• • 1、Apk的结构
  • 2、PackageManagerService#main方法触发App 安装流程
  • 3、构造PackageManagerService 对象
  • • 3.1、保存应用的安装和运行信息
    • • 3.1.1、android.server.pm.Settings
      • 3.1.2、创建Settings 对象备用，接着把系统App的部分信息封装到SharedUserSetting 对象保存到Settings中

引言

前一篇文章Android 进阶——系统启动之SystemServer创建并启动PackageManagerService服务（十一） 介绍了SystemServer创建并启动PackageManagerService服务的前两步，接下来是第三步。

一、PKMS 遍历安装系统目录下的App

android 中对于App的权限管理是在Linux权限基础上的，一般说来，每一个进程都会有一个对应的 UID（即表示该进程属于哪个 user，不同 user 有不同权限），一个进程也可分属不同的用户组（每个用户组都有对应的权限）。

• UID——用户ID，USERID的缩写。
• GID ——用户组 ID，USERGROUPID 的缩写

这两个概念均与 Linux 系统中进程的权限管理有关。

1、Apk的结构

APK本质上也是一个压缩类型的文件，由以下部分组成：

目录/文件	说明
assert	存放的原始资源文件不会被编译，通过Asset Manager类访问
res	存放资源文件，res中除了raw子目录，其他的子目录都参与编译，这些子目录下的资源是通过编译出的R类在代码中访问。
META-INF	保存应用的签名信息
lib	存放库文件
Android Manifest. xml	清单文件，用于声明应用程序的包名称、版本、组件和权限等数据，因为经过压缩，需要使用AXMLPrinter2工具解开。
classes. dex	Java源码编译后生成的dex字节码文件（Android虚拟机定制化的字节码文件）
resources. arsc	编译后的二进制资源文件，保存着资源和ID的映射关系。

2、PackageManagerService#main方法触发App 安装流程

• 通过PackageManagerService构造对应的对象（Binder对象）

• 把Binder对象注册到Java层 ServiceManager中，注册完毕之后系统中其他需要使用到PackageManagerService都可以通过ServiceManager#getService方法来来获取对应的Binder对象，Binder 服务的常规流程，主要你想让你的Binder的对象可以被ServiceManager 获取到就都可以注册到ServiceManager里。

  所谓注册到ServiceManager 里其实就是在ServiceManager里维护了一个Map对象，注册时传入第一个参数为key，第二个参数为binder对象，这就有点类似对象池的设计思想。

    public static PackageManagerService main(Context context, Installer installer,
            boolean factoryTest, boolean onlyCore) 
        // Self-check for initial settings.
        PackageManagerServiceCompilerMapping.checkProperties();
        PackageManagerService m = new PackageManagerService(context, installer,factoryTest, onlyCore);
        m.enableSystemUserPackages();
        ServiceManager.addService("package", m);
        return m;
    

一句话总结就是，创建PKMS对象并注册到ServiceManager Binder 服务管理中心。

3、构造PackageManagerService 对象

回到构造PMKS 对象方法内部，继续往下分析，涉及到以下的类

• \\frameworks\\base\\services\\core\\java\\com\\android\\server\\pm\\PackageManagerService.java
• \\frameworks\\base\\services\\core\\java\\com\\android\\server\\pm\\Settings.java

3.1、保存应用的安装和运行信息

Android 系统每次启动后都需要把原来安装过的App 全部还原回来（因为不可能每一次都执行全新的安装，这样会丢失掉用户信息），而且对于应用程序的用户ID来说，每一次重启后，有可能不尽相同，如果不还原回来可能会导致不可知的权限安全问题。因此PKMS 每次在安装完成应用之后，都会将其对应的信息保存起来，供下次还原使用，而这些信息就是保存到android.server.pm.Settings类里。

省略掉一些不重要的步骤：

3.1.1、android.server.pm.Settings

  final class Settings 
  		final ArrayMap<String, SharedUserSetting> mSharedUsers =new ArrayMap<String, SharedUserSetting>();
      private final ArrayList<Object> mUserIds = new ArrayList<Object>();
    	private final SparseArray<Object> mOtherUserIds =new SparseArray<Object>();
  		...

此Settings 非我们比较熟悉的系统设置中的Settings，这里的Settings 只是相当于个JavaBean对象。暂时先关注Settings 中的成员变量：

• mUserIds——ArrayList 类型的 mUserIds保存已经分配给普通用户使用的UID（普通应用UID），如果第index 的值不为null则说明值为Process.FIRST_APPLICATION_UID+index的UID 已经被分配使用了。
• mOtherUserIds——SparseArray类型的保存已经分配给特权用户使用的UID（系统应用的UID)，可以 UID 为索引找到对应的 SharedUserSettings 对象。（并非直接把UID作为索引）
• mSharedUsers ——Settings 的成员变量有一个类型为SharedUserSetting 的 mSharedUsers 该成员存储的是字符串与 SharedUserSetting 键值对。

SharedUserSetting （继承自 GrantedPermissions 类，SharedUserSetting 定义了一个成员变量 packages，类型为 HashSet，用于保存声明了相同 sharedUserId 的 Package 的权限设置信息和我们在清单文件里android:sharedUserId，每个 Package 有自己的权限设置 PackageSetting （继承自PackagesettingBase，而PackagesettingBase又继承自GrantedPermissions ） 关系密切，当解析到这个属性是说明

• 同一种 sharedUserId 的 不同的App 可共享彼此的数据且也可运行在同一进程中。

• 通过在清单文件中指定对应的 sharedUserId，可以使得 App 所在进程将被赋予指定的 UID。例如在应用清单里配置了android:sharedUserId="android.uid.system"属性，如果该App的签名也是使用platform级别的签名证书（即在其 Android.mk 中需要额外声明 LOCAL_CERTIFICATE := platform）时，相当于是把该进程的UID设置为system的UID，也就拥有了系统权限。

作用就在于在 Android 系统中，多个应用（package） 通过在清单设置 android:sharedUserId 属性可以运行在同一个进程，共享同一个 UID，拥有同样的权限。

虽然保存在Setting 两个成员变量集合的对象都是Object，实际保存的对象要么是PackageSetting，要么是SharedUserSetting，区别在于前者锁描述的Linux UID是独立的；而后者是共享的。

3.1.2、创建Settings 对象备用，接着把系统App的部分信息封装到SharedUserSetting 对象保存到Settings中

而这里通过Setting#addSharedUserLPw方法把这些信息先缓存起来

//传入的形式是 "android.uid.system" 作为key  系统进程使用的用户id的值为 1000 包的标志
SharedUserSetting addSharedUserLPw(String name, int uid, int pkgFlags) 
    //mSharedUsers 是Settings的成员变量，本身是一个 ArrayMap，以name为key，SharedUserSetting 对象为值
    SharedUserSetting s = mSharedUsers.get(name);
    	...
    //创建一个新的 SharedUserSettings 对象，并设置的 userId 为 uid
    s = new SharedUserSetting(name, pkgFlags);
    s.userId = uid;
    if (addUserIdLPw(uid, s, name)) 
        mSharedUsers.put(name, s);//将name与s键值对添加到mSharedUsers中保存
        return s;
    

然后进入到Settings#addUserIdLPw 方法真正把信息存储并在系统中保留一个指定的Linux用户UID并在对应的位置存入SharedUserSetting

• 应用的进程名称就是package 名称
• 系统应用所在的进程的UID <10000，虽然小于10000 的Linux 用户ID不能单独做为UID 给普通应用使用，但是可以通过共享的方式被应用使用，比如说一个应用想要修改系统设置，那么需要在清单文件配置了android:sharedUserId="android.uid.system"。
• 普通应用的进程的UID>=10000

    private boolean addUserIdLPw(int uid, Object obj, Object name) 
        //应用所在进程的uid范围在 19999>UID>=10000
        if (uid > Process.LAST_APPLICATION_UID) 
            return false;
        
		 //	
        if (uid >= Process.FIRST_APPLICATION_UID) 
            int N = mUserIds.size();
            //索引=uid-10000
            final int index = uid - Process.FIRST_APPLICATION_UID;
            while (index >= N) 
                mUserIds.add(null);
                N++;
              //判断该索引位置的内容是否为空，为空才保存
            if (mUserIds.get(index) != null) 
                PackageManagerService.reportSettingsProblem(Log.ERROR,"Adding duplicate user id: " + uid+ " name=" + name);
                return false;
            //保存普通应用进程的 UID 
            mUserIds.set(index, obj);
         else 
            if (mOtherUserIds.get(uid) != null) 
                PackageManagerService.reportSettingsProblem(Log.ERROR,"Adding duplicate shared id: " + uid+ " name=" + name);
                return false;
            //保存系统应用进程的 UID 
            mOtherUserIds.put(uid, obj);
        
        return true;
    

PackageManagerService的构造方法：

 public PackageManagerService(Context context, Installer installer,
            boolean factoryTest, boolean onlyCore) 
        //创建屏幕显示信息对象
        mMetrics = new DisplayMetrics();
     	 // 初始化Settings对象备用，
        mSettings = new Settings(mPackages);
        //创建 SharedUserSetting 对象并添加到 Settings，把这些系统应用的uid 保存起来
        mSettings.addSharedUserLPw("android.uid.system", Process.SYSTEM_UID,
                ApplicationInfo.FLAG_SYSTEM, ApplicationInfo.PRIVATE_FLAG_PRIVILEGED);
        mSettings.addSharedUserLPw("android.uid.phone", RADIO_UID,
                ApplicationInfo.FLAG_SYSTEM, ApplicationInfo.PRIVATE_FLAG_PRIVILEGED);
        mSettings.addSharedUserLPw("android.uid.log", LOG_UID,
                ApplicationInfo.FLAG_SYSTEM, ApplicationInfo.PRIVATE_FLAG_PRIVILEGED);
       ...
        String separateProcesses = SystemProperties.get("debug.separate_processes");
        if (separateProcesses != null && separateProcesses.length() > 0) 
            if ("*".equals(separateProcesses)) 
                mDefParseFlags = PackageParser.PARSE_IGNORE_PROCESSES;
                mSeparateProcesses = null;
                Slog.w(TAG, "Running with debug.separate_processes: * (ALL)");
             else 
                mDefParseFlags = 0;
                mSeparateProcesses = separateProcesses.split(",");
                Slog.w(TAG, "Running with debug.separate_processes: "
                        + separateProcesses);
            
         else 
            mDefParseFlags = 0;
            mSeparateProcesses = null;
        

        mInstaller = installer;
        mPackageDexOptimizer = new PackageDexOptimizer(installer, mInstallLock, context,"*dexopt*");
        mMoveCallbacks = new MoveCallbacks(FgThread.get().getLooper());

        mOnPermissionChangeListeners = new OnPermissionChangeListeners(
                FgThread.get().getLooper());

        getDefaultDisplayMetrics(context, mMetrics);

未完待续…