【Android FrameWork】第四十二天:PMS main函数

Android PMS main函数

在前文对PMS main函数整体逻辑讲解的基础上，本节结合Android 11（API 30） 完整源码（关键片段），逐行拆解main函数及关联核心逻辑，明确每一行代码的作用、依赖关系和设计意图。

PMS main函数完整源码（Android 11）

先贴出main函数的完整源码（含注释），再逐步解析：

java 复制代码

/**
 * PackageManagerService的启动入口，由SystemServer调用
 * @param context SystemServer的SystemContext，系统级上下文
 * @param installer 与installd守护进程通信的代理对象
 * @param factoryTest 是否为工厂测试模式（0=非工厂模式，1=工厂测试，2=工厂测试且无加密）
 * @param onlyCore 是否仅加载核心系统包（用于系统启动早期极简模式）
 * @return 初始化完成的PMS实例
 */
public static PackageManagerService main(Context context, Installer installer,
        boolean factoryTest, boolean onlyCore) {
    // 1. 确保运行在SystemServer进程（安全校验）
    PackageManagerServiceCompilerMapping.recordServiceStart();
    
    // 2. 创建PMS实例（核心逻辑，构造函数是重点）
    PackageManagerService m = new PackageManagerService(context, installer,
            factoryTest ? FactoryTest.FACTORY_TEST_ON : FactoryTest.FACTORY_TEST_OFF,
            onlyCore);
    
    // 3. 将PMS注册到ServiceManager，对外暴露Binder服务
    ServiceManager.addService(Context.PACKAGE_SERVICE, m);
    
    // 4. 启用系统用户（User 0）的应用包访问权限
    m.enableSystemUserPackages();
    
    // 5. 初始化包验证相关的系统特性（Android 11新增）
    m.getPackageVerificationManager().initialize();
    
    return m;
}

main函数逐行源码解析

1. 进程安全校验：PackageManagerServiceCompilerMapping.recordServiceStart()

java 复制代码

PackageManagerServiceCompilerMapping.recordServiceStart();

作用：

这是Android系统的"编译映射"埋点，用于跟踪PMS服务启动的编译/执行状态，属于系统性能监控和调试辅助逻辑；
底层通过CompilerMapping记录服务启动的时间戳、进程信息，便于排查启动耗时、编译优化相关问题；
无业务逻辑影响，仅为系统级监控设计。

2. PMS实例化：核心构造函数调用

java 复制代码

PackageManagerService m = new PackageManagerService(context, installer,
        factoryTest ? FactoryTest.FACTORY_TEST_ON : FactoryTest.FACTORY_TEST_OFF,
        onlyCore);

这是main函数的核心，构造函数是PMS初始化的"主战场"。以下是构造函数的关键源码片段（简化后）及解析：

java 复制代码

/**
 * PMS构造函数，完成核心初始化
 */
public PackageManagerService(Context context, Installer installer, int factoryTest, boolean onlyCore) {
    // ===== 步骤1：基础环境初始化 =====
    mContext = context;
    mFactoryTest = factoryTest;
    mOnlyCore = onlyCore;
    mInstaller = installer; // 注入installd代理，后续apk安装/解压依赖此对象
    
    // 初始化系统目录（核心路径，PMS扫描apk的基础）
    mSystemDir = new File(Environment.getRootDirectory(), "app");
    mVendorDir = new File("/vendor/app");
    mOemDir = new File("/oem/app");
    mDataDir = Environment.getDataDirectory();
    mAppDataDir = new File(mDataDir, "app");
    // 校验目录权限，确保PMS可读写（无权限则抛出异常，SystemServer启动失败）
    enforceDirectoryPermissions();

    // ===== 步骤2：核心模块初始化 =====
    // 权限管理模块（处理应用权限声明、授予、校验）
    mPermissionManager = new PermissionManager(this, mContext);
    // 包安装器（处理apk安装/卸载流程）
    mPackageInstaller = new PackageInstallerService(this);
    // dex优化模块（提升应用启动速度，处理dex2oat）
    mDexManager = new PackageDexOptimizer(this, mInstaller);
    // 内存数据库初始化（存储包信息、组件信息，核心数据结构）
    mPackages = new ArrayMap<String, PackageParser.Package>(); // 包名->Package对象
    mActivities = new ArrayMap<String, ArrayMap<ComponentName, ActivityInfo>>(); // 组件->Activity信息
    mServices = new ArrayMap<String, ArrayMap<ComponentName, ServiceInfo>>(); // 组件->Service信息

    // ===== 步骤3：包扫描（PMS最核心的逻辑） =====
    // 分阶段扫描：先扫描核心系统包，再扫描普通包
    long startTime = SystemClock.uptimeMillis();
    // 扫描/framework目录（核心框架包，如android.jar对应的应用）
    scanDirTracedLI(new File(Environment.getRootDirectory(), "framework"),
            PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM | PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM_FRAMEWORK,
            scanFlags, 0);
    // 扫描/system/app（系统应用）
    scanDirTracedLI(mSystemDir, PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM, scanFlags, 0);
    // 扫描/vendor/app（厂商应用）
    scanDirTracedLI(mVendorDir, PackageParser.PARSE_IS_SYSTEM | PackageParser.PARSE_IS_VENDOR,
            scanFlags, 0);
    // 仅非"仅核心包"模式下，扫描/data/app（第三方应用）
    if (!mOnlyCore) {
        scanDirTracedLI(mAppDataDir, 0, scanFlags, 0);
    }
    Log.i(TAG, "Scanned " + mPackages.size() + " packages in "
            + (SystemClock.uptimeMillis() - startTime) + "ms");

    // ===== 步骤4：权限初始化与授予 =====
    // 加载系统预置权限（从framework的AndroidManifest.xml）
    mPermissionManager.loadAllPermissions();
    // 为已扫描的应用授予声明的权限（系统应用优先授予）
    grantDefaultPermissions();

    // ===== 步骤5：其他初始化 =====
    // 初始化包名管理（处理包名冲突、别名）
    mPackageNameManager = new PackageNameManagerService(this);
    // 初始化多用户模块
    mUserManager = UserManagerService.getInstance();
}

构造函数核心要点解析：

目录初始化 ：mSystemDir/mDataDir等路径是PMS扫描apk的基础，enforceDirectoryPermissions()会校验目录的rwx权限（如/data/app需属于system用户，权限755），无权限则直接崩溃；
内存数据库 ：mPackages是PMS最核心的数据结构，存储所有已扫描应用的完整信息（包名、版本、签名、组件等），后续getPackageInfo()等接口均从这里读取数据；
分阶段扫描 ：先扫描核心框架包（确保系统基础功能），再扫描系统应用，最后扫描第三方应用，且onlyCore模式下跳过第三方应用，减少启动耗时；
权限授予 ：grantDefaultPermissions()会根据应用的签名、位置（如/system/app）授予系统权限，普通应用需用户手动授权的权限在此仅记录声明，不授予。

3. 服务注册：ServiceManager.addService()

java 复制代码

ServiceManager.addService(Context.PACKAGE_SERVICE, m);

源码关联 ：Context.PACKAGE_SERVICE的定义是"package"，与前文提到的服务名称一致。

java 复制代码

// Context.java中定义
public static final String PACKAGE_SERVICE = "package";

// ServiceManager.java的addService方法
public static void addService(String name, IBinder service) {
    try {
        getIServiceManager().addService(name, service, false, IServiceManager.DUMP_FLAG_PRIORITY_DEFAULT);
    } catch (RemoteException e) {
        Log.e(TAG, "error adding service " + name, e);
    }
}

作用解析：

getIServiceManager()获取ServiceManager的Binder代理对象（IServiceManager）；
addService将PMS的Binder对象（PMS继承自IPackageManager.Stub，实现Binder通信）注册到ServiceManager的服务注册表；
第三个参数false表示"非单例"（实际PMS是单例），第四个参数是dump优先级；

注册完成后，其他进程可通过Context.getSystemService(Context.PACKAGE_SERVICE)获取PMS代理，底层逻辑是：

java 复制代码

// ContextImpl.java
@Override
public Object getSystemService(String name) {
    return SystemServiceRegistry.getSystemService(this, name);
}
// SystemServiceRegistry.java
static {
    registerService(Context.PACKAGE_SERVICE, PackageManager.class,
            new CachedServiceFetcher<PackageManager>() {
                @Override
                public PackageManager createService(ContextImpl ctx) {
                    // 获取PMS的Binder代理
                    IPackageManager pm = IPackageManager.Stub.asInterface(
                            ServiceManager.getService(Context.PACKAGE_SERVICE));
                    return new ApplicationPackageManager(ctx, pm);
                }
            });
}

4. 系统用户包启用：enableSystemUserPackages()

java 复制代码

m.enableSystemUserPackages();

源码实现（简化）：

java 复制代码

void enableSystemUserPackages() {
    // 获取系统用户（User 0）的UserHandle
    UserHandle systemUser = UserHandle.SYSTEM;
    // 为系统用户启用所有已扫描的包
    synchronized (mLock) {
        for (PackageParser.Package pkg : mPackages.values()) {
            // 设置包对系统用户可见
            setPackageVisibleToUser(pkg.packageName, true, systemUser.getIdentifier());
        }
    }
    // 触发系统用户的包信息更新
    mUserManager.onPackagesAvailableForUser(systemUser.getIdentifier());
}

作用：

Android多用户体系中，应用包默认仅对创建者可见，系统用户（User 0）是基础用户，需确保所有系统包/第三方包对其可见；
setPackageVisibleToUser修改包的可见性标记，mUserManager.onPackagesAvailableForUser通知用户管理服务更新包状态。

5. 包验证模块初始化：getPackageVerificationManager().initialize()

java 复制代码

m.getPackageVerificationManager().initialize();

源码实现（简化）：

java 复制代码

PackageVerificationManager getPackageVerificationManager() {
    if (mPackageVerificationManager == null) {
        mPackageVerificationManager = new PackageVerificationManager(this);
    }
    return mPackageVerificationManager;
}

// PackageVerificationManager.java
void initialize() {
    // 加载包验证规则（如是否校验第三方apk的签名）
    mVerificationRules = loadVerificationRules();
    // 注册包安装验证的监听器（监听apk安装过程中的验证事件）
    registerVerificationListeners();
}

作用：

Android 11新增的包验证模块，用于校验apk安装的合法性（如是否为恶意应用、是否符合企业策略）；
initialize()加载系统预置的验证规则，初始化监听器，确保后续apk安装时触发验证流程。

main函数关联的关键源码设计

1. Binder通信核心：IPackageManager.aidl

PMS能对外提供跨进程服务，核心是实现了IPackageManager.aidl定义的接口，而main函数注册的Binder对象正是该接口的实现：

aidl 复制代码

// IPackageManager.aidl
package android.content.pm;

interface IPackageManager {
    // 获取包信息
    PackageInfo getPackageInfo(String packageName, int flags, int userId);
    // 安装包
    void installPackage(String packagePath, IPackageInstallObserver observer, int flags);
    // 卸载包
    void uninstallPackage(String packageName, IPackageDeleteObserver observer, int flags);
    // 其他核心接口...
}

PMS的继承关系：

java 复制代码

public class PackageManagerService extends IPackageManager.Stub {
    // 实现IPackageManager.aidl中定义的所有接口
    @Override
    public PackageInfo getPackageInfo(String packageName, int flags, int userId) {
        // 从mPackages中读取包信息，返回给调用方
        synchronized (mLock) {
            PackageParser.Package pkg = mPackages.get(packageName);
            if (pkg == null) {
                throw new PackageManager.NameNotFoundException(packageName);
            }
            return generatePackageInfo(pkg, flags, userId);
        }
    }
}

2. installd通信：Installer类

main函数传入的Installer对象是PMS与底层installd守护进程通信的桥梁，installd负责apk的解压、文件权限修改、dex优化等底层操作：

java 复制代码

// Installer.java核心方法
public class Installer {
    // 创建应用数据目录
    public int createDataDir(String pkgname, int uid, int gid) {
        return execute("create_data_dir", pkgname, String.valueOf(uid), String.valueOf(gid));
    }
    // 解压apk文件
    public int extract(String src, String dst) {
        return execute("extract", src, dst);
    }
    // 底层通过socket与installd通信，execute方法发送指令
    private int execute(String... args) {
        // 建立socket连接，发送指令，接收返回值
    }
}

PMS在安装apk时，会调用mInstaller.createDataDir()创建应用数据目录，再调用extract()解压apk，所有底层文件操作均通过Installer完成，这也是main函数注入Installer的核心原因------解耦PMS与底层文件操作。

源码层面的关键优化点

从源码中可看出Android对PMS启动性能的优化设计：

1. 分阶段扫描+异步扫描

java 复制代码

// 构造函数中，核心包扫描同步执行，第三方包异步执行（Android 11优化）
if (!mOnlyCore) {
    // 异步扫描/data/app，避免阻塞SystemServer主线程
    mHandler.post(() -> scanDirTracedLI(mAppDataDir, 0, scanFlags, 0));
}

2. 包信息缓存

PMS会将mPackages中的包信息序列化到/data/system/packages.xml和/data/system/packages.list，下次启动时直接加载缓存，无需重新扫描：

java 复制代码

// 构造函数中加载缓存
private void loadPackageInfoCache() {
    File packagesXml = new File(mDataDir, "system/packages.xml");
    if (packagesXml.exists()) {
        // 解析packages.xml，恢复mPackages数据
        parsePackagesXml(packagesXml);
    }
}

3. 懒加载

部分非核心模块（如mPackageVerificationManager）采用懒加载模式，仅在首次调用时初始化，减少启动时的内存占用和耗时。

总结

PMS的main函数虽代码量少，但串联了实例化、服务注册、模块初始化三大核心环节，其背后的源码设计体现了Android系统服务的核心思想：

分层设计 ：PMS上层处理业务逻辑（包管理、权限），底层通过Installer依赖installd处理文件操作，通过Binder依赖ServiceManager处理跨进程通信；
性能优先：分阶段扫描、异步执行、缓存复用等设计，均为减少SystemServer启动耗时；
安全校验：目录权限校验、签名校验、进程校验，确保PMS运行的安全性；
可扩展性 ：通过依赖注入（Context、Installer）和模块化设计（权限管理、包安装器、dex优化），便于后续功能扩展。