打通“任督二脉”：Android 应用安装优化实战

唐伯虎

疑问：
（1）了解APK安装流程有什么好处
（2）了解APK安装流程可以解决什么问题
一、可以在安装流程里做什么
安装就分为下面三个阶段，每个阶段可以做些什么工作，可以帮助我们优化安装流程，解决安装后的一些问题呢？
（1）安装前、安装中：这两个阶段，第三方应用做不了什么，一般是应用分发APP应用商店、游戏中心、浏览器、应用宝这些应用会关注这两个状态。
（2）安装后：这个阶段，无论是内置应用还是第三方应用，或多或少的会遇到一些问题，如so文件找不到，图片存储、缓存数据等出现异常等...

二、安装前
安装前无非是根据自己的应用情况，选择一种可以使用的安装方法。
2.1 pm命令安装方法
对于具有系统签名的厂商应用，具备静默安装能力，使用pm命令即可实现。

String cmd = "pm install -r -d /data/data/android.apk"
Runtime run = Runtime.getRuntime();
Process process = run.exec(cmd);

2.2 包安装管理器安装
非系统签名的应用宝这种应用，只能使用包安装管理器进行安装。

Intent intent = new Intent(Intent.ACTION_VIEW);
intent.setFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK);
intent.setDataAndType(Uri.parse("file://" + apkfile.toString()), "application/vnd.android" + ".package-archive");
mContext.startActivity(intent);

2.3 session命令安装
使用session安装的原因，是因为从Android 8.0开始，pm命令无法实现静默安装，否则会直接显示安装失败。但是网上并未发现对静默方法的适配方案，也许这是因为这个兼容只有厂商关注，第三方应用不关注这个方法的兼容。下面给出兼容方案：

int sessionId = packageInstaller.createSession(params);
InstallLog.d(TAG, "doPackageStage creat sessionId is : " + sessionId);
final byte[] buffer = new byte[65536];
session = packageInstaller.openSession(sessionId);
final InputStream in = new FileInputStream(file);
final long sizeBytes = file.length();
final OutputStream out = session.openWrite("PackageInstaller", 0, sizeBytes);
  try {
    int c;
    while ((c = in.read(buffer)) != -1) {
      out.write(buffer, 0, c);
    }
    session.fsync(out);
  } catch (IOException ex) {
  InstallLog.e(TAG, "doPackageStage ioException : " + ex.getMessage(), ex);
} finally {
  InstallUtils.closeQuietly(in);
  InstallUtils.closeQuietly(out);
}

该方法是从packageManager中抽取出的代码，可实现应用的静默安装。
三、安装中
  3.1 APK的结构
APK文件其实是zip格式，一般包含一个或多个dex文件、resources.arsc、AndroidManifest.xml、res目录、META-INF目录及包含so库的lib目录：

3.2 安装过程中涉及的存储目录

  

• system/app——内置应用，也就是系统自带的应用程序，无法删除。
    
  
• data/app——用户程序安装的目录，有删除权限。安装时把apk文件复制到此目录。
    
  
• data/data——存放应用程序的数据，比如一些sp缓存数据。
    
  
• 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)。
  
  

  3.3 安装主要流程

安装过程概括为：复制APK安装包到/data/app目录下，解压并扫描安装包，向资源管理器注入APK资源，解析AndroidManifest文件，并在/data/data目录下创建对应的应用数据目录，然后针对dalvik/art环境优化dex文件，保存到dalvik-cache目录，将AndroidManifest文件解析出的组件、权限注册到PackageManagerService，完成后发送广播。
3.4 安装中可以优化的点
安装中，这个过程看上去没有什么可以做的，但是对于厂商应用来说，应用的安装速度，却是可以有很大的提升空间的。如应用更新的差分包升级就是一种常见的增量更新方式。
经过一系列测试与验证，发现应用安装的速度，本身与一些因素有关，最主要的是CPU的使用频率。
众所周知，现在的手机较为高端，为8核，但是在应用安装过程中，分析trace文件，可以确认，并不是8核线程全负荷工作去完成一个应用的安装，而是一部分线程运行在高核，一部分在低核。
3.4.1 CPU的工作频率介绍
cpuinfo_max_freq cpuinfo_min_freq ：分别给出了 CPU 硬件所支持的最高运行频率及最低运行频率，

  

• cpuinfo_cur_freq 则会从CPU 硬件寄存器中读取CPU 当前所处的运行频率。
    
  
• Governor 在选择合适的运行频率时只会在scaling_max_freq 和 scaling_min_freq 所确定的频率范围内进行选择。
    
  
• scaling_cur_freq 返回的是cpufreq 模块缓存的CPU当前运行频率，而不会对CPU 硬件寄存器进行检查。
    
  
• scaling_available_governors 会告诉用户当前有哪些 governors 可供用户使用。
    
  
• scaling_driver 则会显示该 CPU 所使用的变频驱动程序。
    
  
• Scaling_governor 则会显示当前的管理策略，往这个上 echo 其他类型会有相应的转变。
    
  
• scaling_setspeed ：需将 governor 类型切换为 userspace ，才会出现，往这个文件 echo 数值，会切换主频。
  
  

基于此，可以在应用安装时，提升CPU的工作频率，即可使CPU运行在合适的频率。
2.4.2 提升CPU的工作频率
除了可以直接根据安装速度判断安装速度是否提升外，也可以根据下面日志判断提频是否有效：

adb shell cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/cpuinfo_cur_freq
adb shell cat /sys/devices/system/cpu/cpu7/cpufreq/cpuinfo_cur_freq

可以直接看到频率变化：

微信安装速度可以由前面CPU低频时的20s，提升到CPU频率较高时的10s左右。
注意：频率不是越高越好，频率越高，手机耗电会越高，容易发热。
四、安装后
应用安装后，会遇到各种各样的问题，启动失败，合规整改（这个其实在应用开发时就要完成），那么哪些问题又是可能遇到，又可以借助apk的安装流程去解决的
4.1 targetsdkversion=30 不得不做的事情
在《符合 Google Play 的目标 API 级别要求》 一文中，根据google官方要求，需要对隐私权限进行管控，强制执行分区存储，这就要求，每个应用不得在sd卡进行资源存储。那么问题来了，假如你的项目使用了Glide，Glide的存储路径之前设置到了sd卡下面，现在又无法使用外部存储目录，该怎么办？
当了解了apk的安装流程之后，知道应用的数据会存储在data/data/packagename下面，这就给Glide的资源存储提供了一个内部文件夹，唯一要做的事情，就是为了防止data/data占用过大，把Glide的存储目录设置个上限即可。
4.2 libmmkv.so无法找到问题解决
  4.2.1 现象
如果你的应用接了腾讯的mmkv，你可能遇到了这样的问题：

java.lang.UnsatisfiedLinkError dalvik.system.PathClassLoader[DexPathList[[zip file "/data/app/packagename-Sxe4_uU3WXx-ckI5DyG3UA==/base.apk"],nativeLibraryDirectories=[/data/app/packagename-Sxe4_uU3WXx-ckI5DyG3UA==/lib/arm, /system/fake-libs, /data/app/packagename-Sxe4_uU3WXx-ckI5DyG3UA==/base.apk!/lib/armeabi-v7a, /system/lib, /system/vendor/lib, /system/vendor/lib/hw]]] couldn't find "libmmkv.so"
Runtime.java 1011
java.lang.UnsatisfiedLinkError: dalvik.system.PathClassLoader[DexPathList[[zip file "/data/app/packagename-Sxe4_uU3WXx-ckI5DyG3UA==/base.apk"],nativeLibraryDirectories=[/data/app/packagename-Sxe4_uU3WXx-ckI5DyG3UA==/lib/arm, /system/fake-libs, /data/app/packagename-Sxe4_uU3WXx-ckI5DyG3UA==/base.apk!/lib/armeabi-v7a, /system/lib, /system/vendor/lib, /system/vendor/lib/hw]]] couldn't find "libmmkv.so"
at java.lang.Runtime.loadLibrary0(Runtime.java:1011)
at java.lang.System.loadLibrary(System.java:1657)
at com.tencent.mmkv.MMKV.a(SourceFile:3)

这个表示应用加载libmmkv.so出现异常。
4.2.2 分析原因
出现问题的原因是什么：根据日志可以确认，是找不到应用data/app/文件夹下面的libmmkv.so文件。
4.2.3 解决问题
前面提到，应用的数据会存储在data/data下面，这个路径下面也包含了应用解压之后的so库，所以可以做一件事情解决上面libmmkv.so的问题，重链接data/data下面的资源到data/app下面，实现资源共享。实践证明该方案完全可行，有效解决了so库找不到的问题。
五、疑问解答
（1）了解APK安装流程有什么好处
从apk发起安装，安装中、一直到安装结束，应用状态的变化，CPU的使用，资源的共享，牵涉到一系列知识点，这些知识点是可以串联起来的，对提升个人的知识体系有帮助。当然，由于文章篇幅有限，本文章只是作为一个引导，大致说明安装过程中存在什么知识点，PMS、文件管理、进程拉起等等安全可以另起一章节进行介绍，后续会介绍这些方面的内容。
（2）了解APK安装流程可以解决什么问题
厂商应用更多的关注安装前、安装中遇到的问题，第三方应用关注安装后遇到的问题。掌握了安装过程中的每一个环节，通过上面的分析，可以知道，能够快速帮助定位问题。

作者：vivo互联网客户端团队-Xu Jie