Android构建系统级应用静默授权，静默安装

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背景

基于定制平板系统开发应用，能获得安卓源码层的支持。
Android8.1系统。

目标

默认获取所需全部权限，不再弹窗询问授权。
静默升级安装新版本。

实现

获取系统应用权限

通过sharedUserId这个配置，将当前应用进程配置为系统应用进程，可获取所有权限。

原理

通过Shared User id，拥有同一个UserId的多个APK可以配置成运行在同一个进程中，所以默认就是可以互相访问任意数据，同时可以访问其他APK的数据目录下的数据库和文件，就像访问本程序的数据一样。

为了防止其他应用拿到sharedUserId并滥用，Android系统限制了相同的userId情况下，必须要使用同样的签名才能安装在同一设备上。故，如果要设置为系统共享进程，必须要和系统应用签名一致。

系统给应用签名的逻辑：

系统源码中build/target/product/security目录中有四组默认签名供Android.mk在编译APK使用，通过指定LOCAL_CERTIFICATE字段来实现，分别是：

testkey：普通APK，默认情况下使用。
platform：该APK完成一些系统的核心功能。经过对系统中存在的文件夹的访问测试，这种方式编译出来的APK所在进程的UID为system。
shared：该APK需要和home/contacts进程共享数据。
media：该APK是media/download系统中的一环

普通应用则使用testkey，若要为系统应用，可指定为platform。

原理及介绍参考该文章：Android的权限机制之—— “沙箱”机制sharedUserId和签名

实现

参考该文章实现：Android apk 系统签名

1. 前提：
应用签名不能是自定义签名，需要是系统签名。签名文件需要找系统提供厂商提供，包含platform.pk8、platform.x509.pem、signapk.jar等几个文件，如果这一步不能提供，那通过配置sharedUserId的方式无望。

2、配置sharedUserId
在AndroidManifest.xml中的manifest节点增加：

<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    package="com.moore.systemapk"
    android:sharedUserId="android.uid.system">
</manifest>

3、签名
方式一：
在系统源码层，将应用Android.mk中的LOCAL_CERTIFICATE配置为platform，即对应原理中的四个默认类型中的system应用类型

方式二：
打好未签名的apk包，通过命令方式，对应用进行签名。
java -jar signapk.jar platform.x509.pem platform.pk8 unsigned.apk signed.apk
把你对apk名和路径，替换unsigned.apk，signed.apk为输出路径。

方式三：
根据系统方提供的签名文件，生成jks或者keystone文件，后续可直接在AS中打包签名，无需额外再签名。

生成shared.priv.pem文件

openssl pkcs8 -in platform.pk8 -inform DER -outform PEM -out shared.priv.pem -nocrypt

生成shared.pk12文件

openssl pkcs12 -export -in platform.x509.pem -inkey shared.priv.pem -out shared.pk12 -name moore

生成jks或者keystone文件

keytool -importkeystore -deststorepass android -destkeypass android -destkeystore moore.jks -srckeystore shared.pk12 -srcstoretype PKCS12 -srcstorepass android -alias moore

生成后则可配置到gradle中，或者打包时选择签名所在路径

4、问题
在实际操作过程中，使用命令方式签名，很大几率会出现no conscrypt_openjdk_jni in java.library.path:的错误，拿到厂商提供的libconscrypt_openjdk_jni.so，重新签名，报另外一个错误：FATAL ERROR in native method: RegisterNatives failed for 'org/conscrypt/NativeCrypto'，尝试换电脑、换系统（windows、mac、linux）都无解，厂商那边电脑执行该命令是正常的，遂放弃，采用生成jks签名的方式执行。

5、安装
因更换了签名，若在原安装了该应用的设备上安装，务必提前卸载，同包名不同签名，显然是安装不成功的。

静默安装

应用实现自动更新功能，有几种种安装方式：

调用系统安装程序，传入apk路径（需授权，允许安装应用）
执行shell命令静默安装apk（需root权限）
使用PackageInstaller代码安装，模拟系统安装程序流程（需为系统应用）

普通升级安装

首先来说，这种方式是会出现安装页面的，并不符合我们的需求，但在安装过程中发现了一些问题，所以还是罗列一下可以拓展参考。

1、方式
下载好升级包apk后，直接使用Intent调起系统安装意图，即可。需注意8.0以上需使用自定义FileProvider，否则无法拿到path路径并且会抛出异常FileUriExposedException。

Intent intent = new Intent(Intent.ACTION_VIEW);
intent.setFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK);
intent.addFlags(Intent.FLAG_GRANT_READ_URI_PERMISSION);
Uri fileUri = null;
if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.N) {
    //自定义的FileProvider，需要在清单文件中声明
    String authority = XUpdate.getContext().getPackageName() + ".updateFileProvider";
    fileUri = FileProvider.getUriForFile(XUpdate.getContext(), authority, file);
} else {
    fileUri = Uri.fromFile(file);
}
intent.setDataAndType(fileUri, "application/vnd.android.package-archive");
context.startActivity(intent)

2、问题
问题来了，按照普通应用流程，这个方式是没问题的，一切正常，但我们的应用，是设置过**android:sharedUserId="android.uid.system"**的，那就有点麻烦了。

调起安装的时候，报错：解析软件包时出现问题

确认过下载的安装包无问题，通过文件管理、其他应用等都能调起安装，去除systemUid后也能正常安装，那问题就是这个sharedUserId了。

原因：
通过追踪系统安装流程源码程序，发现如下代码：

final int callingAppId = UserHandle.getAppId(callingUid);
if ((callingAppId == SYSTEM_UID) || (callingAppId == ROOT_UID)) {
    if ("com.android.settings.files".equals(grantUri.uri.getAuthority())) {
        // Exempted authority for cropping user photos in Settings app
    } else {
        Slog.w(TAG, "For security reasons, the system cannot issue a Uri permission"
                + " grant to " + grantUri + "; use startActivityAsCaller() instead");
        return -1;
    }
}

ok，破案，因为我们是设置为SystemUid的应用，但我们的provider并不是com.android.settings.files，所以直接被return -1了，而com.android.settings.files这个provider，是在Settings这个系统应用中定义的，也就是说，只有Settings这个SystemUid的应用能够调起普通的安装流程。

解决方案：

我们并不能够将我们自己的android:authorities改成上面可用的com.android.settings.files，因为个是整个系统唯一的一个值，改成一致是无法安装到设备上的。卒。
去除systemUid，能够正常安装，能去除就不会花心思去研究这了。卒。
修改源码！在如上判断中，增加一个或条件，加上我们自己的authorities，但要修改源码，有条件可以使用

该问题详细剖析可参考文章：Android android.uid.system的应用调用安装apk失败

shell命令安装

顾名思义，是直接通过输入命令执行的方式进行安装。众所周知Android内核是linux，所以其原理就是使用root账户直接命令安装。
需要先判断是否有root权限：

public static boolean isDeviceRooted() {
    String su = "su";
    String[] locations = {"/system/bin/", "/system/xbin/", "/sbin/", "/system/sd/xbin/",
            "/system/bin/failsafe/", "/data/local/xbin/", "/data/local/bin/", "/data/local/"};
    for (String location : locations) {
        if (new File(location + su).exists()) {
            return true;
        }
    }
    return false;
}

如果有权限的话，拼接命令，filePath即为apk路径

String command = "pm install -i " + packageName + " --user 0 " + filePath;

然后通过ShellUtils的execCommand方法执行该命令。

如果有Root权限的话，该方式是可行的，不会有界面，但我们对外放出的设备是不会开放root权限的，所以这条路子只能开发测试的时候用，实际上线操作不了。

模拟系统安装程序流程

介绍前可以先参考这两篇文章，了解系统安装应用的流程和代码逻辑
Android包管理机制（一）PackageInstaller的初始化
 Android包管理机制（二）PackageInstaller安装APK

我们要做的，就是分析调起系统安装页面，点击安装之后，逻辑层做了些什么操作，然后用直接在我们应用中去实现这个流程。

大致流程

定义一个监听回调，接收安装开始、进度、结束的通知
从PackageManager获取PackageInstaller对象，获取apk文件File对象
创建一个安装会话Session，得到会话id
读取apk File，将文件以流的方式写入session
创建一个PendingIntent，用于调起PMS安装逻辑
commit这个session，进入PMS安装

PMS安装简介：

接收到会话commit后，会组装成一个PackageInstallObserverAdapter对象，通过Handler发送该消息交由PMS处理

PackageManagerService的install逻辑和PMSHandler、IMediaContainerService几个类相关

PMSHandler处理绑定消息、新安装消息等逻辑，只有绑定成功才能进行下一步的安装操作

通过binder绑定服务，对apk进行解析和复制（耗时操作，安卓系统新开一个service进程）

InstallParams和InstallArgs具体执行安装前检查、安装位置确认、copy和move等操作，

安装成功后，通过PMS分发消息，通知应用所属用户，更新Settings，为新安装的应用程序准备数据。安装失败则删除apk。

断开binder

参考文章：:Android包管理机制（三）PMS处理APK的安装

关键代码

int count;
int sessionId;
byte[] buffer = new byte[65536];
InputStream inputStream;
OutputStream outputStream;
//拿到apkFile，拿到packageInstaller对象
File apkFile = new File(apkFilePath);
long apkFileLength = apkFile.length();
PackageManager pm = context.getPackageManager();
PackageInstaller packageInstaller = pm.getPackageInstaller();
packageInstaller.registerSessionCallback(忽略回调实现);
//创建会话
PackageInstaller.Session session = null;
PackageInstaller.SessionParams sessionParams;
try {
    sessionParams = new PackageInstaller.SessionParams(PackageInstaller.SessionParams.MODE_FULL_INSTALL);
    sessionId = packageInstaller.createSession(sessionParams);
    session = packageInstaller.openSession(sessionId);
    inputStream = new FileInputStream(apkFile);
    outputStream = session.openWrite(apkName, 0, apkFileLength);
    //写入
    while ((count = inputStream.read(buffer)) != -1) {
        outputStream.write(buffer, 0, count);
        float progress = ((float) count / (float) apkFileLength);
        session.setStagingProgress(progress);
    }
    session.fsync(outputStream);
    inputStream.close();
    outputStream.flush();
    outputStream.close();
    //创建PendingIntent
    Intent intent = new Intent();
    PendingIntent pendingIntent = PendingIntent.getBroadcast(context, 0, intent, 0);
    //绑定并提交
    session.commit(pendingIntent.getIntentSender());
} catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    if (session != null) {
        session.abandon();
    }
}

至此，就能实现静默安装了，但，还有一个问题，正常来说，我们这种系统升级，是需要在升级完成后，重启应用，但是，因为安装过程我们的应用是被Kill掉的，所以，在创建会话时设置的回调，是接收不到安装完成的回调的！！

安装完成重启

思路：
在开始安装的时候，创建一个AlarmManager任务，在10s（视apk大小自己定）后重新打开该应用。

Intent intent = context.getPackageManager().getLaunchIntentForPackage(context.getPackageName());
PendingIntent restartIntent = PendingIntent.getActivity(context, 0, intent, PendingIntent.FLAG_ONE_SHOT);
AlarmManager mgr = (AlarmManager) context.getSystemService(Context.ALARM_SERVICE);

if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.M) {// 6.0及以上
    mgr.setExactAndAllowWhileIdle(AlarmManager.RTC_WAKEUP, System.currentTimeMillis() + 10000, restartIntent);
}

如此，就能实现静默安装，安装完成后重启应用。