一篇文章彻底明白Android文件存储

原创

CCCruch

修改于 2019-08-06 02:19:11

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前言

Android中经常需要使用文件存储用户数据
本文将梳理各个版本中的文件存储，希望能帮上忙。

文件存储思维导图

1. 简介

Android开发中有五种数据持久化API：

持久化示意图

2. 内部存储空间（Internal Storage）

2.1 划分

内部存储示意图

目录：/data/data/
特点：
每个应用独占一个以包名命名的私有文件夹
在应用卸载时被删除
对MediaScanner不可见
适用场景：私密数据

2.2 API

内部存储 API

相关的API

data/data/<包名>/	描述
Context#getDir(String name,int mode):File!	内部存储根目录下的文件夹(不存在则新建)

data/data/<包名>/files/	描述
Context#getFilesDir():File!	files文件夹
Context#fileList():Array<String!>!	列举文件和文件夹
Context#openFileInput(String name):FileInputStream!	打开文件输入流(不存在则抛出FileNotFoundException)
Context#openFileOut(String name,int mode):FileOutputStream!	打开文件输出流(文件不存在则新建)
Context#deleteFile(String name):Boolean!	删除文件或文件夹

data/data/<包名>/cache/	描述
Context#getCacheDir():File!	cache文件夹

data/data/<包名>/code_cache/	描述
Context#getCodeCacheDir():File!	存放优化过的代码(如JIT优化)

data/data/<包名>/no_backup/	描述
Context#getNoBackUpFIlesDir():File!	在Backup过程中被忽略的文件

访问模式参数

// 举例（targetSdkVersion >= 24）：

try(FileOutputStream fos = openFileOutput("file_name",MODE_WORLD_WRITEABLE)){

	fos.write("Not sensitive information".getBytes());

}catch (IOException e){

	e.printStackTrace();

}

// 异常：
Caused by: java.lang.SecurityException: MODE_WORLD_READABLE no longer supported
Caused by: java.lang.SecurityException: MODE_WORLD_WRITEABLE no longer supported

MODE_PRIVATE：只对在应用内可见
MODE_APPEND：如果文件存在，则在文件末尾追加；文件不存在，则与 MODE_PRIVATE 相同。
MODE_WORLD_READABLE 和 MODE_WORLD_WRITEABLE：允许其他应用访问（不要使用）
版本变更：弃用常量 MODE_WORLD_READABLE 和 MODE_WORLD_WRITEABLE（API 17）
版本变更：禁用常量 MODE_WORLD_READABLE 和 MODE_WORLD_WRITEABLE（API 24）

3. 外部存储（External Storage/Shared Storage）

3.1 定义

早期的Android设备存储空间较小，有一个内置（build-in）的存储空间，即内部存储，另外还有一个可以移除的存储介质，即外部存储（如SD卡）。但是随着设备内置存储空间增大，很多设备已经足以将内置存储空间一分为二，一块为内部存储，一块为外部存储。

所有应用均可读写，原则上不应保存敏感信息
检查是否挂载

外部存储并不总是可用的，因为外部存储可以移除（早期设备）或者作为USB存储设备连接到PC，访问前必须检查是否挂载（mounted）：

boolean mExternalStorageAvailable = false;
boolean mExternalStorageWriteable = false;
/* 检查外部存储是否可读写 */
void updateExternalStorageState() {
    String state = Environment.getExternalStorageState();
    if (Environment.MEDIA_MOUNTED.equals(state)) {
    		// 可读写
        mExternalStorageAvailable = mExternalStorageWriteable = true;
    } else if (Environment.MEDIA_MOUNTED_READ_ONLY.equals(state)) {
    		// 可读
        mExternalStorageAvailable = true;
        mExternalStorageWriteable = false;
    } else {
        mExternalStorageAvailable = mExternalStorageWriteable = false;
    }
}

监听外部存储状态

BroadcastReceiver mExternalStorageReceiver;
/* 开始监听 */
void startWatchingExternalStorage() {
    mExternalStorageReceiver = new BroadcastReceiver() {
        @Override
        public void onReceive(Context context, Intent intent) {
        		// 更新状态
            updateExternalStorageState();
        }
    };
    IntentFilter filter = new IntentFilter();
    filter.addAction(Intent.ACTION_MEDIA_MOUNTED);
    filter.addAction(Intent.ACTION_MEDIA_REMOVED);
    // 动态注册广播接收器
    registerReceiver(mExternalStorageReceiver, filter);
    updateExternalStorageState();
}
/* 停止监听 */
void stopWatchingExternalStorage() {
		// 注销广播接收器
    unregisterReceiver(mExternalStorageReceiver);
}

权限 <manifest...> <uses-permission android:name="android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE" android:maxSdkVersion="18" /> ... </manifest>
版本变更：动态权限（API 23）
读权限：android.permission.READ_EXTERNAL_STORAGE
读+写权限：android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE
版本变更：访问外部存储的私有目录不需要申请权限（API 19）

3.2 划分

外部存储示意图

私有目录（private）：storage/emulated/0/Android/
每个应用独占以包名命名的私有文件夹
在应用卸载时被删除
对MediaScanner不可见（例外：多媒体文件夹 API 21）
特点
适用场景：非私密数据，需要随应用卸载删除
公共目录（public）：外部存储中除了私有目录外的其他空间
所有应用共享
在应用卸载时不会被删除
对MediaScanner可见
特点
适用场景：非私密数据，不需要随应用卸载删除

3.3 外部存储API

外部存储 API

因为外部存储不一定可用，所以返回值可为空或空数组

storage/emulated/0/	描述
Environment.getExternalStorageDirectory():File?	外部存储根目录
Environment.getExternalStoragePublicDirectory(name:String?):File?	外部存储根目录下的文件夹
Environment.getExternalStorageState():String!	外部存储状态

storage/emulated/0/Android/data/<包名>/	描述
Context.getExternalCacheDir():File?	cache文件夹
Context.getExternalCacheDirs():Array<File!>!	多部分cache文件夹(API 18)
Context.getExternalFilesDir(type: String?):File?	files文件夹
Context.getExternalFIlesDirs(type:String?):Array<File!>!	多部分files文件夹(API 18)
Context.getExternalMediaDirs():Array<File!>!	多部分多媒体文件夹(API 21)

版本变更：多部分外部存储——Context#getExternalFilesDirs()（API 18）

有些设备可以外接存储设备（如SD卡）来获得更大的外部存储空间，相当于有多部分外部存储空间，一块内置，一块外置。在存储空间足够时，应该优先存储在内置的部分。

> 兼容：Context.getExternalFilesDirs():Arra<File!>!，在低版本中数组只会返回一个元素，指向内置的外置存储的路径

版本变更：外部存储多媒体文件夹——Context.getExternalMediaDirs()（API 21）：对MediaScanner可见

4. 补充

4.1 缓存文件

内部存储和外部存储中都有一个缓存文件夹：
data/data/<包名>/cache/
storage/emulated/0/Android/data/<包名>/cache/
当设备存储空间不足时，缓存文件可以被回收，系统回收策略为：
阈值

StorageManager sm = (StorageManager) getSystemService(Context.STORAGE_SERVICE);

UUID uuid = sm.getUuidForPath(getCacheDir());

long byteSize = sm.getCacheQuotaBytes(uuid);

查询已分配的缓存空间

    sm.getCacheSizeBytes(uuid)

行为——缓存粒度

    // 整个文件夹视为一个缓存整体，在系统回收空间时清空文件夹sm.setCacheBehaviorGroup(dirFile,true)

行为——保留文件结构

    // 在系统回收文件时，清空文件数据(length=0)，而不是直接删除文件sm.setCacheBehaviorTombstone(dirFile,true)

before Android O（before API 26）策略：按照文件修改时间（modified time）排序，越早时间将优先被删除

> 漏洞：应用可以设置文件修改时间到一个稍晚的时间（比如2050年），保持不被删除

since Android O（since API 26）策略：系统分别为每个应用设置缓存空间阈值，设备存储空间不足时，超过阈值的应用将优先删除缓存，低于阈值的应用缓存会被保留。系统会动态修改阈值，用户使用频率越高的应用阈值越高。
清除应用的数据的选项（在系统设置或手机管家中）：
清除缓存：清除应用的内部存储缓存文件夹 与 外部存储缓存文件夹；
清除数据：清除应用的内部存储 与 外部存储空间私有目录；

4.2 android:installLocation

可选值
internalOnly（默认）：安装在内部存储，内部存储空间不足时无法安装；
auto：优先安装在内部存储，内部存储空间不足时，尝试安装在外部存储；
preferExternal：优先安装在外部存储，外部存储空间不足时，尝试安装在内部存储；
外部存储被移除时，安装在外部存储空间上的应用会被系统杀死。直到外部存储重新挂载时，系统发出ACTION_EXTERNAL_APPLICATIONS_AVAILABLE广播。
对于占用存储空间较大的应用来说，就有必要考虑安装在外部存储。举例：反编译王者荣耀查看AndroidManifest文件，可以看到使用了“auto”选项。

  <manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
		package="com.tencent.tmgp.sgame"
		platformBuildVersionCode="28"
		platformBuildVersionName="9"
		android:compileSdkVersion="28"
		android:compileSdkVersionCodename="9"
		android:installLocation="auto"
		android:theme="@android:style/Theme.NoTitleBar">

4.3 存储空间

4.3.1 查询

File

 
val target = File(context.filesDir,"my-download")
target.freeSpace   // 未分配容量（Root用户可用的容量）
target.usableSpace // 可用容量（非Root用户可用的容量）
target.totalSpace  // 全部容量（包括已分配容量和未分配容量）

StatFs（API 18）

val target = File(context.filesDir,"my-download")
val stat = StatFs(target)
val blockSize = stat.blockSizeLong
stat.freeBlocksLong * blockSize      // 同上
stat.availableBlocksLong * blockSize // 同上
stat.blockCountLong * blockSIze      // 同上

StorageManager（API 26）

   val target = File(context.filesDir,"my-download")
val ssm = getSystemService(Context.STORAGE_STATS_SERVICE) as   StorageStatsManager
val sm = getSystemService(Context.STORAGE_SERVICE) as StorageManager
val uuid = sm.getUuidForPath(target)
ssm.getFreeBytes(uuid)  // 可用容量（非Root用户可用的容量）
ssm.getTotalBytes(uuid) // 完整的物理容量（比如64G）

StorageStatsManager（API 26）

```

val target = File(context.filesDir,"my-download")val ssm = getSystemService(Context.STORAGE_STATS_SERVICE) as   StorageStatsManagerval sm = getSystemService(Context.STORAGE_SERVICE) as StorageManagerval uuid = sm.getUuidForPath(target)ssm.getFreeBytes(uuid)  // 可用容量（非Root用户可用的容量）ssm.getTotalBytes(uuid) // 完整的物理容量（比如64G）

```

4.3.2 分配

before API 26 val target = File(context.filesDir,"my-download") if(downloadSize <= target.getAvailableSpace()){ // 磁盘空间充足，可以写入 ... }

> 注意：即使判断磁盘空间充足，也可能在写入过程中抛出IOException（空间不足），因为无法避免多线程或多进程并发写入。

since API 26

    val target = File(context.filesDir,"my-download")
val sm = getSystemService(Context.STORAGE_SERVICE) as StorageManager
val uuid = sm.getUuidForPath(target)
if(downloadSize <= sm.getAllocatableBytes(uuid){
  	try(FileOutPutStream os = FileOutPutStream(target)){
  			// 预分配downloadSize大小的空间给当前应用
  			sm.allocateBytes(os.getFD(),downloadSize)
  			// 写入
  			...
  	}
}else{
  	// 空间不足，请求用户自行清理空间
  	val intent = Intent(StorageManager.ACTION_MANAGE_STORAGE);
      intent.putExtra(StorageManager.EXTRA_UUID,uuid);
      // 需要的空间
      intent.putExtra(StorageManager.EXTRA_REQUESTED_BYTES,downloadSize);
      context.tartActivityForResult(intent,REQUEST_CODE);
}

> StorageManager#allocateBytes()可以避免了并发写入造成空间不足异常

5. 总结

隐私性

| 位置 | 其他应用 | 未root用户 | root用户 | MediaScanner |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| 内部存储 | X | X | √ | X |
| 私有内部存储 | √ | √ | √ | 仅多媒体文件夹 |
| 公共内部存储 | √ | √ | √ | √ |

生存期
版本演进

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api

缓存

自动化测试

文件存储

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