Android系统编程入门系列之应用数据文件化保存

小蚂蚁

应用中关于数据的持久化保存，不管是简单的SharedPreferences还是数据库SQLiteDatabase，本质上都是将数据保存到系统的某种类型的文件中。因此可以直接使用java.io.File文件类将数据以任意类型存取。
在获取到File文件类的对象后，就可以使用其相关方法执行对文件的读写等相关操作，这部分属于Java语言开发或Kotlin语言开发的基础知识，不再多言。而在Android系统上因为各种原因，获取File对象的方式有所区别，本文将重点介绍。

这里需要注意，File文件类不仅可以是一个可读写数据的正常文件，也可以是一个包含上述文件的文件夹。下文如无特别说明，文件亦指保存数据的正常文件和包含正常文件的文件夹。

硬件存储区域
在了解数据的文件存储之前，当然要先搞清楚Android系统对硬件存储设备的划分规则。
一般设备所安装Android系统的分区空间，被定义为Android系统的内部存储空间。通常应用程序的安装包及安装后的相关数据文件，都默认保存在内部存储空间中。内部存储空间为不同应用程序划分了不同的访问区间可以操作，而系统用户是无法正常访问内部存储空间的，这有效防止了应用程序间的文件安全性。
内部存储的空间往往不会太大，因此不建议应用程序在内部存储中占用大量空间。于是Android系统又定义了外部存储空间，应用程序过大的文件可存储在外部存储中，比如相机应用程序所保存的照片。同时外部存储是允许系统用户访问的，这也就是文件管理应用程序所展示的存储空间。
而在某些硬件设备中，比如较老版本的移动手机，为了增大硬件存储空间，还会使用SDcard增加可扩展存储区。这部分存储同样属于系统的外部存储空间范畴。
在访问外部存储时，应用程序需要申请外部存储的读写权限，包括android.Manifest.permission.READ_EXTERNAL_STORAGE和android.Manifest.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE。
系统级文件
所谓系统级文件，就是该类文件允许系统中的任何应用程序读写访问。其中外部存储空间中的文件都是系统级文件。
目标版本级别小于29的应用程序
在Android10即API 29以前，手机的外置SD卡可以作为系统级文件使用，在应用程序中，可以借助android.os.Environment环境类的getExternalStorageDirectory()系列静态方法获取外部存储中的相关File文件，同时使用isExternalStorageEmulated ()系列静态方法获取类似外部存储是否加载等信息。

这里获取外部存储根目录的Environment.getExternalStorageDirectory()方法在API29中废弃，而在API30中替换为Environment.getStorageDirectory()方法。

目标版本级别等于29的应用程序
从Android10开始，系统引入了分区存储的概念，在开启了分区存储的应用程序中，只能访问其应用级文件和媒体文件。应用级文件在下文会有详细讲解。而所谓的媒体文件是保存在外部存储中的，主要包括图片、音频、视频和下载文件，共四种媒体文件类。
其中一般图片存储路径为 DCIM/ 和 Picture/ ，并将文件信息存储在MediaStore.Images类定义的相关常量所标记的数据库中；
音频存储路径为 Alarms/ 、 Audiobooks/、 Music/ 、 Notifications/ 、 Podcasts/ 和 Ringtones/ ，并将文件信息存储在MediaStore.Audio类定义的相关常量所标记的数据库中；
视频存储路径为 DCIM/ 、 Movies/ 和 Picture/ ，并将文件信息存储在MediaStore.Video类定义的相关常量所标记的数据库中；
下载文件存储路径为 Download/ ，并将文件信息存储在MediaStore.Downloads类定义的相关常量所标记的数据库中。

这里的下载文件路径MediaStore.Downloads需要特别注意，其路径只适用于Android10即API 29及以上的系统上，不管应用程序的目标版本级别为多少，只要在Android9及以下版本中，就无法访问下载文件路径的相关内容。
而且在下载文件路径中的文件，如果由非创建该文件的应用程序所访问，只能使用存储访问框架调用系统文件选择器与用户交互，而不能像另外三种媒体文件一样直接代码访问。

分区存储的开启方式是修改 AndroidManifest.xml 清单文件，在 <application> 标签中增加属性值内容 android:requestLegacyExternalStorage=“false”，这也是默认设置；反之，如果设置android:requestLegacyExternalStorage=“true”则是关闭分区存储，官方推荐该配置仅可在文件兼容性适配阶段作为过渡使用。
开启了分区存储的应用程序，在读写自己的应用级文件时，不需要另外申请权限。但是在访问媒体文件时，同样需要外部存储的读写权限，包括android.Manifest.permission.READ_EXTERNAL_STORAGE和android.Manifest.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE。
而媒体文件的访问方式，是通过上下文环境Context对象的getContentResolver()方法，获取android.content.ContentResolver内容解析类对象，通过该对象可以对Android系统的数据库进行增删改查等操作，其用到的相关常量都可以在上文的四种媒体文件类中查询。至于ContentResolver内容解析类的原理和使用方式，将在后面关于应用级文件共享的文章中详细讲解。
目标版本级别不小于30的应用程序
在Android11及API 30及以上的系统中，强制开启了分区存储，应用只能访问其应用级文件和媒体文件。同时新增了管理外部存储的权限android.Manifest.permission.MANAGE_EXTERNAL_STORAGE，与上文的外部存储的读写权限共同授权，允许当前应用程序访问外部存储的所有文件。
而访问外部存储的方式同样是使用Environment环境类的getStorageDirectory()系列静态方法获取外部存储中的相关File文件。
应用级文件
所谓应用级文件，就是该文件只运行其所属的应用程序读写访问，只能由该应用程序创建，且随着应用程序的卸载或清除数据而删除。
在没有开启分区存储之前，即Android 10系统版本之前，应用级文件不仅可以保存在内部存储中，也可以保存在外部存储中，且由于应用程序之间对外部存储的访问并未受到限制，所以外部存储部分的应用级文件往往可以被不同应用程序访问。
而自Android 10启用分区存储之后，应用程序的应用级文件只能保存在内部存储中，即便在Android 11系统之后恢复了应用程序对外部存储的访问授权，也不会在外部存储中创建应用级文件。
访问应用级文件的方式是通过上下文环境类
android.content.Context对象。
调用Context对象的getDir(String name, int mode)方法可以获取指定目录下的私有文件，返回File文件类型的对象，通常路径为 /data/data/应用包名/app_name/name。其中参数 name 是指定的文件名；参数 mode 是对该文件的操作模式，通常为Context.MODE_PRIVATE=0表示文件私有，或者Context.MODE_APPEND为写入文件的追加模式。
调用Context对象的getCacheDir()方法可以获取当前应用程序下的缓存文件目录，返回File文件类型的对象，通常路径为 /data/data/应用包名/cache/。
调用Context对象的getFilesDir()方法可以获取当前应用程序下的特定文件目录，返回File文件类型的对象，通常路径为 /data/data/应用包名/files/。
还有其他相关方法，可以获取当前应用程序下的某些指定文件目录，不再赘述。
对于应用程序下的应用级文件通常是不允许其他应用访问的，可如果某些应用级文件的确想被其他应用程序所访问，比如某个通讯类应用程序需要访问通讯录应用中的联系人信息，有什么好的办法呢？敬请关注下一章了解详情。