【Android的从零单排开发日记】——Android数据存储（上）

在讲解Android的数据源组件——ContentProvider之前我觉得很有必要先弄清楚Android的数据结构。

数据和程序是应用构成的两个核心要素，数据存储永远是应用开发中最重要的主题之一，也是开发平台必须提供的基础功能。不光是在Android平台上，在其他的平台上，数据的存储永远是不可缺少的一块。Android的数据存储是构建在Linux的文件系统上，它充分利用Linux的账号系统来限定应用对数据的访问，部署了一套安全和灵活并重的数据存储解决方案。Android的文件框架，以及各种数据存储手段，具体包括：Android的文件系统操作，设置文件的使用，数据库的使用，数据源组件的使用以及云端数据的存储。

一、Android的文件系统

1. Android系统文件目录
   

   目录	内容
   system	系统目录，放置在Android运行所需的核心库
   data	应用目录，放置着运行在Android上的应用及其数据
   sdcard	扩展存储卡目录，用来存放共享的数据
   mnt	记录Android挂载的外部存储信息

   
   
   
   
   
   
   
   
   
2. Android的应用数据存储机制
   在Android中，第三方应用及其数据，都存放在data目录下。其中，应用安装包会被存放到/data/app/目录下，每个安装包的文件名都形如：应用包名.apk，以避免重复。
   比如包名为com.test.sample的应用，其应用数据的目录为/data/data/com.test.sample/。对应的数据库文件存储在/data/data/com.test.sample/database/目录下，设置文件存储在/data/data/com.test.sample/shared_prefs/，自定义的应用数据文件存储在目录/data/data/com.test.sample/files/下，等等。
   不仅如此，Android还会为每个应用创建一个账号，只有通过本应用的账号才有权限去运行该应用的安装包文件，读写应用数据目录下的文件（当然root权限除外啊~），从而保证了该应用数据不会再被其他应用获取或破坏。
3. Android的文件操作
   从应用数据目录下可以看出，数据文件可以分成两类，一类是放置在扩展存储器中的文件，即/sdcard/目录下的文件，它们可以被各个应用共享；而另一类则是放在该应用数据目录下文件，它们仅能被各个应用独享，不能被其他应用读写。
   （1）扩展存储器中的文件读写方式跟标准的java文件处理无异。
          我们可以新建一个FileUtil的工具类来帮助我们处理文件的I/O操作，首先我们先判断SD卡的状态，看看SD卡是否可用，还有多少可用容量等。新建一个FileUtil的Class,加入方法
   

    1 // =================get SDCard information===================
    2     public static boolean isSdcardAvailable() {
    3         String status = Environment.getExternalStorageState();
    4         //Environment.MEDIA_MOUNTED表示SD卡正常挂载
    5         if (status.equals(Environment.MEDIA_MOUNTED)) {
    6             return true;
    7         }
    8         return false;
    9     }
   10 
   11     public static long getSDAllSizeKB() {
   12         //sd卡的位置
   13         File path = Environment.getExternalStorageDirectory();
   14         //StatFs获取的都是以block为单位的
   15         StatFs sf = new StatFs(path.getPath());
   16         // 得到单个block的大小
   17         long blockSize = sf.getBlockSize();
   18         // 获取所有数据块数
   19         long allBlocks = sf.getBlockCount();
   20         // 返回SD卡大小
   21         return (allBlocks * blockSize) / 1024; // KB
   22     }
   23 
   24     /**
   25      * free size for normal application
   26      * @return
   27      */
   28     public static long getSDAvalibleSizeKB() {
   29         File path = Environment.getExternalStorageDirectory();
   30         StatFs sf = new StatFs(path.getPath());
   31         long blockSize = sf.getBlockSize();
   32         long avaliableSize = sf.getAvailableBlocks();
   33         return (avaliableSize * blockSize) / 1024;// KB
   34     }

   Environment.getExternalStorageDirectory()表示获取扩展存储器的目录。（建议使用此方法动态获取，因为sdcard这个目录路径是可配置的）
   StatFs.getBlockSize在API18后变为StatFs.getBlockSizeLong,其他类似的getBlock方法也一样，关于StatFs,详情可以看这篇博文
   然后在activity中的button1加入事件

   case R.id.button1: {
               Log.d("TEST", "sdcard?"+FileUtil.isSdcardAvailable());
               Log.d("TEST", "全部容量"+(float)FileUtil.getSDAllSizeKB()/1024/1024);
               Log.d("TEST", "可用容量"+(float)FileUtil.getSDAvalibleSizeKB()/1024/1024);
               Toast.makeText(this, "status", Toast.LENGTH_SHORT).show();
               break;
           }

   运行结果如下
   

   接下来我们来判断某个文件夹是否存在在SD卡中以及创建一个文件夹

   /**
        * @param director 文件夹名称
        * @return
        */
       public static boolean isFileExist(String director) {
           File file = new File(Environment.getExternalStorageDirectory()
                   + File.separator + director);
           return file.exists();
       }
   
       /**
        * create multiple director
        * @param path
        * @return
        */
       public static boolean createFile(String director) {
           if (isFileExist(director)) {
               return true;
           } else {
               File file = new File(Environment.getExternalStorageDirectory()
                       + File.separator + director);
               if (!file.mkdirs()) {
                   return false;
               }
               return true;
           }
       }

   其中File.separator是表示分隔符，在不同操作系统下是不同的，如windows就是代表"/"，而在Linux下却是代表""。所以介意使用File.separator来代替分隔符。File.mkdirs()表示创建一个文件夹，且可附带创建父目录，而mkdir()不行，详情的File大家可以查看官方文档，或者看看这篇博文
   然后在activity中的button2加入响应事件

   case R.id.button2: {
               Log.d("TEST", "example文件夹存在?"+FileUtil.isFileExist("example"));
               Log.d("TEST", "创建forexample文件夹"+FileUtil.createFile("forexample"));
               Toast.makeText(this, "IsFile", Toast.LENGTH_SHORT).show();
               break;
           }  

   运行后可以看到
   
   我们会发现在手机的sdcard目录下新建了一个forexample的文件夹。
   最后我们来实现文件的读和写
   写：

   /**
        * 
        * @param director
        *            (you don't need to begin with
        *            Environment.getExternalStorageDirectory()+File.separator)
        * @param fileName
        * @param content
        * @param encoding
        *            (UTF-8...)
        * @param isAppend
        *            : Context.MODE_APPEND
        * @return
        */
       public static File writeToSDCardFile(String directory, String fileName,
               String content, String encoding, boolean isAppend) {
           // mobile SD card path +path
           File file = null;
           OutputStream os = null;
           try {
               if (!createFile(directory)) {
                   return file;
               }
               file = new File(Environment.getExternalStorageDirectory()
                       + File.separator + directory + File.separator + fileName);
               os = new FileOutputStream(file, isAppend);
               if (encoding.equals("")) {
                   os.write(content.getBytes());
               } else {
                   os.write(content.getBytes(encoding));
               }
               os.flush();
           } catch (IOException e) {
               Log.e("FileUtil", "writeToSDCardFile:" + e.getMessage());
           } finally {
               try {
                   if (os != null) {
                       os.close();
                   }
               } catch (IOException e) {
                   e.printStackTrace();
               }
           }
           return file;
       }
   
       /**
        * write data from inputstream to SDCard
        */
       public File writeToSDCardFromInput(String directory, String fileName,
               InputStream input) {
           File file = null;
           OutputStream os = null;
           try {
               if (createFile(directory)) {
                   return file;
               }
               file = new File(Environment.getExternalStorageDirectory()
                       + File.separator + directory + File.separator + fileName);
               os = new FileOutputStream(file);
               byte[] data = new byte[bufferd];
               int length = -1;
               while ((length = input.read(data)) != -1) {
                   os.write(data, 0, length);
               }
               // clear cache
               os.flush();
           } catch (Exception e) {
               Log.e("FileUtil", "" + e.getMessage());
               e.printStackTrace();
           } finally {
               try {
                   os.close();
               } catch (Exception e) {
                   e.printStackTrace();
               }
           }
           return file;
       }

   从上面可以看到有两种写入的方法，一种是将字符串直接写入，另一种是将数据流写到文件中。还有一点要提的是file的默认目录就是sdcard的目录，所以开头不必每次都要加sdcard的目录路径。
   FileOutputStream(file, isAppend) 两个参数，左边是File文件，而右边是一个boolean值，为true时，数据将会接在原来文件的后面写入，而false是则会覆盖。
   读：

   public static String ReadFromSDCardFile(String directory,String fileName){
           String res=""; 
           File file = null;
           file = new File(Environment.getExternalStorageDirectory()
                   + File.separator + directory + File.separator + fileName);
           try {
               FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
               int length = fis.available();
               byte [] buffer = new byte[length]; 
               fis.read(buffer);
               //将字节按照编码格式转成字符串
               res = EncodingUtils.getString(buffer, "UTF-8");
               fis.close();
               return res;
           }catch (FileNotFoundException  e) {
               // TODO Auto-generated catch block
               Log.d("TEST", "FileNotFound");
               e.printStackTrace();
           }catch (Exception  e) {
               Log.d("TEST", "Can Not Open File");
               e.printStackTrace();
           }
           return null;     
       }

   编码默认是UTF-8，若是想要改变的话，将其作为参数传入就行。
   Activity中在按钮中加入响应

   case R.id.button3: {
               FileUtil.writeToSDCardFile("forexample", "test.txt",   
                       editText.getText().toString(), "UTF-8", true);
               Toast.makeText(this, "WriteFile", Toast.LENGTH_SHORT).show();
               break;
           } 
           case R.id.button4: {
               textView.setText(FileUtil.ReadFromSDCardFile("forexample", "test.txt"));
               Toast.makeText(this, "ReadFile", Toast.LENGTH_SHORT).show();
               break;
           }

   在文字编辑框上写入“我是cpacm”，先点击writefile按钮，再点击ReadFile，得到运行结果

   

   同时在根目录下的forexample文件夹里会找到test.txt，里面有着“我是cpacm”的一行字。到此，文件的读写成功。
   （2）放在该应用数据目录下的文件读写
        存储在应用目录下的私有数据目录，通常不会通过File类的方式直接读写，而是利用一些封装过的类或函数来操作。一般可以通过Context.openFileOutput来执行。
       在Activity加入两个方法，分别为文件的读和写

       public void writeFile(String fileName,String writestr){ 
           try{ 
                   FileOutputStream fout =openFileOutput(fileName,MODE_PRIVATE); 
                   byte [] bytes = writestr.getBytes(); 
                   fout.write(bytes); 
                   fout.close(); 
                 } 
                   catch(Exception e){ 
                   e.printStackTrace(); 
                  } 
           } 
   
           //读数据
       public String readFile(String fileName){ 
         String res=""; 
         try{ 
                FileInputStream fin = openFileInput(fileName); 
                int length = fin.available(); 
                byte [] buffer = new byte[length]; 
                fin.read(buffer);     
                res = EncodingUtils.getString(buffer, "UTF-8"); 
                fin.close();     
            } 
            catch(Exception e){ 
                e.printStackTrace(); 
            } 
            return res; 
       }

   同时在按钮的响应中加入

   case R.id.button5: {
               writeFile("test2.txt",editText.getText().toString());
               Toast.makeText(this, "WritePrivateFile", Toast.LENGTH_SHORT).show();
               break;
           } 
           case R.id.button6: {
               textView.setText(readFile("test2.txt"));
               Toast.makeText(this, "ReadPrivateFile", Toast.LENGTH_SHORT).show();
               break;
           }

   效果图跟上张一样。

   最后不要忘记在配置文件中声明权限

   <uses-permission android:name="android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE" />
   <uses-permission android:name="android.permission.MOUNT_UNMOUNT_FILESYSTEMS" />

 

 

二、Android设置文件的使用

用户在使用应用时，常常会有一些个人偏好。为了满足不同用户的需求，应用通常会提供对应的设置项（Preference），让用户根据自己的喜好选择。这些设置信息会存储在本地并进行结构化地展示，使用户可以编辑。

1. 设置文件的存储和使用
   
   Android应用的设置数据，可以通过android.content.SharedPreferences类来表示。它提供了一组数据读取的接口，可以从设置文件中读取给定键值的整形数，布尔型数等数据。
   首先是获取SharedPreferences
   

   private SharedPreferences userInfo;

           //在界面组件或服务组件中调用，构造应用默认的设置文件，默认文件名字为_preferences.xml
           //userInfo = PreferenceManager.getDefaultSharedPreferences(this);  
           //或获取指定名字的SharedPreferences对象  参数分别为存储的文件名和存储模式。
           userInfo = getSharedPreferences("preferences", Activity.MODE_PRIVATE); 
           
           //读取数据，如果无法找到则会使用默认值
           String username = userInfo.getString("name", "未定义姓名");  
           String msg = userInfo.getString("msg", "未定义信息");
           //显示文本
           textView.setText(username+","+msg);

   两种获取方式，默认或者指定一个文件
   接下来加入响应按钮

           case R.id.button7: {
               //获得SharedPreferences的编辑器
               SharedPreferences.Editor editor = userInfo.edit();
               //将信息存入相应的键值中
               editor.putString("name", editText.getText().toString()).commit();
               Toast.makeText(this, "SetName", Toast.LENGTH_SHORT).show();
               break;
           } 
           case R.id.button8: {
               //获得SharedPreferences的编辑器
               SharedPreferences.Editor editor = userInfo.edit();
               //将信息存入相应的键值中ss
               editor.putString("msg", editText.getText().toString()).commit();
               Toast.makeText(this, "SetMessage", Toast.LENGTH_SHORT).show();
               break;
           } 
           case R.id.button9: {
               //获得SharedPreferences文件
               userInfo = getSharedPreferences("preferences", Activity.MODE_PRIVATE);
               String username = userInfo.getString("name", "未定义姓名");  
               String msg = userInfo.getString("msg", "未定义信息");
               textView.setText(username+","+msg);
               Toast.makeText(this, "ShowMsg", Toast.LENGTH_SHORT).show();
               break;
           } 
           case R.id.button10: {
               //输出XML文件
               textView.setText(print());
               Toast.makeText(this, "ShowXML", Toast.LENGTH_SHORT).show();
               break;
           }

   按钮7,8可以设置信息，按钮9则从SharedPreferences文件中读取信息并显示在文字框中。按钮10会显示这个XML文件中的所有信息。
   
   
   访问其他应用中的Preference(在SecondApp中访问FirstApp的数据)，前提条件是：FirstApp的preference创建时指定了Context.MODE_WORLD_READABLE或者Context.MODE_WORLD_WRITEABLE权限。

   如：在<package name>为com.first.app的应用使用下面语句创建了preference("first_app_perferences")。

   Java代码

   getSharedPreferences("first_app_perferences", Context.MODE_WORLD_READABLE);  

   在SecondApp中要访问FirstApp应用中的preference，首先需要创建FirstApp应用的Context，然后通过Context 访问preference ，访问preference时会在应用所在包下的shared_prefs目录找到preference

   Context firstAppContext = createPackageContext("com.first.app", Context.CONTEXT_IGNORE_SECURITY);   
   SharedPreferences sharedPreferences = firstAppContext.getSharedPreferences("first_app_perferences",  Context.MODE_WORLD_READABLE);   
   String name = sharedPreferences.getString("name", "");  
   int age = sharedPreferences.getInt("age", 0); 

   如果不通过创建Context访问FirstApp应用的preference，可以以读取xml文件方式直接访问FirstApp应用的preference对应的xml文件，

   如： 
   File xmlFile = new File(“/data/data/<package name>/shared_prefs/first_app_perferences.xml”);//<package name>应替换成应用的包名: com.first.app

2. 设置界面组件
   有一类特殊的Preference对象：android.preference.PreferenceGroup。它是容器型的Preference对象，负责管理一组相关联的Preference对象。设置项编辑的界面组件，通常派生自android.preference.PreferenceActivity类。它可以将一个定制好的设置树转换成对应的控件呈现出来。
   

   public class PreferencesDemo extends PreferenceActivity{
        @Override
        public void onCreate(Bundle savadInstanceState){
            super.onCreate(savadInstanceState);
            this.addPreferencesFromResource(R.xml.preference);
        }
   }