Android文件系统详解

前言

文件系统一直是Android开发过程中经常接触的东西。而关于内部存储、外部存储、外置存储、私有存储、公共存储，以及访问哪些文件需要申请运行时权限等问题，一直是许多开发者头疼的问题。本文就将详细地讲解这些重要而模糊的知识点。

内部存储

内部存储主要用于保存应用的私有文件，其他应用无法访问这些数据。当应用卸载的时候，这些数据也会被删除。使用内部存储不需要任何额外权限。

写入数据

String filename="innerFile";
String outData="CodingEnding";//需要写入内部存储的数据
FileOutputStream fos=null;
try {fos=openFileOutput(filename, Context.MODE_PRIVATE);fos.write(outData.getBytes());//写入数据Log.i(TAG,"写入成功");
} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {e.printStackTrace();
} finally {//关闭文件流if(fos!=null){try {fos.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

核心代码如下：

fos=openFileOutput(filename, Context.MODE_PRIVATE);
fos.write(outData.getBytes());//写入数据
fos.close();

首先使用Context的openFileOutput方法获取FileOutputStream，然后按照Java的文件写入方式操作就行了。

读取数据

String filename="innerFile";
FileInputStream fis=null;
try {fis=openFileInput(filename);BufferedReader bf=new BufferedReader(new InputStreamReader(fis));StringBuilder builder=new StringBuilder();String line=null;while((line=bf.readLine())!=null){builder.append(line);}Log.i(TAG,"已读取数据："+builder.toString());
} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {e.printStackTrace();
} finally {//关闭资源if(fis!=null){try {fis.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

关键代码如下：

fis=openFileInput(filename);
BufferedReader bf=new BufferedReader(new InputStreamReader(fis));
StringBuilder builder=new StringBuilder();
String line=null;
while((line=bf.readLine())!=null){builder.append(line);
}

通过Context的openFileInput方法获取FileInputStream，然后按照Java的文件读取方式操作就行了。

读取静态文件

对于res/raw文件夹下的数据，可以使用Resources的openRawResource方法读取，示例代码如下：

InputStream fis=null;
try {fis=getResources().openRawResource(R.raw.rawfile);BufferedReader bf=new BufferedReader(new InputStreamReader(fis));StringBuilder builder=new StringBuilder();String line=null;while((line=bf.readLine())!=null){builder.append(line);}Log.i(TAG,"已读取Raw数据："+builder.toString());
} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {e.printStackTrace();
} finally {//关闭资源if(fis!=null){try {fis.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

关键代码如下：

fis=getResources().openRawResource(R.raw.rawfile);

可以看到，这里只是改用openRawResource方法获取InputStream，后续操作和读取内部存储数据一致。

注意，在raw文件夹中，文件名只能包含小写字母、数字和下划线。

缓存数据

对于应用的私有缓存数据，可以保存在内部存储的缓存目录中，关键方法是Context的getCacheDir方法。

public abstract File getCacheDir();

这个方法会返回一个File类型的对象，这个File对象对应的就是内部存储中用于保存缓存数据的根目录。通过这个File对象，我们就可以利用Java文件流的方式去读取和写入缓存数据了。

注意，应用的私有缓存文件不应该过大。如果内部存储空间不足，系统可能会删除这些缓存文件。为了保证良好的用户体验，应用应该定期主动清除自己的缓存数据。

外部存储

除了内部存储，Android系统还为开发者提供了外部存储。需要注意的是，外部存储并不仅仅指SD卡，它可能是可移除的存储介质（典型如SD卡），也可能是不可移除的存储介质（如现在很多一体机内置的存储器）。外部存储是相对于内部存储的概念，用于保存全局范围可读取的文件。这也就意味着，保存在外部存储中的数据可以被设备中的任何应用访问，甚至也可以被用户查看、修改。

获取权限

和访问内部存储不同，要读取外部存储中的文件首先需要获取权限，即READ_EXTERNAL_STORAGE和WRITE_EXTERNAL_STORAGE权限。如果应用同时有读、写的需求，只需要申请WRITE_EXTERNAL_STORAGE权限即可。

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

注意，Android 6.0（API 23）引入了运行时权限的概念，以上提到的两种权限都需要动态地获取。如果不了解运行时权限的概念，可以参考这篇博客：

详解Android权限机制

另外，在Android 4.4（API 19）及以上，如果只是在外部存储中读、写应用的私有文件，就不需要申请这些权限。因此，我们可以使用maxSdkVersion属性实现只在较低版本申请权限，如下所示：

<uses-permission android:name="android.permission.READ_EXTERNAL_STORAGE"android:maxSdkVersion="18"/>

可用性检查

由于外部存储存在被移除的情况，我们在使用外部存储前首先应该进行可用性检查。使用Environment的getExternalStorageState方法可以获得外部存储的状态，通过判断返回的状态就实现了对外部存储的可用性检查。下面提供两个简单的示例：

1.判断外部存储是否可写和可读

String state=Environment.getExternalStorageState();
if(Environment.MEDIA_MOUNTED.equals(state)){//外部存储可写、可读
}

2.判断外部存储是否至少可读

String state=Environment.getExternalStorageState();
if(Environment.MEDIA_MOUNTED.equals(state)||Environment.MEDIA_MOUNTED_READ_ONLY.equals(state)){//外部存储至少可读
}

实际上，getExternalStorageState方法有10种返回值，如下：

MEDIA_UNKNOWN：未知状态
MEDIA_REMOVED：移除状态（外部存储不存在）
MEDIA_UNMOUNTED：未装载状态（外部存储存在但是没有装载）
MEDIA_CHECKING：磁盘检测状态
MEDIA_NOFS：外部存储存在，但是磁盘为空或使用了不支持的文件系统
MEDIA_MOUNTED：就绪状态（可读、可写）
MEDIA_MOUNTED_READ_ONLY：只读状态
MEDIA_SHARED：共享状态（外部存储存在且正通过USB共享数据）
MEDIA_BAD_REMOVAL：异常移除状态（外部存储还没有正确卸载就被移除了）
MEDIA_UNMOUNTABLE：不可装载状态（外部存储存在但是无法被装载，一般是磁盘的文件系统损坏造成的）

公共文件（共享文件）

对于在应用中产生的多媒体类型的文件，如音乐、图片、铃声等，一般应该保存在外置存储中对应的公共目录下，如/Music、/Pictures、/Ringtones，这样方便和其他的应用共享这些文件。同时，系统的媒体扫描器也能正确地对这些文件进行归类。

要将这些公共文件（共享文件）保存到指定位置，关键是Environment的getExternalStoragePublicDirectory方法,其原型如下：

public static File getExternalStoragePublicDirectory(String type);

这个方法需要提供一个String类型的type参数，以便返回保存相应类型公共文件的根目录，即一个File对象。type的值不可为null，可选值如下（都是Environment中定义的常量）：

DIRECTORY_MUSIC：音乐类型
DIRECTORY_PICTURES：图片类型
DIRECTORY_MOVIES：电影类型
DIRECTORY_DCIM：照片类型
DIRECTORY_DOWNLOADS：下载文件类型
DIRECTORY_DOCUMENTS：文档类型
DIRECTORY_RINGTONES：铃声类型
DIRECTORY_ALARMS：闹钟提示音类型
DIRECTORY_NOTIFICATIONS：通知提示音类型
DIRECTORY_PODCASTS：播客音频类型

注意，返回的文件目录可能还不存在，因此在执行文件操作前应该确保相应的文件目录已经存在，否则使用File的mkdirs方法创建文件目录。

下面演示如何在下载文件类型根目录下创建自己的文件目录（具体保存文件的代码请参考demo）：

String directoryName="PublicFileTest";
File publicDownloadDirectory=Environment.getExternalStoragePublicDirectory(Environment.DIRECTORY_DOWNLOADS);
File myDownloadDirectory=new File(publicDownloadDirectory,directoryName);if(!myDownloadDirectory.exists()){//确保指定目录已经创建boolean createResult=myDownloadDirectory.mkdirs();if(createResult){Log.i(TAG,"创建成功");}else{Log.i(TAG,"创建失败");}
}

小技巧：如果不希望系统的媒体扫描器访问我们的媒体文件，可以在媒体文件所在的目录下新建一个名为.nomedia的空文件，这会阻止媒体扫描器归类我们的文件并提供给其他应用。

私有文件

对于应用私有的文件，则应该使用Context的getExternalFilesDir方法访问外部存储中的私有存储目录，媒体扫描器不会扫描这些目录。可以为这个方法传入一个String类型的type参数，用于获取私有存储目录中相应的媒体文件子目录。当然，也可以传入null直接获取私有存储的根目录。这个方法的返回值也是一个File对象。

public abstract File getExternalFilesDir(String type);

注意，某些移动设备可能既提供了内置存储器作为外部存储空间，同时又提供了SD卡作为外部存储空间。也就是说，在这些设备中外部存储实际上包含了两块磁盘。在Android 4.3（API 18）及以下，Context的getExternalFilesDir方法仅仅会返回内置存储器对应的外部存储控件，而无法访问SD卡对应的存储空间。从Android 4.4（API 19）开始，Context新增了getExternalFilesDirs方法。这个方法的返回值是一个File数组，包含两个对象（可能为null），这样就可以实现对内置存储器和SD卡的访问。数组的第一个对象默认是外部主存储，官方的开发建议是除非这个位置已满或不可用，否则应该使用这个位置。

public abstract File[] getExternalFilesDirs(String type);

另外，出于兼容性的考虑，可以使用ContextCompat的getExternalFilesDirs方法。这是一个静态方法，返回值也是一个File数组。在Android 4.4及以上，效果和Context的getExternalFilesDirs方法一致；而在Android 4.3及以下，返回的File数组始终只包含一个对象。

public static File[] getExternalFilesDirs(Context context, String type)

对于以上方法的type参数，有以下几种可选值（都是Environment中定义的常量）：

DIRECTORY_MUSIC：音乐类型
DIRECTORY_PICTURES：图片类型
DIRECTORY_MOVIES：电影类型
DIRECTORY_RINGTONES：铃声类型
DIRECTORY_ALARMS：闹钟提示音类型
DIRECTORY_NOTIFICATIONS：通知提示音类型
DIRECTORY_PODCASTS：播客音频类型

注意，当应用卸载时，这些私有存储目录中的文件也会被删除。此外，虽然系统的媒体扫描器不会访问外部存储中的私有存储目录，但是其他具有READ_EXTERNAL_STORAGE或WRITE_EXTERNAL_STORAGE权限的应用依旧可以读/写这些私有存储目录中的文件。因此对于真正重要的文件，还是应该保存在应用的内部存储中。

补充：私有文件根目录的参考路径：Android/data/包名/files/

（具体保存文件的代码请参考demo）

缓存文件

在外部存储中也有专门保存缓存文件的空间，可以通过Context的getExternalCacheDir方法访问缓存文件目录，返回值是一个File对象。上文曾说过，外部存储可能同时包含内置存储器和SD卡两个存储空间，因此在Android 4.4（API 19）及以上还可以通过Context的getExternalCacheDirs方法访问这两个存储空间。这个方法会返回一个File数组，包含两个对象，第一个对象默认是外部主存储对应的缓存文件目录。

public abstract File getExternalCacheDir();
public abstract File[] getExternalCacheDirs();

同样，为了兼容性，也可以使用ContextCompat的getExternalCacheDirs方法。这是一个静态方法，返回值也是一个File数组。在Android 4.4及以上，效果和Context的getExternalCacheDirs方法一致；而在Android 4.3及以下，返回的File数组始终只包含一个对象。

public static File[] getExternalCacheDirs(Context context);

注意，当应用卸载时，缓存目录下的文件也会被系统删除。当然，官方建议开发者应该主动移除不再需要的缓存文件，这有助于节省存储空间并保持应用性能。

补充：缓存文件根目录的参考路径：Android/data/包名/cache/

其他常用API

除了以上提过的方法，Android文件系统还提供了其他可用的API，下面简单进行讲解：

Context

public abstract File[] getExternalMediaDirs();

该方法将以File数组的形式返回外部存储中所有可以保存媒体文件的目录。这些目录中的文件将会被系统媒体扫描器访问，并可以通过MediaStore提供给其他应用。

public abstract File getDataDir();

这个方法以绝对路径的方式访问应用的私有文件目录（内部存储）。官方并不建议直接使用这个方法返回的路径，因为如果应用迁移到其他位置（如迁移到SD卡），文件路径将发生改变。

public abstract File getDir(String name, @FileMode int mode);

以File形式返回一个文件目录，应用可以在这个目录中保存自己的数据文件。如果这个目录还不存在，系统将会自动创建它。

public abstract File getFilesDir();

以File形式返回openFileOutput方法所使用的文件目录（即内部存储根目录）。注意，这个方法是通过绝对路径进行文件访问的，因此应用发生迁移将导致返回的路径发生变化。

public abstract File getFileStreamPath(String name);

以File形式返回通过openFileOutput方法存储的文件。注意，这个方法是通过绝对路径进行文件访问的，因此应用发生迁移将导致返回的路径发生变化。

public abstract File getObbDir();

以File形式（绝对路径）返回应用Obb文件的存储目录。如果当前应用并不存在Obb文件，则这个目录也不存在，返回null。

public abstract File[] getObbDirs();

和上一个方法类型，只不过返回的对象是File数组，因此得以访问SD卡中的Obb文件目录。这个方法在Android 4.4（API 19）及以上可用。

ContextCompat

public static File getDataDir(Context context)；

这是Context#getDataDir方法的兼容性版本。

public static File[] getObbDirs(Context context);

这是Context#getObbDirs方法的兼容性版本。

Environment

public static File getDataDirectory();

以File形式返回用户数据目录，即/data目录。

public static File getDownloadCacheDirectory()；

以File形式返回下载缓存数据目录，即/cache目录。

public static File getExternalStorageDirectory()；

以File形式返回外部存储根目录。

public static File getRootDirectory();

以File形式返回存放系统OS的文件根目录，即system目录。注意，这个分区始终处于只读状态。

参考资料

官方文档：https://developer.android.google.cn/guide/topics/data/data-storage.html#db

demo

下载地址：FileSystemDemo