Content Provider: kiến trúc thành phần và nguyên lý hoạt động

Content Provider là gì?

Content Provider là thành phần Android quản lý quyền truy cập vào kho dữ liệu tập trung và cung cấp dữ liệu cho các ứng dụng khác qua giao diện hợp đồng thống nhất. Nó ẩn chi tiết triển khai lưu trữ: dữ liệu có thể được lưu trong SQLite, trên hệ thống tệp, trên đám mây hoặc là kết quả của yêu cầu mạng.

Android bao gồm các Content Providers tích hợp sẵn cho dữ liệu hệ thống — ContactsContract, MediaStore, CalendarContract, CallLog. Các ứng dụng bên thứ ba cũng có thể tạo nhà cung cấp riêng để trao đổi dữ liệu an toàn. Mỗi nhà cung cấp được đăng ký trong AndroidManifest.xml với authority — một chuỗi duy nhất tạo thành phần đầu tiên của URI.

Content Provider hoạt động như thế nào

Content Provider hoạt động theo mô hình máy khách-máy chủ. Nhà cung cấp đóng vai trò máy chủ triển khai sáu phương thức bắt buộc: query, insert, update, delete, getType và onCreate. Máy khách (ứng dụng khác) truy cập nhà cung cấp qua ContentResolver, nơi dịch các lời gọi thành các phương thức tương ứng của nhà cung cấp qua cơ chế IPC của Android.

URI và authority

Mỗi Content Provider được xác định bằng URI theo lược đồ content://. Ví dụ: content://com.example.app.provider/items. Phần đầu tiên authority (com.example.app.provider) được liên kết với lớp nhà cung cấp trong tệp kê khai. Đường dẫn /items trỏ đến một bảng, trong khi /items/5 trỏ đến một bản ghi cụ thể có ID=5.

Quy trình gọi

Khi một ứng dụng gọi ContentResolver.query(URI), Android kiểm tra quyền của gói gọi, tìm nhà cung cấp theo authority và khởi động tiến trình của nó nếu chưa chạy. Nhà cung cấp thực thi truy vấn và trả về Cursor — một đối tượng chứa kết quả và cho phép máy khách duyệt qua các bản ghi.

Các phương thức chính của Content Provider

Lớp ContentProvider yêu cầu triển khai sáu phương thức trừu tượng. Mỗi phương thức chấp nhận một URI và trả về kết quả tương ứng với loại thao tác. Hệ thống gọi các phương thức này từ bất kỳ tiến trình nào, vì vậy chúng phải an toàn cho luồng và không chặn thực thi lâu.

Phương thức query

Phương thức query chấp nhận URI, mảng cột projection, chuỗi selection với đối số và thứ tự sắp xếp. Nó trả về Cursor chứa dữ liệu. Trong triển khai, bạn cần phân tích URI bằng UriMatcher và thực thi truy vấn SQL tương ứng trong cơ sở dữ liệu.

Phương thức insert, update, delete

Các phương thức này sửa đổi dữ liệu trong kho. insert nhận ContentValues — cặp khóa-giá trị — và trả về URI của bản ghi mới. update và delete chấp nhận selection để lọc bản ghi và trả về số lượng hàng bị ảnh hưởng. Sau khi thay đổi dữ liệu, nhà cung cấp phải thông báo qua ContentResolver.notifyChange.

ContentResolver và URI trong Android

ContentResolver là điểm truy cập duy nhất để làm việc với tất cả Content Providers trong hệ thống. Ứng dụng máy khách không bao giờ gọi trực tiếp phương thức của nhà cung cấp — chỉ qua ContentResolver, mà Android lấy từ ngữ cảnh. Các thao tác CRUD trong ContentResolver có cùng tên như trong nhà cung cấp nhưng chấp nhận URI thay vì tham chiếu trực tiếp.

UriMatcher

Để phân tích các URI đến bên trong nhà cung cấp, UriMatcher được sử dụng. Nó cho phép ánh xạ URI sang mã số — ví dụ: URI content://authority/items cho mã 1, và content://authority/items/# cho mã 2. Điều này loại bỏ nhu cầu phân tích thủ công chuỗi URI trong mỗi phương thức.

// Sử dụng ContentResolver để truy cập danh bạ
val uri = ContactsContract.Contacts.CONTENT_URI
val cursor = contentResolver.query(
    uri,
    arrayOf(ContactsContract.Contacts.DISPLAY_NAME),
    null, null, null
)
cursor?.use {
    while (it.moveToNext()) {
        val name = it.getString(it.getColumnIndexOrThrow(
            ContactsContract.Contacts.DISPLAY_NAME
        ))
        Log.d("Danh bạ", "Tên: $name")
    }
}

Cursor phải luôn được đóng sau khi sử dụng — trong ví dụ trên, hàm use (phần mở rộng Kotlin) thực hiện việc này. Nếu Cursor không được đóng, rò rỉ bộ nhớ xảy ra vì nó giữ tham chiếu đến dữ liệu trong nhóm Binder. Đối với các tình huống UI, hãy sử dụng CursorLoader hoặc Room với LiveData/Flow.

Ví dụ Content Provider trong Kotlin

Việc tạo Content Provider riêng bắt đầu bằng việc mở rộng lớp ContentProvider. Nhà cung cấp làm việc với cơ sở dữ liệu SQLite qua SQLiteOpenHelper và sử dụng UriMatcher để xác định loại truy vấn. Hãy xem xét triển khai tối thiểu để quản lý danh sách ghi chú.

Đăng ký trong tệp kê khai

Nhà cung cấp được đăng ký trong AndroidManifest.xml bên trong thẻ application. Thuộc tính authorities đặt định danh duy nhất và exported xác định liệu các ứng dụng khác có thể truy cập nhà cung cấp hay không. Nếu không có exported=true, nhà cung cấp chỉ khả dụng trong ứng dụng của bạn.

// Ví dụ Content Provider cho ghi chú
class NotesProvider : ContentProvider() {

    companion object {
        const val AUTHORITY = "com.example.app.notes"
        const val NOTES_PATH = "notes"
        const val NOTES_URI = "content://$AUTHORITY/$NOTES_PATH"
        const val NOTES_ID = "content://$AUTHORITY/$NOTES_PATH/#"

        private val uriMatcher = UriMatcher(UriMatcher.NO_MATCH).apply {
            addURI(AUTHORITY, NOTES_PATH, 1)
            addURI(AUTHORITY, "$NOTES_PATH/#", 2)
        }
    }

    override fun query(uri: Uri, projection: Array<String>?,
        selection: String?, args: Array<String>?, sort: String?): Cursor? {
        return when (uriMatcher.match(uri)) {
            1 -> dbHelper.readableDatabase.query(TABLE_NOTES,
                projection, selection, args, null, null, sort)
            2 -> dbHelper.readableDatabase.query(TABLE_NOTES,
                projection, "_id=?", arrayOf(uri.lastPathSegment), null, null, null)
            else -> throw IllegalArgumentException("Unknown URI: $uri")
        }
    }

    override fun insert(uri: Uri, values: ContentValues?): Uri? {
        val id = dbHelper.writableDatabase.insert(TABLE_NOTES, null, values)
        context?.contentResolver?.notifyChange(uri, null)
        return ContentUris.withAppendedId(uri, id)
    }

    override fun delete(uri: Uri, selection: String?, args: Array<String>?): Int {
        val count = dbHelper.writableDatabase.delete(TABLE_NOTES, selection, args)
        context?.contentResolver?.notifyChange(uri, null)
        return count
    }

    // getType, update, onCreate được bỏ qua cho ngắn gọn
}

Sau khi tạo lớp nhà cung cấp, nó phải được đăng ký trong tệp kê khai với các thuộc tính android:authorities và android:exported (true nếu nhà cung cấp công khai). Hệ thống tạo phiên bản nhà cung cấp khi truy cập lần đầu — điều này xảy ra trong luồng UI, vì vậy onCreate phải thực thi nhanh.

Bảo vệ dữ liệu qua quyền

Content Provider cho phép quản lý quyền truy cập dữ liệu ở hai cấp độ: quyền đọc và quyền ghi. Chúng được đặt trong tệp kê khai với các thuộc tính android:readPermission và android:writePermission. Nếu ứng dụng máy khách không có quyền tương ứng, hệ thống từ chối lời gọi với SecurityException.

Quyền cấp URI

Android hỗ trợ quyền tạm thời qua các cờ FLAG_GRANT_READ_URI_PERMISSION và FLAG_GRANT_WRITE_URI_PERMISSION. Điều này hữu ích khi một ứng dụng chuyển URI tệp cho ứng dụng khác qua Intent — bên nhận chỉ có quyền truy cập vào URI cụ thể đó trong thời gian giới hạn. Hệ thống thu hồi quyền tạm thời sau khi ứng dụng nhận kết thúc.

Đối với nhà cung cấp hệ thống, Android yêu cầu chỉ định quyền cụ thể trong tệp kê khai ứng dụng. Ví dụ: truy cập danh bạ yêu cầu READ_CONTACTS và truy cập lịch yêu cầu READ_CALENDAR. Bắt đầu từ Android 6, các quyền này được yêu cầu trong thời gian chạy, không phải khi cài đặt.