Scoped Storage — 是什么、文件管理和存储访问

Android中的Scoped Storage是什么？

Scoped Storage — 是Android 10（API 29）中的一项架构更改，从根本上改变了应用程序访问设备文件系统的方式。应用程序不再完全访问共享存储，而只能访问自己的沙箱以及通过MediaStore访问某些媒体文件集合。

在Scoped Storage之前，任何拥有READ_EXTERNAL_STORAGE权限的应用程序都可以读取共享存储中的所有文件——照片、文档、下载内容、其他应用程序的数据。这造成了隐私风险：不诚实的应用程序可以在用户不知情的情况下收集用户信息。

根据Google I/O 2019的数据，超过65%的Android用户认为数据隐私是选择应用程序时的关键因素。Scoped Storage直接回应了这一需求：每个应用程序在隔离环境中运行，并且只有在用户明确同意的情况下才能访问其他人的数据。

重要提示：Scoped Storage在Android 10中是可选的（应用程序可以通过requestLegacyExternalStorage禁用它）。从Android 11（API 30）开始，Scoped Storage对所有应用程序成为强制性要求，无论target SDK如何。

为什么需要Scoped Storage

Google引入Scoped Storage是为了解决旧文件访问模型的三个基本问题：隐私、权限管理和残留文件清理。

隐私问题

在旧模型中，拥有READ_EXTERNAL_STORAGE权限的应用程序可以扫描整个共享存储并收集用户文件的元数据——照片的地理坐标、文档名称、目录结构。Scoped Storage消除了这种可能性：即使拥有权限，应用程序也只能看到自己创建的文件以及用户通过SAF明确选择的文件。

卸载应用程序时的清理问题

在Scoped Storage之前，应用程序卸载后可能会在共享存储中留下文件。随着时间的推移，会积累垃圾目录。Scoped Storage解决了这个问题：应用程序沙箱中的所有文件随应用程序一起删除，而通过MediaStore的文件有所有者，可以由系统清理。

Scoped Storage是Google在Android中加强隐私的总体战略的一部分，该战略还包括“仅在使用时”权限、摄像头和麦克风访问指示器以及Privacy Dashboard。

应用程序的私有目录

每个Android应用程序都有自己的私有目录，可通过Context.getFilesDir()和context.getCacheDir()访问。要访问外部（共享）私有目录，请使用Context.getExternalFilesDir()。

在Scoped Storage中，应用程序无需任何权限即可完全访问自己的外部私有目录。这是存储不应被其他应用程序访问或应用程序为自己使用而创建的文件的

import android.os.Environment
import java.io.File
import java.io.IOException

class FileManager {

    fun saveToAppStorage(context: Context, fileName: String, data: ByteArray) {
        val appDir = context.getExternalFilesDir(null)
            ?: return
        val file = File(appDir, fileName)
        file.writeBytes(data)
    }

    fun readFromAppStorage(context: Context, fileName: String): ByteArray? {
        val appDir = context.getExternalFilesDir(null)
            ?: return null
        val file = File(appDir, fileName)
        return file.takeIf { it.exists() }?.readBytes()
    }
}

外部私有目录路径：/storage/emulated/0/Android/data/{packageName}/files/。从Android 11开始，直接文件路径不可用——只能通过API。这是Scoped Storage安全性的另一项增强。

MediaStore — 访问媒体文件

MediaStore — 是Scoped Storage中访问共享媒体文件（图像、视频、音频）的主要API。应用程序不通过文件路径工作，而是通过MediaStore提供者提供的content URIs工作。

MediaStore分为三个主要集合：Images、Video和Audio。每个集合通过ContentResolver支持CRUD操作。要向Images集合插入新文件，使用MediaStore.Images.Media；要查询现有文件，使用相应URI进行查询。

import android.content.ContentValues
import android.provider.MediaStore
import android.os.Environment
import java.io.OutputStream

fun saveImageToGallery(context: Context, bitmap: Bitmap, title: String) {
    val values = ContentValues().apply {
        put(MediaStore.Images.Media.DISPLAY_NAME, "$title.jpg")
        put(MediaStore.Images.Media.MIME_TYPE, "image/jpeg")
        put(
            MediaStore.Images.Media.RELATIVE_PATH,
            "${Environment.DIRECTORY_PICTURES}/MyApp"
        )
    }

    val uri = context.contentResolver
        .insert(MediaStore.Images.Media.EXTERNAL_CONTENT_URI, values)
        ?: return

    context.contentResolver.openOutputStream(uri)?.use { output: OutputStream ->
        bitmap.compress(
            Bitmap.CompressFormat.JPEG,
            95,
            output
        )
    }
}

重要提示：MediaStore不支持任意文件路径——仅content URIs。尝试通过MediaStore.Files.getContentUri()从URI获取文件路径，在Android 11+上不会给出直接的文件路径。相反，请使用ContentResolver.openInputStream()和openOutputStream()来处理内容。

Storage Access Framework（SAF）

Storage Access Framework（SAF）——是用于访问应用程序沙箱之外的任意文件和目录的API。SAF为用户提供文件或目录选择界面，之后应用程序获得带有临时访问权限的content URI。

SAF用于MediaStore未覆盖的场景：处理任意文档（PDF、ZIP、APK）、访问SD卡上的目录、从其他应用程序导入和导出文件。用户通过系统文件选择器明确选择文件——这保证了他对访问的同意。

import android.app.Activity
import android.content.Intent
import android.net.Uri
import android.provider.DocumentsContract

const val REQUEST_CODE_PICK_DIR = 1001

fun pickDirectory(activity: Activity) {
    val intent = Intent(Intent.ACTION_OPEN_DOCUMENT_TREE)
    activity.startActivityForResult(intent, REQUEST_CODE_PICK_DIR)
}

fun handlePickResult(requestCode: Int, data: Intent?) {
    if (requestCode == REQUEST_CODE_PICK_DIR && data != null) {
        val treeUri: Uri = data.data ?: return

        // 获取持久URI权限
        val flags = Intent.FLAG_GRANT_READ_URI_PERMISSION or
                       Intent.FLAG_GRANT_WRITE_URI_PERMISSION
        contentResolver.takePersistableUriPermission(treeUri, flags)
    }
}

SAF允许应用程序访问用户选择的目录，直到设备重启（当使用takePersistableUriPermission时）。这是在Android 11+上获取共享存储中任意文件访问权限的唯一方法。

将应用程序迁移到Scoped Storage

将现有Android应用程序迁移到Scoped Storage需要在几个关键领域进行更改。Google建议分阶段进行，并在Android 11+上进行测试。

用content URIs替换文件路径

将共享存储中所有直接的File操作替换为ContentResolver.openInputStream / openOutputStream。对于应用程序沙箱（getExternalFilesDir）中的文件，文件路径仍然有效。

更新AndroidManifest

如果特定场景不需要（例如，文件管理——有专门的MANAGE_EXTERNAL_STORAGE权限），请删除READ_EXTERNAL_STORAGE和WRITE_EXTERNAL_STORAGE。

迁移后，在Android 11+（API 30）上测试应用程序，在build.gradle中设置targetSdk = 30或更高。确保共享存储中的所有文件操作通过MediaStore或SAF进行，而不是通过直接文件路径。

import android.os.Build

fun isScopedStorage(): Boolean {
    return Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.Q
}

fun compatReadFile(context: Context, uri: Uri): ByteArray? {
    return if (isScopedStorage()) {
        context.contentResolver
            .openInputStream(uri)?.readBytes()
    } else {
        File(uri.path ?: return null)
            .takeIf { it.exists() }
            ?.readBytes()
    }
}

根据Google Play Console（2024）的数据，超过78%的活跃Android设备在Android 10+上运行Scoped Storage。迁移是在Google Play中发布更新的必要步骤：新应用程序必须target API 31+，更新——API 30+。