Android R 如何访问Android/data目录？

作者: GrayMonkey | 来源:发表于2021-02-27 23:34 被阅读0次

前言

Android R上分区存储的限制得到进一步加强，无论APP的targetsdkversion是多少，都将无法访问Android/data和Android/obb这二个应用私有目录。这无疑对会部分APP的业务场景及用户体验造成冲击，典型的如下

文件管理类软件：微信、QQ传输的文件无法展示给用户以便捷使用
垃圾清理类软件：清理缓存功能受阻

“你有你的张良计，我有我的过墙梯”，现市面上文件管理类软件（如MT管理器）已解决上述系统限制，本文将浅析其实现方案，并主要分析以下2个问题：

SAF是通过何种方式访问文件系统的，MediaStore API ? File API ? Native Code ？
SAF为何能访问Android/data目录

实现方案

其实现方案很简单，就是通过Intent ACTION_OPEN_DOCUMENT_TREE，启动SAF让用户授权访问Android/data目录，属于官方公开的方法。
前提是APP的targetsdkversion要小于30。

摘自官方文档

文档链接：
文档访问限制
 授予对目录内容的访问权限

基本使用

通过Intent启动SAF授权界面，注意URI的百分号编解码（%3A和%2F），别随意替换，否则SAF无法导航到Android/data目录

     @TargetApi(26)
    private void requestAccessAndroidData(Activity activity){
        try {
            Uri uri = Uri.parse("content://com.android.externalstorage.documents/document/primary%3AAndroid%2Fdata");
            Intent intent = new Intent(Intent.ACTION_OPEN_DOCUMENT_TREE);
            intent.putExtra(DocumentsContract.EXTRA_INITIAL_URI, uri);
            //flag看实际业务需要可再补充
            intent.addFlags(Intent.FLAG_GRANT_READ_URI_PERMISSION
                            | Intent.FLAG_GRANT_WRITE_URI_PERMISSION
                            | Intent.FLAG_GRANT_PERSISTABLE_URI_PERMISSION);
            activity.startActivityForResult(intent, 6666);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

   /**
     * 值必须为document uri 或者是带document id的document tree uri
     * eg.
     * document uri:
     * "content://com.android.externalstorage.documents/document/primary%3AAndroid%2Fdata"
     *
     * document tree uri with document id:
     * content://com.android.externalstorage.documents/tree/primary%3AAndroid%2Fdata/document/primary%3AAndroid%2Fdata%2Ffoo
     */
    public static final String EXTRA_INITIAL_URI = "android.provider.extra.INITIAL_URI";

授权申请

在用户同意授权后，持久化uri权限（否则关机重启或授权界面finish后，APP就无权限访问了），并只能通过DocumentFile进行业务操作，File API操作是无效的，此授权只是授权uri操作，并未授权文件系统，后续章节有说明。

 implementation "androidx.documentfile:documentfile:1.0.1"

  @Override
    protected void onActivityResult(int requestCode, int resultCode, @Nullable Intent data) {
        super.onActivityResult(requestCode, resultCode, data);
        switch (requestCode) {
            case 6666:
                if (resultCode == Activity.RESULT_OK) {
                    //persist uri 
                    getContentResolver().takePersistableUriPermission(data.getData(),
                            Intent.FLAG_GRANT_READ_URI_PERMISSION
                                    | Intent.FLAG_GRANT_WRITE_URI_PERMISSION);

                    //now use DocumentFile to do some file op
                    DocumentFile documentFile = DocumentFile
                            .fromTreeUri(this, data.getData());
                    DocumentFile[] files = documentFile.listFiles();
                   //补充说明下授权文件夹后，文件夹中的子文件的uri格式如下，可自行按格式拼接直接访问子文件：
                   //content://com.android.externalstorage.documents/tree/primary%3ATest%2Ftest/document/primary%3ATest%2Ftest%2F666.mp3
                    ......
                }
                break;
            default:
                break;
        }
    }

注意这个授权用户是可以撤回的，通过点击应用信息界面的存储，就会看到撤回界面，所以业务需要去动态判断

 public boolean isGrantAndroidData(Context context) {
        for (UriPermission persistedUriPermission : context.getContentResolver().getPersistedUriPermissions()) {
            if (persistedUriPermission.getUri().toString().
                    equals("content://com.android.externalstorage.documents/tree/primary%3AAndroid%2Fdata")) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

授权撤回

拓展

通过前面二个章节，已经介绍了实现方案的基本使用，下面就该分析本文的亮点内容了

SAF是通过何种方式访问文件系统的，MediaStore API ? File API ? Native Code ？
SAF为何能访问Android/data目录

存储访问框架（SAF）简介

为方便后续讲解，先简单回顾下SAF

SAF架构

APP：
com.example.photos就是我们自己的APP

System UI：
com.google.android.documentsui，一般称作DoucmentUI，就是上文中启动的授权界面APP，它只是个UI壳子

DocumentProvider:
DocumentUI中数据的提供者，这个Provider可以有很多
com.android.externalstorage，是本地文件系统的Provider

关于SAF更详细介绍，请参考官方存储访问框架
经过SAF的简单介绍，分析目标很明确，那就是com.android.externalstorage

SAF是通过何种方式访问文件系统的

先安利几个AOSP源码查看网址：
官方的Android Code Search
国内的AOSP XREF

PS:后文源码链接都用的是XREF，方便国内查看

从DocumentFile#listFile入手，经过源码跟踪会发现最终会调用 DocumentsProvider#queryChildDocuments方法

public abstract class DocumentsProvider extends ContentProvider {
 .......
 @Override
    public final Cursor query(
            Uri uri, String[] projection, Bundle queryArgs, CancellationSignal cancellationSignal) {
       switch (mMatcher.match(uri)) {
                ......
                case MATCH_CHILDREN:
                case MATCH_CHILDREN_TREE:
                        .......
                        return queryChildDocuments(getDocumentId(uri), projection, queryArgs);
                        ......
                default:
                    throw new UnsupportedOperationException("Unsupported Uri " + uri);
            }
        } catch (FileNotFoundException e) {
            Log.w(TAG, "Failed during query", e);
            return null;
        }      
   }
 ......
}

接下来看看com.android.externalstorage中DocumentProvider的实现类
ExternalStorageProvider：
frameworks/base/packages/ExternalStorageProvider/src/com/android/externalstorage/ExternalStorageProvider.java

import com.android.internal.content.FileSystemProvider;
public class ExternalStorageProvider extends FileSystemProvider

queryChildDocuments的实现位于其父类 FileSystemProvider

public abstract class FileSystemProvider extends DocumentsProvider {
  ......
  private Cursor queryChildDocuments(
            String parentDocumentId, String[] projection, String sortOrder,
            @NonNull Predicate<File> filter) throws FileNotFoundException {
        final File parent = getFileForDocId(parentDocumentId);
        final MatrixCursor result = new DirectoryCursor(
                resolveProjection(projection), parentDocumentId, parent);
        if (parent.isDirectory()) {
            //重点是这行
            for (File file : FileUtils.listFilesOrEmpty(parent)) {
                if (filter.test(file)) {
                    includeFile(result, null, file);
                }
            }
        } else {
            Log.w(TAG, "parentDocumentId '" + parentDocumentId + "' is not Directory");
        }
        return result;
    }
 ......
}

FileUtils#listFilesOrEmpty

    /** {@hide} */
    public static @NonNull File[] listFilesOrEmpty(@Nullable File dir) {
        return (dir != null) ? ArrayUtils.defeatNullable(dir.listFiles())
                : ArrayUtils.EMPTY_FILE;
    }

至此，第一个问题，已经理清：
SAF的ExternalStorageProvider最终也是通过File API来访问文件系统的

那么第二个问题，就很自然的来了，都是File API操作，为何我们的APP就不能访问呢？

SAF为何能访问Android/data目录

既然，SAF和我们的APP都是File API操作，那我们就去看看com.android.externalstorage属于哪些用户组。
adb shell 查查com.android.externalstorage进程的用户组

#查进程ID
generic_x86_arm:/ $ ps -A|grep com.android.external
u0_a64        16233    296 1256792  85960 0                   0 S com.android.externalstorage
#查进程所属的用户组
generic_x86_arm:/ $ cat /proc/16233/status
Name:   externalstorage
Umask:  0077
State:  S (sleeping)
Tgid:   16233
Ngid:   0
Pid:    16233
PPid:   296
TracerPid:      0
Uid:    10064   10064   10064   10064
Gid:    10064   10064   10064   10064
FDSize: 64
#重点关注这行输出
Groups: 1015 1077 1078 1079 9997 20064 50064

拿着这些神秘的GID在前面介绍的网址中一搜，就会很容易的发现GID的定义类
android_filesystem_config.h

#define AID_SDCARD_RW 1015       /* external storage write access */
#define AID_EXTERNAL_STORAGE 1077 /* Full external storage access including USB OTG volumes */
#define AID_EXT_DATA_RW 1078      /* GID for app-private data directories on external storage */
#define AID_EXT_OBB_RW 1079       /* GID for OBB directories on external storage */
#define AID_EVERYBODY 9997        /* shared between all apps in the same profile */

其中1078和1079分别对应Android/data和Android/obb的访问权限
如果我们APP能通过某种方式获取到1078和1079的用户组权限，岂不妙哉？
遗憾的是，对于三方APP这是不可能的，除非是手机厂商的预置的系统APP

总结

Android R上可通过SAF获得访问Android/data和Android/obb目录的权限，前提是APP targetsdkversion 小于30
SAF的底层实现ExternalStorageProvider也是通过File API来访问文件系统的
SAF之所以能访问Android/data和Android/obb是因为ExternalStorageProvider
进程具有GID 1078 和1079，三方APP是不可能拥有这些GID的

Android R 如何访问Android/data目录？

前言

实现方案

基本使用

拓展

存储访问框架（SAF）简介

SAF是通过何种方式访问文件系统的

SAF为何能访问Android/data目录

总结

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