Android進階知識樹——ContentProvider使用和工作過程詳解

Alex@W發表於1970-01-01

前言

資料庫是Android開發中最基本的資料儲存方式，但由於資料庫的私有性，我們無法對外提供或獲取資訊，當兩個應用需要實現資料共享時，此時就需要本篇文章的主題——ContentProvider

1、Uri基礎

在使用ContentProvider之前，先介紹下Uri基礎，Uri的對於開發者來說應該並不陌生，開發中使用Uri之處有很多，如：AppLink、FileProvider等，他們的作用相同都是定位資源位置，不同的是此處定義的是資料庫中的資訊；

Uri的四個組成部分：content：//contacts/people/5

schema：已由Android固定設定為content://
authority：ContentProvider許可權，在AndroidMenifest中設定許可權
path：要操作的資料庫表
Id：查詢的關鍵字（可選欄位）

Uri匹配模式

Uri的匹配表示要查詢的資料，對於單個資料查詢，可直接使用Uri定位具體的資源位置，但當範圍查詢時就需要結合萬用字元的使用，Uri提供以下兩種萬用字元：

*：匹配由任意長度的任何有效字元組成的字串
#：匹配由任意長度的數字字元組成的字串

content://com.example.app.provider/table2/*  //多資料查詢
content://com.example.app.provider/table3/#
content://com.example.app.provider/table3/6  //單資料查詢
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Uri的轉換

Uri uri = Uri.parse(“content://contacts/people/5")
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Uri建立

//通過將 ID 值追加到 URI 末尾來訪問表中的單個行
Uri singleUri = ContentUris.withAppendedId(UserDictionary.Words.CONTENT_URI,4);
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2、ContentProvider使用

ContentProvider一般配合資料庫共同使用，實現對外共享資料的目的，所以它需要對資料庫的增刪改查操作，ContentProvider也為我們提供了相應的操作方法，使用時只需實現即可，下面按照使用步驟實現一個ContentProvider：

建立ContentProvider的子類，重寫insert、update、query、delete、getType
新增UriMatcher 對映資料表

UriMatcher的作用是在使用Uri運算元據庫時，根據發起請求的Uri和配置好的uriMatcher確定本次操作的資料表

static UriMatcher uriMatcher = new UriMatcher(UriMatcher.NO_MATCH)
Static{
uriMatcher.addURI(AUTHORIY,”userinfo”,1)  //新增userinfo表對映
uriMatcher.addURI(AUTHORIY,”userinfo/*”,2) //*表示匹配任意長度任意字元
uriMatcher.addURI(AUTHORIY,”userinfo/#”,3)  //#匹配任意長度的的數字
}
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insert ()：新增資料

public Uri insert(Uri uri,ContentValues contentValues){
long newId = 0;
Uri  newUri = null;
switch (uriMatcher.match(uri)){
newId = dataBase.insert(…)  //此處的newId表示插入資料的id
newUri = Uri.parse(content://authoriy/**table/newId)
}
return newUri；
}
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使用細節：

dataBase新增後返回新增的id，此時使用withAppendedId ()和id建立新增的Uri
insert（）最終返回的是本次新新增資料的newUri
使用 ContentUris.parseId() 可以從newUri中獲取本次新增資料的_ID

query（）：查詢方法

ContentProvider的查詢和資料庫查詢一樣，支援條件查詢和多資料查詢，返回結果為查詢Cursor例項

//當查詢整個資料表時. Uri.parse（”content://com.book.jtm/userinfo"）
dataBase.query(….)
//當查詢具體一個資料. Uri.parse（”content://com.book.jtm/userinfo/123456”）
String id = uri.getPathSegments().get(1)
//調價查詢時
dataBase.query(table, projection,”tel_number = ?”,new String[]{id},null, null,sortOrder)
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ContentObserver

提到ContentProvider的使用就會想到ContentObserver，這裡一起介紹下ContentObserver，採用觀察者模式在儲存的資料發生修改時自動觸發回撥，使用起來也很簡單建立ContentObserver的例項完成註冊即可：

val contentObservable = object : ContentObserver(handler){
        override fun onChange(selfChange: Boolean, uri: Uri?) {
            super.onChange(selfChange, uri)
            val cursor = contentResolver.query(uri, arrayOf("_id","name"),null,null,null)
            if (cursor != null && cursor.moveToFirst()) {
                do {
                    Log.e("========", cursor.getInt(cursor.getColumnIndex("_id")).toString())
                    Log.e("========", cursor.getString(cursor.getColumnIndex("name")).toString())
                }while (cursor.moveToNext())
            }
        }
    }
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當資料新增時自動查詢所有資料：

3、MimeType理解和使用

3.1、簡介

作用：用來標識當前所能開啟的檔案型別
使用場景：隱式啟動Activity

在清單檔案中配置隱式啟動的action

<intent-filter>
    <action android:name="com.alex.kotlin.job.JobScheduleActivity"/>
    <category android:name="android.intent.category.DEFAULT"/>
    <data android:mimeType="text/plain”/>  //生明匹配的資料型別
</intent-filter>
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建立Intent例項配置啟動Action並設定資料型別

val intent = Intent("com.alex.kotlin.job.JobScheduleActivity")
intent.type = "text/plain”  // 設定資料庫型別，只有與清單檔案中設定的一致才能啟動
startActivity(intent)
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3.2、ContentProvider中的MimeType

ContentProvider根據操作的物件不同提供兩種MimeType

getType（）：必須實現的查詢資料的型別
getStreamTypes()：對外提供檔案時需要實現方法，根據查詢的Uri返回匹配的型別陣列

Table MimeType系統提供兩種型別：

vnd.android.cursor.item/***：用於單個行操作的URI模式
vnd.android.cursor.dir/***：用於多行操作的URI模式

檔案MIME型別（例如程式對外提供 .jpg、.png、.gif 形式對外提供照片）

如果在獲取時使用“image/*”過濾，則getStreamTypes()返回陣列 { "image/jpg", "image/png", "image/gif"}
如果獲取時使用“/jpg”過濾，則返回陣列{"image/jpg”}
如果獲取時的Uri不匹配提供內容，則返回null

3.3、使用ContentProvider隱式啟動上面的Activity

修改上面清單檔案中的

<data android:mimeType="vnd.android.cursor.dir/test"/>
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修改ContentProvider的註冊檔案，設定匹配的意圖

<provider
    android:authorities="com.alex.kotlin.job.provider"
    android:name=".Provider">
    <intent-filter>
        <category android:name="android.intent.category.DEFAULT" />
        <data
            android:host="com.alex.kotlin.job.provider"
            android:pathPrefix="/path"
            android:scheme="content" />
    </intent-filter>
</provider>
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建立ContentProvider的實現類，並配置UriMatcher，在getType中根據Uri返回MimeType

usrSwitch.addURI(AUTHORITY, "path", 1)
const val data = "vnd.android.cursor.dir/test”  //宣告要返回的MIMEType型別

override fun getType(uri: Uri): String? {
    when(usrSwitch.match(uri)){
        1 -> { return data}
    }
    return  null
}
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使用Uri訪問，便會直接開啟JobScheduleActivity

val intent = Intent("com.alex.kotlin.job.JobScheduleActivity”) //配置action
intent.data = Uri.parse("content://com.alex.kotlin.job.provider/path”) //設定Uri
startActivity(intent)
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有沒有想過為什麼可以啟動活動呢？靜態啟動Activity的兩個條件：必須匹配意圖過濾的action和mimeType；

由上面的程式碼看出建立Intent時設定了意圖過濾action，那麼mimeType呢？其實在使用Uri.parse("content://com.alex.kotlin.job.provider/path”) 設定intent.data時會啟動上面配置的ContentProvider，在ContentProvider返回Uri模式"vnd.android.cursor.dir/test”正好匹配清單中的data資料型別，所以會直接啟動JobScheduleActivity

4、許可權

指定其他應用訪問提供程式的資料所必須具備許可權的屬性：

android:grantUriPermssions：表示是否可以通過臨時許可權訪問資料，預設為false，在開發中可以只對限定的內容提供臨時許可權，如照片的內容 URI 設定臨時許可權

//該屬性的值決定可訪問的提供程式範圍，如果設定為true，系統會像整個系統授予臨時許可權，並替代其他設定的許可權
android:grantUriPermissions=“true"

//設定為false，則需新增<grant-uri-permission>並表明可以授權臨時許可權所對應的URI
android:grantUriPermissions=“false"

<grant-uri-permission android:path=“string” // path表示絕對路徑Uri
    android:pathPattern=“string” // 表示限定完整的路徑但可以使用./*萬用字元匹配
    android:pathPrefix="string" /> //限定路徑的初始部分後面可以變化，只要初始部分符合即可授權
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android:permission：統一提供程式範圍讀取/寫入許可權
android:readPermission：提供程式範圍讀取許可權，優先於permission許可權
android:writePermission：提供程式範圍寫入許可權，優先於permission許可權

android:readPermission="com.alex.kotlin.job.provider.permission.READ_PERMISSION"
android:writePermission="com.alex.kotlin.job.provider.permission.WRITE_PERMISSION"
android:permission="com.alex.kotlin.job.provider.permission.PERMISSION"
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許可權的使用

使用一個例項驗證許可權的使用，建立兩個程式A和B，在程式A中使用ContentProvider儲存資料，在程式B中進行查詢，在開始A程式中不設定任何許可權，B程式進行訪問資料，系統直接報錯：

報錯原因也很直接，沒有許可權訪問，此時是因為A程式中的Privider沒有支援其他程式使用，修改A程式清單檔案新增android:exported="true"，再次訪問資料訪問成功：

從Log中可以看出獲取的程式包為“baselibrary",而提供資料的包為“job.provider”,可見二者並不是同一個程式；

新增讀寫許可權

 android:writePermission="com.alex.kotlin.job.provider.WRITE"
android:readPermission="com.alex.kotlin.job.provider.READ"
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在A程式的清單檔案中，為Provider新增兩個讀寫許可權，新增完許可權後再次在B程式中獲取資料，還是會報錯，也很正常因為已經對資料的訪問設定了門檻，所以在B程式中宣告讀寫許可權即可：

<uses-permission android:name="com.alex.kotlin.job.provider.READ"/>
<uses-permission android:name="com.alex.kotlin.job.provider.WRITE"/>
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5、ContentProvider工作過程

使用

contentResolver.query(......)
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ContentProvider的使用是通過ContentResolver例項進行操作的，所以工作原理分析從呼叫getContentResolver（）獲取ContentResolver例項

getContentResolver（）

@Override
public ContentResolver getContentResolver() {
    return mBase.getContentResolver(); 
}
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getContentResolver() 獲取的是ContextImpl.ApplicationContentResolver()例項，而ApplicationContentResolver繼承了ContentResolver，本次對ContentProvider的分析以query（）為例，contentResolver.query(......)呼叫的是ContentResolver.query（）

ContentResolver.query（）

public final @Nullable Cursor query(final @RequiresPermission.Read @NonNull Uri uri) {
    IContentProvider unstableProvider = acquireUnstableProvider(uri);
    qCursor = unstableProvider.query(mPackageName, uri, projection,
        queryArgs, remoteCancellationSignal);
}
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query（）中首先呼叫acquireUnstableProvider(uri)獲取IContentProvider例項，acquireUnstableProvider中呼叫了ContentResolver.acquireUnstableProvider（），ApplicationContentResolver繼承了ContentResolver，此處實際執行的是ApplicationContentResolver.acquireUnstableProvider（），acquireUnstableProvider（）中又呼叫ActivityThread.acquireProvider()

@Override
        protected IContentProvider acquireUnstableProvider(Context c, String auth) {
            return mMainThread.acquireProvider(c,
                    ContentProvider.getAuthorityWithoutUserId(auth),
                    resolveUserIdFromAuthority(auth), false);
  }
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ActivityThread.acquireProvider（）

  Context c, String auth, int userId, boolean stable) {
    final IContentProvider provider = acquireExistingProvider(c, auth, userId, stable); 
    if (provider != null) {
        return provider;
    }

 synchronized (getGetProviderLock(auth, userId)) {
    holder = ActivityManager.getService().getContentProvider( 
            getApplicationThread(), auth, userId, stable);
}
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acquireProvider中，首先從ArrayMap中獲取IContentProvider，如果獲取成功則直接返回，若ArrayMap中不存在則ActivityManagerService.getContentProvider啟動Provider，getContentProvide（）中呼叫getContentProviderImpl()

ActivityManagerService.getContentProviderImpl()

if (proc != null && proc.thread != null && !proc.killed) {
    if (!proc.pubProviders.containsKey(cpi.name)) {
        proc.pubProviders.put(cpi.name, cpr);
        try {
            proc.thread.scheduleInstallProvider(cpi);
        } catch (RemoteException e) {
        }
    }
} else {
    proc = startProcessLocked(cpi.processName,
            cpr.appInfo, false, 0, "content provider",
            new ComponentName(cpi.applicationInfo.packageName,
                    cpi.name), false, false, false);
        return null;
    }
}
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getContentProviderImpl()執行過程分兩步：

如果應用程式已經啟動則呼叫proc.thread.scheduleInstallProvider(cpi)啟動ContentProvider
如果應用程式未啟動則執行startProcessLocked（），然後啟動ContentProvider

對於已啟動的程式直接呼叫Application.scheduleInstallProvider（）啟動ContentProvider

Application.scheduleInstallProvider（）

 public void scheduleInstallProvider(ProviderInfo provider) {
 sendMessage(H.INSTALL_PROVIDER, provider); //傳送Message資訊，執行handleInstallProvider（）
}
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handleInstallProvider（）中又呼叫installContentProviders（）方法，對於應用程式已啟動的分析，先暫停此處，下面分析以下應用程式未啟動的狀況，首先執行startProcessLocked（），啟動應用程式並初始化ContentProvider

啟動應用程式（）

應用程式啟動後呼叫ActivityThread.main()，初始化訊息佇列，建立ActivityThread例項並呼叫attach（）方法

ActivityThread.main（）

ActivityThread thread = new ActivityThread();
thread.attach(false);
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main方法中執行thread.attach()方法，attach（）中又呼叫了IActivityManager.attachApplication()，ActivityManagerService 是IActivityManager的代理類，此處執行的ActivityManagerService.attachApplication()，attachApplication()中又呼叫attachApplicationLocked（），attachApplicationLocked中呼叫I Application.bindApplication（）

thread.bindApplication(processName, appInfo, providers,
            app.instr.mClass,
             ......
            buildSerial, isAutofillCompatEnabled);
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bindApplication（）

sendMessage(H.BIND_APPLICATION, data);
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bindApplication()中傳送Message訊息，Handler接收訊息後執行handleBindApplication（）

handleBindApplication（）

private void handleBindApplication(AppBindData data) {
      final ContextImpl appContext = ContextImpl.createAppContext(this, data.info);//1
       try {
              final ClassLoader cl = instrContext.getClassLoader();
              mInstrumentation = (Instrumentation)
                  cl.loadClass(data.instrumentationName.getClassName()).newInstance();//2
          } catch (Exception e) {...}

          final ComponentName component = new ComponentName(ii.packageName, ii.name);
          mInstrumentation.init(this, instrContext, appContext, component,
                  data.instrumentationWatcher, data.instrumentationUiAutomationConnection);//3

          Application app = data.info.makeApplication(data.restrictedBackupMode, null);//4
          mInitialApplication = app;
          if (!data.restrictedBackupMode) {
              if (!ArrayUtils.isEmpty(data.providers)) {
                  installContentProviders(app, data.providers);//5
                  mH.sendEmptyMessageDelayed(H.ENABLE_JIT, 10*1000);
              }
          }
         mInstrumentation.callApplicationOnCreate(app);//6
}
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執行工作過程：

建立ContextImpl的例項
使用反射建立Instrumentation例項
呼叫makeApplication（）建立Application例項
installContentProviders（）執行建立和初始化ContentProvider
呼叫 mInstrumentation.callApplicationOnCreate(app)執行Appliocation的onCreate（）

上述過程執行啟動應用程式和初始化Application之後，呼叫 installContentProviders（），這裡和上面第一種情況一樣都執行到installContentProviders方法，所以此處就接著第一種情況一起分析，在installContentProviders方法中回撥用nstallProvider（）

installProvider(ProviderInfo info)

final java.lang.ClassLoader cl = c.getClassLoader();  //
LoadedApk packageInfo = peekPackageInfo(ai.packageName, true);
if (packageInfo == null) {
    packageInfo = getSystemContext().mPackageInfo;
}
localProvider = packageInfo.getAppFactory()。//
        .instantiateProvider(cl, info.name);
provider = localProvider.getIContentProvider();

localProvider.attachInfo(c, info); //

//localProvider.attachInfo
ContentProvider.this.onCreate(); //
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執行過程：

反射獲取例項ClassLoader
建立ContentProvider例項
呼叫ContentProvider的attachInfo（）
attachInfo（）中呼叫ContentProvider.this.onCreate()，初始化ContentProvider ContentProvider.this.onCreate()執行後，ContentProvider就完成了整個啟動過程，後面就可以呼叫每個方法執行相應的操作了

6、總結

到此ContentProvider的整個使用和工作過程就分析完了，較四大元件中其他三個而言，ContentProvider的啟動情況略微複雜，這也符合它跨程式跨程式的功能，之前很早就分析過它的工作過程，但沒有整理和輸出，通過此篇文章的編寫和分析，加深了對ContentProvider的使用和原理的理解。

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