解析Android内部存储、外部存储的区别

1、背景

在开发过程中我们都会使用到手机的内部缓存、外部缓存。但有些开发者对这两个存储区域理解还够透彻，以为手机内置的存储卡（不可手机移除）就是内部存储，
可插拔的SD卡就是外部存储，其实这些理解都是有误的。这个知识点本人也重复看过好几次，但每次看完，过一段时间就会忘记，于是打算对这一知识点做个总结，也可当成学习笔记分享给大家。
主要分为下面两点进行分析：

• Android设备文件系统的目录结构
• 内部存储和外部存储的区别

2、 Android文件系统目录结构

很多同学都使用Window系统，对Window文件系统的目录结构也比较熟悉。Window使用的文件系统是NTFS，NTFS文件系统可把一个物理机械硬盘划分为四个逻辑分区，每个分区对应一个盘符，如：C盘、D盘、E盘、F盘。
分区的目的是为了便于管理文件。每个盘符在用户看来是相互独立的四块磁盘，每个盘符都是一个根节点，如下图所示：

Android系统的内核使用的是Linux内核， 所以Android的文件目录结构和Linux系统的文件目录结构类似，Linux系统和Window系统属于不同的操作系统，所以它们所使用的文件系统也是不一样的，
那对磁盘的管理方式也是不一样的，这就造成了Android设备的文件目录结构和Window系统设备的文件目录结构不一样的原因。
现在我们就来大致了解一下Android文件系统的目录结构，以及几个重要的文件目录。
Android系统使用虚拟文件系统（VFS）， VFS的目录是以/为根节点，根节点下又有不同的节点。而我们的物理存储设备就是挂载都这些节点上，如下图所示：

1. /data/data/ apk的安装目录。 如：百度地图的安装路径是/data/data/com.baidu.com/ 注意：该目录需要获取root权限才能查看
2. /system/ 存放系统应用的apk文件，即手机厂商预安装应用的apk文件 （手机厂商只需把需要预安装的apk放在该节点的相应路径下，android系统就会自己解压并安装该apk）
3. /storage/ 该节点是内置存储卡和外置SD卡的挂载点，/storage/emulated/0/是内置存储卡挂载点， /storage/sdcard1是外置SD卡挂载点（不同的设备挂载节点不一样，有些设备可能会挂载到/mnt/节点）。

3、内部存储和外部存储的区别

一般来说，现在的国产手机都会有两个存储装置，一个就是内置的手机设备中不可手动拆卸的存储卡，我们称之为内置存储卡，另一个是可手动插拔外置存储卡，我们称之为外置SD卡。
对于Android开发者来说只和外部存储和内部存储打交道，Android提供的开发接口也只是获取内部存储和外部存储的目录地址。而对开发者屏蔽了内置存储卡和外置SD卡。
所以很多同学都的理解就是：内置存储卡是内部存储， 外置SD卡 是外部存储。 这样的理解是不正确的。

以下是我个人的理解：
内置存储卡 和外置SD卡 是不同物理存储装置上的划分，一个是内置到设备上，一个是在插在SD卡卡槽上。
而内部存储 和外部存储 以是否是应用的安装目录来划分，内部存储 是在应用的安装目录下，外部存储 在应用的安装目录外。
一个划分是物理上的划分，一个是逻辑上的划分，所以内置存储卡 不是内部存储 ，外置SD卡 也不是外部存储 。

• 内部存储：
  /data/data/目录下都是已安装的应用程序的安装目录， 该目录下包含的文件都是以包名作为文件名的目录，如我测试demo的安装目录为：/data/data/com.bgl.storage/。
  内部存储的文件是应用的私有文件，其他应用（和用户）不能访问这些文件。每个应用访问自己的内部存储是不需要权限的。 当用户卸载应用时，这些文件也会被移除。
  context.getDir(String name, String mode)可创建并返回一个内部存储的文件，mode用于指示文件的创建模式，指定为MODE_PRIVATE 将会把文件设为应用的私有文件。
  其他可用模式包括：MODE_APPEND、MODE_WORLD_READABLE和 MODE_WORLD_WRITEABLE。

注：自 API 级别 17 以来，常量 MODE_WORLD_READABLE 和 MODE_WORLD_WRITEABLE 已被弃用。从 Android N 开始，
使用这些常量将会导致引发 SecurityException。这意味着，面向 Android N 和更高版本的应用无法按名称共享私有文件，
尝试共享“file://”URI 将会导致引发FileUriExposedException。 如果您的应用需要与其他应用共享私有文件，则可以将 FileProvider 与 FLAG_GRANT_READ_URI_PERMISSION 配合使用。

获取内部存储地址的方式如下：

• 外部存储：

外部存储可以是外置SD卡 ，也可以是内置存储卡 的部分分区。 外部存储可分为公共目录和私有目录
在Android4.4以前读取或写入外部存储（包括公共目录和私有目录）的文件，必须获取 READ_EXTERNAL_STORAGE 或 WRITE_EXTERNAL_STORAGE 系统权限。 如下：

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

但从Android 4.4 开始，操作私有目录不再需要 READ_EXTERNAL_STORAGE 或 WRITE_EXTERNAL_STORAGE 权限。
因此如果我们的应用只使用到外部存储中的私有目录的话，可通过添加 maxSdkVersion 属性来声明，只需在较低版本的 Android 中请求该权限：

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

注意：如果操作外部存储的公共目录，我们还是需要申请 READ_EXTERNAL_STORAGE 或 WRITE_EXTERNAL_STORAGE 权限。

私有目录属于应用私有，但这些私有数据是可以被其它应用访问和修改的（前提是知道应用私有目录的地址）。
当用户卸载应用时，此目录及其内容将被删除。此外，系统媒体扫描程序不会读取这些目录中的文件，因此不能从 MediaStore 内容提供程序访问这些文件。
因此，如果你正在处理的文件不适合其他应用使用（例如仅供您的应用使用的图形纹理或音效），则应该存储在外部存储上的私有存储目录。
私有目录 的获取方式如下：

注意：如果用户在计算机上装载了外部存储或移除了介质，则外部存储可能变为不可用状态。所有应用都能读取和写入放置在外部存储上的文件，并且用户可以移除这些文件。

在使用外部存储执行任何工作之前，应始终调用 getExternalStorageState() 以检查介质是否可用。介质可能已装载到计算机，处于缺失、只读或其他某种状态。
例如，以下是可用于检查可用性的几种方法：

/* Checks if external storage is available for read and write */
public boolean isExternalStorageWritable() {
    String state = Environment.getExternalStorageState();
    if (Environment.MEDIA_MOUNTED.equals(state)) {
        return true;
    }
    return false;
}

/* Checks if external storage is available to at least read */
public boolean isExternalStorageReadable() {
    String state = Environment.getExternalStorageState();
    if (Environment.MEDIA_MOUNTED.equals(state) ||
        Environment.MEDIA_MOUNTED_READ_ONLY.equals(state)) {
        return true;
    }
    return false;
}

有些设备支持外插SD卡，所以这类设备的外部存储由内置存储卡分区和外置SD卡组成：
在Android4.3及以下的系统，只能通过Context.getExternalFilesDir(type)来获取外部存储在内置存储卡分区上的私有目录地址，而无法获取到外部存储在外置SD卡上的地址。
从Android4.4开始，你可以通过Context.getExternalFilesDirs(type)获取一个File数组，File数组中就包含了内置存储卡分区和外置SD卡的私有目录地址。
如果您希望在支持 Android 4.3 和更低版本的同时访问两个可能的位置，请使用兼容库中的静态方法 ContextCompat.getExternalFilesDirs()。

4、总结

• Android系统使用的是虚拟文件系统（VFS），VFS提供了供存储设备挂载的节点。同一个存储设备经过分区后，不同的分区可以挂载到不同的节点上，如手机的内置存储卡。
• 使用内部存储是不需要权限的，内部存储属于应用的私有存储区域，其它应用不可访问，当应用被卸载时，内部存储中的文件也会被删除。
• 外部存储分为公共目录和私有目录，外部存储是可以全局访问的，但需要申请权限：
  
  1. Android4.4以前访问私有目录和公共目录都需要申请 WRITE_EXTERNAL_STORAGE 权限
  2. Android4.4以后访问私有目录不需要申请权限，但公共目录是需要申请 WRITE_EXTERNAL_STORAGE 权限
• 自 API 级别 17 以来，常量 MODE_WORLD_READABLE 和 MODE_WORLD_WRITEABLE 已被弃用。从 Android N 开始，使用这些常量将会导致引发 SecurityException。
• 如果缓存的数据量比较大，请不要保存到内存存储中，如果想保存可共享给其它应用的数据，请保存到外部存储的公共目录中。
• 设置项的Clear Data 和Clear cache两个选项，这两个都是情况应用的缓存数据，具体区别如下：
  
  1. Clear Data清理的是外部存储中的应用私有目录下的file文件夹
  2. Clear Cache清理的是外部存储中的应用私有目录下的cache文件夹