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Android系统 Settings数据库读写操作和数据监听变化原理分析

2023-09-02 14:28

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在Android系统当中,系统设置保存着全局性、系统级别的用户编好设置,比如像飞行模式开关、是否开启手机静音模式时震动、屏幕休眠时长等状态值。这些用户偏好的设置很多就保存在SettingsProvider中,在Android 6.0及以后版本,SettingsProvider被重构,Android从性能、安全等方面考虑,把SettingsProvider中原本保存在settings.db中的数据,目前全部保存在XML文件中。并且对SettingsProvider对数据进行了分类,分别是Global、System、Secure三种类型:

1、三种类型的Settings数据

Global:所有的偏好设置对系统的所有用户公开,第三方APP有读没有写的权限;

数据保存的位置为:

/data/system/users/0/settings_global.xml//通过adb命令可以查看global类型的数据//比如查看系统设置是否自动确定时间的开关adb shell settings get global auto_time1//通过adb命令也可以修改global类型的数据//比如修改系统设置自动确定时间的开关adb shell settings put global auto_time 0

System:包含各种各样的用户偏好系统设置,第三方APP有读没有写的权限;

数据保存的位置为:

/data/system/users/0/settings_system.xml//通过adb命令可以查看system类型的数据//比如查看系统设置字体大小的比例值adb shell settings get system font_scale1.0//通过adb命令也可以修改system类型的数据//比如修改系统字体大小的比例值adb shell settings put system font_scale 1.5f

Secure:安全性的用户偏好系统设置,第三方APP有读没有写的权限;

数据保存的位置为:

/data/system/users/0/settings_secure.xml//通过adb命令可以查看secure类型的数据//比如查看系统的Android idadb shell settings get secure android_id265b29c6eed6e790//通过adb命令也可以修改secure类型的数据//同样的修改一个secure类型的数据,对应的修改键值名称就可以了adb shell settings put secure key_name key_value

上面主要介绍了三种类型settings数据库的保存位置以及adb命令读写的方法。

2、新增自定义设置字段以及监听它的数据库变化

//首先我们先定义一个数据库的键值Key//比如我们定义一个保存设备uuid的键值为"device_uuid"private static final String KEY_DEVICE_UUID = "device_uuid";//保存设备的uuidSettings.Secure.putString(getContentResolver(), LinspirerToolConstant.KEY_DEVICE_UUID, uuid)//读取设备的uuidString uuid = Settings.Secure.getString(getContentResolver(), LinspirerToolConstant.KEY_DEVICE_UUID );

那么对于上面保存的设备uuid,如果发生了变化,我们该怎么及时知道呢?

第一步,我们要想知道某个数据的变化,需要先对这个数据库的字段键值设置监听:

//获取ContentResolver对象ContentResolver contentResolver = getContentResolver();//注册监听对应的数据库字段KeycontentResolver.registerContentObserver(Settings.Secure.getUriFor(LinspirerToolConstant.KEY_SHEEPMIE_UUID),true,new SettingsObserver(null));

接着,自定义自己的ContentObserver类,实现数据变化的回调方法:

private final class SettingsObserver extends ContentObserver {                public SettingsObserver(Handler handler) {            super(handler);        }        @Override        public void onChange(boolean selfChange) {            try {                String uuid = Settings.Secure.getString(getContentResolver(), KEY_DEVICE_UUID);                Log.w(" -- SettingsObserver is onChange and uuid == " + uuid);            } catch (Throwable e) {                e.printStackTrace();            }        }    }

通过上面注册监听ContentObserver对象的方式,每当监听的数据库键值变化时,都可以实时的处理跟数据变化相关的业务逻辑了。

3、监听实现的原理过程

像上面保存的设备UUID,直接使用Settings.Secure.putString()方法,它在Android Framework中的具体类路径以及方法逻辑如下:

frameworks/base/core/java/android/provider/Settings.java //其内部类Secure 实现如下 public static final class Secure extends NameValueTable {        ....... 代码省略号 .......                public static boolean putString(ContentResolver resolver, String name, String value) {            return putStringForUser(resolver, name, value, resolver.getUserId());        }        ....... 代码省略号 .......                @UnsupportedAppUsage(maxTargetSdk = Build.VERSION_CODES.R, trackingBug = 170729553)        public static boolean putStringForUser(@NonNull ContentResolver resolver,                @NonNull String name, @Nullable String value, @Nullable String tag,                boolean makeDefault, @UserIdInt int userHandle, boolean overrideableByRestore) {            if (MOVED_TO_GLOBAL.contains(name)) {                Log.w(TAG, "Setting " + name + " has moved from android.provider.Settings.Secure"                        + " to android.provider.Settings.Global");                return Global.putStringForUser(resolver, name, value,                        tag, makeDefault, userHandle, DEFAULT_OVERRIDEABLE_BY_RESTORE);            }             //这个会继续向下调用            return sNameValueCache.putStringForUser(resolver, name, value, tag,                    makeDefault, userHandle, overrideableByRestore);        }}由上面的逻辑我们知道,我们保存的Secure类型的数据是通过NameValueCache.putStringForUser()方法。那我们再来具体看下NameValueCache类中该方法的具体实现吧。 private static class NameValueCache {                @UnsupportedAppUsage        private final ContentProviderHolder mProviderHolder;        .......... private  NameValueCache(Uri uri, String getCommand,                String setCommand, String deleteCommand, String listCommand, String setAllCommand,                ContentProviderHolder providerHolder, Class callerClass) {            ........            mProviderHolder = providerHolder;            .........        } public boolean putStringForUser(ContentResolver cr, String name, String value,                String tag, boolean makeDefault, final int userHandle,                boolean overrideableByRestore) {            try {                .........                //通过ContentProviderHolder获取IContentProvider对象并调用call 方法将我们的Uri以及要保存的键值对传入                IContentProvider cp = mProviderHolder.getProvider(cr);                cp.call(cr.getAttributionSource(),                        mProviderHolder.mUri.getAuthority(), mCallSetCommand, name, arg);            } catch (RemoteException e) {                Log.w(TAG, "Can't set key " + name + " in " + mUri, e);                return false;            }            return true;        }}

到这里,当我们看到IContentProvider这个类以及它的call方法的时候,有没有很熟悉?

 这样我们就很容易联想到了ContentProvider中的call方法实现,具体的逻辑,各位继续往下看。

frameworks/base/core/java/android/content/ContentProvider.java //在ContentProvider中有这样一个内部类的实现class Transport extends ContentProviderNative {        ........        volatile ContentInterface mInterface = ContentProvider.this;        ........        ContentProvider getContentProvider() {            return ContentProvider.this;        }        ........        @Override        public Bundle call(@NonNull AttributionSource attributionSource, String authority,                String method, @Nullable String arg, @Nullable Bundle extras) {            validateIncomingAuthority(authority);            Bundle.setDefusable(extras, true);            traceBegin(TRACE_TAG_DATABASE, "call: ", authority);            final AttributionSource original = setCallingAttributionSource(                    attributionSource);            try {                //可以看到这里,最后还是调用了ContentProvider中自己重写的call方法                return mInterface.call(authority, method, arg, extras);            } catch (RemoteException e) {                throw e.rethrowAsRuntimeException();            } finally {                setCallingAttributionSource(original);                Trace.traceEnd(TRACE_TAG_DATABASE);            }        }}    @Override    public @Nullable Bundle call(@NonNull String authority, @NonNull String method,            @Nullable String arg, @Nullable Bundle extras) {        return call(method, arg, extras);    }    //该方法就需要继承ContentProvider的子类继续重写了    public @Nullable Bundle call(@NonNull String method, @Nullable String arg,            @Nullable Bundle extras) {        return null;    }

 系统设置作为保存全局状态标识的入口,它所有的数据库对外的读写也是通过ContentProvider实现不同进程间共享的。也是有单独的模块来处理这部分业务逻辑的,它就是SettingsProvider,具体的项目源码路径为:

 frameworks/base/packages/SettingsProvider/

那些在这个模块下SettingsProvider类,通过继承ContentProvider,实现对settings数据库的共享。

frameworks/base/packages/SettingsProvider/src/com/android/providers/settings/SettingsProvider.javapublic class SettingsProvider extends ContentProvider {      ...........@Override    public boolean onCreate() {        Settings.setInSystemServer();        synchronized (mLock) {            mUserManager = UserManager.get(getContext());            ..........            mSettingsRegistry = new SettingsRegistry();        }        ...........        synchronized (mLock) {            mSettingsRegistry.migrateAllLegacySettingsIfNeededLocked();            mSettingsRegistry.syncSsaidTableOnStartLocked();        }        ............        ServiceManager.addService("settings", new SettingsService(this));        ServiceManager.addService("device_config", new DeviceConfigService(this));        return true;    }    @Override    public Bundle call(String method, String name, Bundle args) {        final int requestingUserId = getRequestingUserId(args);        switch (method) {              ...........             //获取GLOBAL类型的设置数据            case Settings.CALL_METHOD_GET_GLOBAL: {                Setting setting = getGlobalSetting(name);                return packageValueForCallResult(setting, isTrackingGeneration(args));            }            //获取SECURE类型的设置数据            case Settings.CALL_METHOD_GET_SECURE: {                Setting setting = getSecureSetting(name, requestingUserId);                return packageValueForCallResult(setting, isTrackingGeneration(args));            }            //获取SYSTEM类型的设置数据            case Settings.CALL_METHOD_GET_SYSTEM: {                Setting setting = getSystemSetting(name, requestingUserId);                return packageValueForCallResult(setting, isTrackingGeneration(args));            }            //保存GLOBAL类型的设置数据            case Settings.CALL_METHOD_PUT_GLOBAL: {                String value = getSettingValue(args);                String tag = getSettingTag(args);                final boolean makeDefault = getSettingMakeDefault(args);                final boolean overrideableByRestore = getSettingOverrideableByRestore(args);                insertGlobalSetting(name, value, tag, makeDefault, requestingUserId, false,                        overrideableByRestore);                break;            }            //保存SECURE类型的设置数据            case Settings.CALL_METHOD_PUT_SECURE: {                String value = getSettingValue(args);                String tag = getSettingTag(args);                final boolean makeDefault = getSettingMakeDefault(args);                final boolean overrideableByRestore = getSettingOverrideableByRestore(args);                insertSecureSetting(name, value, tag, makeDefault, requestingUserId, false,                        overrideableByRestore);                break;            }            //保存SYSTEM类型的设置数据            case Settings.CALL_METHOD_PUT_SYSTEM: {                String value = getSettingValue(args);                boolean overrideableByRestore = getSettingOverrideableByRestore(args);                insertSystemSetting(name, value, requestingUserId, overrideableByRestore);                break;            }            //删除GLOBAL类型的设置数据            case Settings.CALL_METHOD_DELETE_GLOBAL: {                int rows = deleteGlobalSetting(name, requestingUserId, false) ? 1 : 0;                Bundle result = new Bundle();                result.putInt(RESULT_ROWS_DELETED, rows);                return result;            }            //删除SECURE类型的设置数据            case Settings.CALL_METHOD_DELETE_SECURE: {                int rows = deleteSecureSetting(name, requestingUserId, false) ? 1 : 0;                Bundle result = new Bundle();                result.putInt(RESULT_ROWS_DELETED, rows);                return result;            }            //删除SYSTEM类型的设置数据            case Settings.CALL_METHOD_DELETE_SYSTEM: {                int rows = deleteSystemSetting(name, requestingUserId) ? 1 : 0;                Bundle result = new Bundle();                result.putInt(RESULT_ROWS_DELETED, rows);                return result;            }            ...........            default: {                Slog.w(LOG_TAG, "call() with invalid method: " + method);            } break;        }        return null;    }     ..........}

在SettingsProvider类中的onCreate()方法中,先创建一个SettingsRegistry对象,初始化一些设置数据保存的文件路径名称等, 同时也在系统启动的时候添加注册SettingsService, 可以让设备一启动,系统设置就可以正常工作了。

 final class SettingsRegistry {        ........        private static final String SETTINGS_FILE_GLOBAL = "settings_global.xml";        private static final String SETTINGS_FILE_SYSTEM = "settings_system.xml";        private static final String SETTINGS_FILE_SECURE = "settings_secure.xml";        ........}

紧接着,重点来了。最终的call()方法实现了系统设置的增删改查。

现在我们还是以保存Secure类型的数据数据为例,把call()方法中的逻辑以及向下对应的方法调用链简单展示一下哈

 //去插入Secure类型的Settings数据private boolean insertSecureSetting(String name, String value, String tag,            boolean makeDefault, int requestingUserId, boolean forceNotify,            boolean overrideableByRestore) {                return mutateSecureSetting(name, value, tag, makeDefault, requestingUserId,                MUTATION_OPERATION_INSERT, forceNotify, 0, overrideableByRestore); }//根据保存的数据类型做一个转换操作private boolean mutateSecureSetting(String name, String value, String tag,            boolean makeDefault, int requestingUserId, int operation, boolean forceNotify,            int mode, boolean overrideableByRestore) {        // Make sure the caller can change the settings.        enforceWritePermission(Manifest.permission.WRITE_SECURE_SETTINGS);        ...........        // Mutate the value.        synchronized (mLock) {            switch (operation) {                case MUTATION_OPERATION_INSERT: {                    return mSettingsRegistry.insertSettingLocked(SETTINGS_TYPE_SECURE,owningUserId, name, value, tag, makeDefault,callingPackage, forceNotify, CRITICAL_SECURE_SETTINGS,overrideableByRestore);                }               ............            }        }        return false;    }

根据上面Secure类型判断,该类型的数据插入动作又调用了SettingsRegistry中的insertSettingLocked()方法,那我们就继续看下这个方法的具体逻辑吧。

 public boolean insertSettingLocked(int type, int userId, String name, String value,                String tag, boolean makeDefault, boolean forceNonSystemPackage, String packageName,                boolean forceNotify, Set criticalSettings, boolean overrideableByRestore) {            ...........            boolean success = false;            SettingsState settingsState = peekSettingsStateLocked(key);            if (settingsState != null) {                 //保存传入的Settings数据                success = settingsState.insertSettingLocked(name, value,                        tag, makeDefault, forceNonSystemPackage, packageName, overrideableByRestore);            }            if (success && criticalSettings != null && criticalSettings.contains(name)) {                settingsState.persistSyncLocked();            }             //如果保存成功,通知Settings数据发送变化            if (forceNotify || success) {                notifyForSettingsChange(key, name);            }            return success;     }

在notifyForSettingsChange()方法中,会通过handler发送消息,告知对应的URI发生了变化。

  private void notifyForSettingsChange(int key, String name) {            // Increment the generation first, so observers always see the new value            mGenerationRegistry.incrementGeneration(key);            ...........            if (isGlobalSettingsKey(key) || isConfigSettingsKey(key)) {             ............                           } else {                final int userId = getUserIdFromKey(key);                final Uri uri = getNotificationUriFor(key, name);                 //通知某个URI发生了变化                mHandler.obtainMessage(MyHandler.MSG_NOTIFY_URI_CHANGED,                        userId, 0, uri).sendToTarget();              .............            }            // Always notify that our data changed            mHandler.obtainMessage(MyHandler.MSG_NOTIFY_DATA_CHANGED).sendToTarget();        }

handler中具体的实现如下:

private final class MyHandler extends Handler {            private static final int MSG_NOTIFY_URI_CHANGED = 1;            private static final int MSG_NOTIFY_DATA_CHANGED = 2;            public MyHandler(Looper looper) {                super(looper);            }            @Override            public void handleMessage(Message msg) {                switch (msg.what) {                    case MSG_NOTIFY_URI_CHANGED: {                        final int userId = msg.arg1;                        Uri uri = (Uri) msg.obj;                        try { //最终通知我们在ContentResolver中注册的ContentObserver观察者getContext().getContentResolver().notifyChange(uri, null, true, userId);                        } catch (SecurityException e) {Slog.w(LOG_TAG, "Failed to notify for " + userId + ": " + uri, e);                        }                        if (DEBUG) {Slog.v(LOG_TAG, "Notifying for " + userId + ": " + uri);                        }                    } break;                    case MSG_NOTIFY_DATA_CHANGED: {                        mBackupManager.dataChanged();                        scheduleWriteFallbackFilesJob();                    } break;                }            }        }

这样最终就回调到了我们最初注册的SettingsObserver中重写的onChange()方法了。这样以来,对特定键值的URI做了监听,如果保存的settings值发生了变化,就可以第一时间处理对应的逻辑了。

来源地址:https://blog.csdn.net/liu_guizhou/article/details/125034986

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