基于Android系統(tǒng)的手機文件管理器的設(shè)計與實現(xiàn)

陳 煜，周榮輝

（西南交通大學 信息科學與技術(shù)學院，成都 610031）

在移動終端技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)不斷發(fā)展與融合的今天，手機已從簡單的通話工具發(fā)展為集PDA、互動游戲、高分辨率攝像、移動視聽于一體的全功能通信、數(shù)據(jù)處理工具，手機上的信息存儲量也越來越多。但Android平臺自身并不提供資源管理器功能，提供的應(yīng)用程序接口（API）很簡單。因此，需要開發(fā)實用的Android手機文件管理器，以滿足廣大用戶對資源管理的需求。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

Android是基于Linux 2.6內(nèi)核的開源手機操作系統(tǒng)，其全面的計算服務(wù)和豐富的功能支持，完全有能力擴展到移動電話市場以外，發(fā)展前景非常廣闊。

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)層次介紹

Android 的系統(tǒng)架構(gòu)主要分為4層[1]，從高到低分別是：（1）由運行在Dalvik 虛擬機上的應(yīng)用程序組成的應(yīng)用層；（2）由開發(fā)人員可以直接調(diào)用的組件所組成的應(yīng)用框架層；（3）對應(yīng)用框架層提供支撐的系統(tǒng)運行庫層；（4）包括驅(qū)動模型、內(nèi)存管理、進程管理、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧等組件的Linux內(nèi)核層，它依賴于 Linux 2.6 內(nèi)核，也同時作為硬件和軟件棧之間的抽象層。根文件系統(tǒng)使用rootfs，數(shù)據(jù)及文件使用yaffs2，是專門為NAND和NOR存儲器設(shè)計驅(qū)動的文件系統(tǒng)。文件管理器在整個Android系統(tǒng)架構(gòu)中的層次如圖1。

圖1 文件管理器在整個系統(tǒng)中的架構(gòu)層次

1.2 文件管理器的功能及開發(fā)環(huán)境

類似于PC中的資源管理器，為實現(xiàn)用戶對于手機文件資源管理的需求，手機文件管理器需要實現(xiàn)的功能主要有文件系統(tǒng)瀏覽，目錄跳轉(zhuǎn)，對文件執(zhí)行復(fù)制、移動等文件管理操作，調(diào)用其他應(yīng)用對特定文件執(zhí)行相關(guān)操作，文件搜索，文件管理器參數(shù)設(shè)置及其它設(shè)置桌面快捷方式、設(shè)置鈴聲等輔助功能。文件管理器的手機用戶用例圖如圖2。

圖2 手機用戶用例圖

本應(yīng)用基于Android SDK 2.1 平臺，以Eclipse為集成開發(fā)環(huán)境，選擇Android上層應(yīng)用開發(fā)通用的Java語言，通過Android SDK自帶的adb工具和emulator模擬器實現(xiàn)程序的調(diào)試和運行。

2 系統(tǒng)功能的設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 文件管理器Activity的設(shè)計

根據(jù)系統(tǒng)的功能需求，文件管理器主要由3個界面組成，它們分別是作為應(yīng)用主界面的FilerActivity、進行參數(shù)設(shè)置的FilerPreferences-Activity以及進行文件搜索的SearchActivity。

listview 是Android開發(fā)中最常用的組件之一，它通過一個適配器（adapter）以列表項的形式顯示指定的數(shù)據(jù)，通過使FilerActivity繼承自ListActivity，可以滿足用戶方便直觀地瀏覽Android文件系統(tǒng)內(nèi)容的要求。適配器是用來把數(shù)據(jù)映射到listview上的中介，通過setListAdapter()函數(shù)可以實現(xiàn)當前l(fā)istview與指定適配器的聯(lián)系。為了更靈活地實現(xiàn)本應(yīng)用中界面的自定義效果，在FilerActivity活動中定義一個繼承自Android.ArrayAdapter的適配器FileListAdapter，在其中的構(gòu)造函數(shù)中指定主界面listview中每一行布局的xml文件，同時新建getView()函數(shù)以覆蓋父類中的同名函數(shù)，在其中實現(xiàn)布局id與指定資源數(shù)據(jù)的綁定，使主界面上顯示達到的效果。

通過對Android listview的分析可以發(fā)現(xiàn)[2]，listview的顯示是以行為單位進行的，而整個屏幕列表項的顯示是由RelativeLayout.onLayout()函數(shù)中的for循環(huán)來控制實現(xiàn)的。在一次循環(huán)的執(zhí)行過程中，會依次調(diào)用ListView.makeAndAddView()、AbsListView.obtainView()、Adapter.getView()等函數(shù)，最后調(diào)用執(zhí)行文件管理器程序中自定義的getView()函數(shù)，覆蓋了父類listview中布局id與資源文件的綁定操作，這也是在程序開發(fā)中重寫適配器及getView()函數(shù)的目的，如圖3。

圖3 listview創(chuàng)建過程中的函數(shù)調(diào)用關(guān)系

在應(yīng)用實現(xiàn)中，無論是文件系統(tǒng)不同目錄之間的跳轉(zhuǎn)，還是從其他界面的返回，或是對SD卡狀態(tài)的動態(tài)響應(yīng)，都需要及時刷新文件管理器界面，同樣也會多次間接地調(diào)用自定義的getView()函數(shù)。如前所述，listview通過for循環(huán)完成當前界面上多個view的填充操作后，隨著一些后續(xù)工作的完成，就可以看到文件系統(tǒng)中當前目錄下的內(nèi)容，如圖4。文件管理器此時進入消息循環(huán)狀態(tài)，用戶可能的下一步操作及對應(yīng)的處理函數(shù)如表1。

選項菜單（OptionsMenu）和上下文菜單（ContextMenu）是Android開發(fā)中最常見的元素，為某些操作提供了合適的入口。開發(fā)人員只需預(yù)先設(shè)計好相應(yīng)的菜單選項，以xml文件的形式存放，在隨后執(zhí)行系統(tǒng)回調(diào)函數(shù)的過程中進行有選擇的顯示菜單項即可。相比而言，ContextMenu更適合設(shè)置一些與單個view項操作相關(guān)的菜單項，OptionsMenu適合設(shè)置一些與整體相關(guān)的選項。在這里，可以把文件重命名、查看屬性、設(shè)置鈴聲等操作放在ContextMenu中實現(xiàn)，而搜索文件、排序設(shè)置等操作就由OptionsMenu來完成。

圖4 文件管理器主界面效果圖

表1 用戶的界面操作與對應(yīng)的處理函數(shù)

在Android本身的實現(xiàn)中，大量用到了PreferenceActivity對系統(tǒng)進行信息配置和管理。文件管理器的開發(fā)中，也同樣使用FilerPreferences-Activity為用戶提供參數(shù)設(shè)置的接口。它的布局文件放在固定的路徑res/xml下。由FileActivity中OptionsMenu中的一個菜單項來啟動。

另外，文件管理器還提供了文件搜索的功能，即能夠根據(jù)關(guān)鍵字依次匹配指定目錄下的文件/文件夾名稱，并以列表形式顯示出搜索的結(jié)果，該功能由SearchActivity來實現(xiàn)。Android的搜索功能能夠幫助開發(fā)者很好地管理搜索對話框，使開發(fā)人員不需要自己去開發(fā)一個搜索框，不需要考慮把搜索框放在什么位置、搜索框是否會影響當前的界面等不重要的細節(jié)問題，所有這些工作都由搜索管理器（SearchManager）來輔助實現(xiàn)。當在Android搜索欄中輸入關(guān)鍵字執(zhí)行搜索操作時，搜索管理器將使用一個專門的Intent“android.intent.action.SEARCH”，將它傳給在配置文件Android-Manifest.xml中聲明的處理搜索結(jié)果的activity，即本應(yīng)用中的SearchActivity。通過get-Intent().getStringExtra()函數(shù)即可獲得用戶輸入的關(guān)鍵字，然后按關(guān)鍵字執(zhí)行搜索操作，并以列表形式顯示出得到的結(jié)果。在程序中建立了int類型的變量mFileNumber來記錄已找到搜索目標個數(shù)，用ArrayList 類型的變量mSearchedFiles記錄找到的每個目標的路徑信息。整個搜索的大致流程如圖5。

圖5 文件搜索過程流程圖

2.2 各應(yīng)用界面之間的轉(zhuǎn)換

Android應(yīng)用開發(fā)中，每一個界面即對應(yīng)著一個activity。用戶在使用手機軟件時，需要在不同的界面之間來回轉(zhuǎn)換。相對應(yīng)的程序中的每一個activity都有開始和結(jié)束的過程。

可以在配置文件AndroidManifest.xml中聲明應(yīng)用包含的所有活動及每個活動所要響應(yīng)的intent，然后在程序中需要的地方用startActivity()函數(shù)向系統(tǒng)發(fā)送指定的intent，由系統(tǒng)啟動合適的活動響應(yīng)intent。在程序中，用Activity.finish()函數(shù)結(jié)束當前活動，由活動管理器（Activity Mana-ger）確定下一個進程的到來。在文件管理器的整個應(yīng)用中，各個activity之間的轉(zhuǎn)換如圖6。步操作。

圖7 文件復(fù)制操作時序圖

表2 程序調(diào)用文件管理的主要系統(tǒng)函數(shù)

另外，在設(shè)計中，還應(yīng)該把對文件進行處理的過程放在一個新建的子線程中執(zhí)行，以取得較好的界面顯示效果。

控制部分的文件復(fù)制操作時序圖如圖7。

圖6 應(yīng)用中各個activity之間的轉(zhuǎn)換

2.3 文件管理功能的實現(xiàn)

本應(yīng)用要實現(xiàn)的文件管理功能主要有單個或批量文件的移動、復(fù)制、重命名等操作。針對應(yīng)用的具體情況，在界面底部建立了一個工具欄（包括yankbar、copybar、movebar），配合listview中各行的icon按鈕，更方便地完成對文件管理的大部分操作。

MVC（Model-View-Controller）是當前比較流行的軟件開發(fā)框架，它的思想與觀察者模式類似。Android項目整體就是一種典型的MVC結(jié)構(gòu)，其中廣泛使用的xml布局文件即是view，activity和intent，起到了控制器的作用，提供者對數(shù)據(jù)層做了良好的封裝，而且提供者把數(shù)據(jù)管理的范疇從數(shù)據(jù)庫泛化到了數(shù)據(jù)的概念[3]。通過使用MVC模式，可以使文件管理器的界面設(shè)計工作和文件系統(tǒng)相關(guān)處理操作相互獨立，讓界面的設(shè)計更加靈活，文件管理功能也可以進行模塊化的開發(fā)。同時也能夠使開發(fā)人員專心處理前端界面顯示與后臺文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，設(shè)計出高效穩(wěn)定的程序。

就本應(yīng)用來說，可以事先單獨設(shè)計好每個界面布局的xml文件并根據(jù)實際情況進行修改和調(diào)整，文件的復(fù)制、移動等調(diào)用系統(tǒng)文件操作函數(shù)接口的后臺操作就是邏輯模型部分，控制部分表現(xiàn)在各個activity的生命周期中控制應(yīng)用界面的各種邏輯切換，以及相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的變化，調(diào)用對應(yīng)的處理函數(shù)等。文件管理操作中，控制部分的界面變化比較復(fù)雜，如在選取或取消要操作的目標文件、進入新的目錄選擇文件、在執(zhí)行復(fù)制或移動等操作的過程中、文件管理操作成功或失敗的處理并返回等等情況，listview界面及底部的操作工具欄都要隨之刷新并正確地顯示，指示用戶進行下一

在程序中，建立了File類型的全局變量mCur-Dir，存放將要進入或正在顯示的目錄信息；ArrayList 類型的全局變量mCurFiles存放將要顯示或正在顯示的目錄中的文件列表；ArrayList 類型的全局變量mYanked存放即將執(zhí)行復(fù)制/移動等操作的文件路徑集合；Stack類型的變量 mPathHistory存放操作過程中的目錄歷史路徑；boolean 類型變量incopymove作為應(yīng)用，存放是否正處于即將復(fù)制/移動文件的狀態(tài)標志。文件管理操作執(zhí)行的過程中所調(diào)用的主要系統(tǒng)函數(shù)如表2。

2.4 應(yīng)用中相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲

在文件管理器的數(shù)據(jù)存儲中，使用了Android的3種數(shù)據(jù)存儲方式：SharePreference、SQLite和ContentProvider。

SharePreferenc常用于存儲較簡單的參數(shù)設(shè)置，文件管理器中FilerPreferencesActivity活動就是用這種方式，通過preferences.xml文件來持續(xù)化應(yīng)用配置信息的。當應(yīng)用剛安裝好第一次運行時，配置文件為空，使用默認的數(shù)據(jù)給參數(shù)賦值，對應(yīng)用進行配置，當執(zhí)行FilerPreferences-Activity活動中的addPreferences-FromResource(R.xml.preferences)后，將在/data/data/chenyu.filemanage.filer/中建立一個以應(yīng)用包名為前綴的preferences.xml文件，保存應(yīng)用的配置數(shù)據(jù)信息，可以通過adb工具查看文件的內(nèi)容，如圖8。

圖8 用adb工具查看配置文件內(nèi)容

在使用文件管理器的過程中，用戶可以通過FilerPreferencesActivity的界面對參數(shù)設(shè)置的內(nèi)容進行查看或修改。應(yīng)用在activity退出時對相關(guān)的配置信息數(shù)據(jù)進行提交，保存在preferences.xml文件中，使用戶的設(shè)置在下次使用應(yīng)用時依然有效。

文件管理器中使用的SQLite數(shù)據(jù)庫保存的信息為每種類型文件的幾個屬性（extension，mimetype，icon, action等）的對應(yīng)關(guān)系，數(shù)據(jù)庫文件位于/data/data/chenyu.filemanage.filer/lib中。在應(yīng)用中主要有2個地方要對數(shù)據(jù)庫進行查詢使用。（1）listview的界面顯示，雖然每一行view由適配器確定的布局都是一樣的，但實現(xiàn)時也要根據(jù)不同文件的類型，顯示不同的資源標示圖片以對不同類型的文件進行區(qū)分；（2）在對特定文件執(zhí)行打開操作時，需要向系統(tǒng)發(fā)送包括type、action等參數(shù)在內(nèi)的intent消息，這些信息也都需要查詢數(shù)據(jù)庫得到。

文件管理器中已經(jīng)事先設(shè)置了比較多的數(shù)據(jù)庫元組，它涵蓋了如今大部分常見的手機文件類型，用戶也可以在設(shè)置界面中添加或修改對應(yīng)的文件屬性信息。

在SQLite數(shù)據(jù)庫的操作中使用了Content-Provider和ContentResolver，嚴格來說，它并不是真正的實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲，而是一種提供數(shù)據(jù)共享及訪問的手段。在自定義的繼承自ContentProvider的類中封裝好了數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，同時重新定義了插入、刪除、查詢等成員函數(shù)，對外提供一個公共的統(tǒng)一資源標示符（URI）。其他需要訪問數(shù)據(jù)的地方就可以通過ContentResolver函數(shù)，傳入這個URI，對數(shù)據(jù)進行訪問。通過研究程序源碼可以發(fā)現(xiàn)，ContentResolver的數(shù)據(jù)獲取方法，如query()，調(diào)用的還是對應(yīng)ContentProvider的query()方法。而ContentProvider的query()為抽象方法，我們在自定義的子類中已經(jīng)重寫了該成員函數(shù)方法，這樣，當調(diào)用ContentResolver.query()方法時，執(zhí)行的還是應(yīng)用中自己寫的MimeProvider.query方法。也就是說，我們在定義數(shù)據(jù)提供者MimeProvider的同時也定義了外界訪問這個封裝數(shù)據(jù)集的接口，只不過這些已定義訪問的方法是由Content-Resolver的成員函數(shù)間接調(diào)用而已。

3 結(jié)束語

本文從實際應(yīng)用出發(fā)，設(shè)計了一款實用、高效的手機文件管理器。通過靈活運用Android開發(fā)的相關(guān)技術(shù)，成功解決了實現(xiàn)過程中遇到的技術(shù)問題，也為同類Android應(yīng)用開發(fā)提供了較好的參考。Android的開源為開發(fā)人員解決各種問題提供了極大的方便，隨著手機廠商不斷的加入Android陣營和用戶使用量的日益增多，Android應(yīng)用開發(fā)的明天將會更加美好。

[1]楊豐盛. Android技術(shù)內(nèi)幕：系統(tǒng)卷[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2011.

[2]Fan Jiang, Shaoping Ku.How to Display the Data from Database by ListView on Android[C]. 2nd International Workshop on Intelligent Systems and Applications, 2010:1-4.

[3]Hyun Jung La,Soo Dong Kim.Balanced MVC Architecture for Developing Service-Based Mobile Applications[C].7th International Conference on e-Business Engineering , 2010:292-299.

[4]王世江，余志龍，陳昱勛，鄭名杰. Google Android SDK開發(fā)范例大全[M]. 2版 北京：人民郵電出版社，2010.