一篇文章教你从入门到精通 Google 指纹验证功能

Posted 2020-12-12

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作者：Sun Daxiang

Google 从 android 6.0开始，提供了开放的指纹识别相关 API，通过此篇文章可以帮助开发者接入指纹验证的基础功能，并且提供了系统应用基于指纹验证的功能扩展，如指纹验证登录功能核心流程图和关键代码分析。

一、基础篇

从Android 6.0开始，Android 系统支持指纹识别功能，指纹识别的API主要是FingerprintManager。

FingerprintManager提供的公共方法有，判断系统是否支持指纹，系统是否录入过指纹，发起指纹验证，取消验证，验证结果回调。

隐藏方法有，获取系统中指纹列表，获取指纹id等信息。然而 Android 9.0以后 Google官方不推荐使用FingerprintManager 接口， 推荐使用

BiometricPrompt代替, 因为BiometricPrompt接口不能够自定义弹框样式，各业务线还未统一使用，下面会介绍此接口接入方法：

1、 效果演示和demo结构介绍

1.1 指纹验证效果

?

1.2 demo的代码结构

1.3 核心类说明

因指纹功能有Android 6.0和 Android 9.0适配问题，所以使用FingerprintVersionM和FingerprintVersionP分别实现对不同 Android 版本的封装实现。

FingerprintManagerWrapper,?FIngerpintVersionM，FingerprintVersionP都实现IFingerprintInterface接口，统一通过startAuth() cancelAuth方法。

调起指纹验证和取消指纹验证

核心类说明：

核心类的关系图：

2、接入流程

通过下面的6步接入后，可以正常使用指纹验证功能，包括系统是否支持指纹，是否录入过指纹，拉起指纹验证，取消指纹验证，指纹验证结果回调，适配Android 6.0和Android?9.0。

第一步：在manifest文件中增加如下指纹权限功能 ，详细权限见2.1章节

第二步：组合判断，当前系统版本是否支持指纹功能，并且rom中已经录入过指纹? ，判断方法见2.5 和 2.6章节

第三步：使用FingerprintManagerWrapper对象调用IFingerprintInterface统一接口中startAuth方法，拉起指纹验证功能?方法见2.2章节

第四步：FingerprintVersionM和FingerprintVersionP分别实现IFingerprintInterface接口，分别实现Android?6.0和Android?9.0调起指纹验证功能

第五步：分别在FingerprintVersionM和FingerprintVersionP注册指纹验证成功的回调接口AuthenticationCallback??实现代码见 2.3章节

第六步：在activity生命周期onStop()调用取消验证接口，关闭指纹验证功能 见2.4章节

2.1 增加指纹使用权限

<!--android 9.0及以上系统使用指纹权限 -->
<uses-permission android:name="android.permission.USE_BIOMETRIC"/>
<!--android 6.0至8.0及以上系统使用指纹权限 -->
<uses-permission android:name="android.permission.USE_FINGERPRINT"/>
<!--android 6.0及以上，获取指纹信息权限，系统应用提升篇中会使用到 -->
<uses-permission android:name="android.permission.MANAGE_FINGERPRINT"/>

2.2 调起指纹验证

FingerprintVersionP和FingerprintVersionM分别兼容Android?6.0和Android9.0指纹验证功能，FingerprintManagerWrapper,FingerprintVersionP,FingerprintVersionM统一实现IFingerprintInterface接口

public FingerprintManagerWrapper() {
    try {
        if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.P) {
            mFingerprintImp = new FingerprintVersionP();
        } else if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.M) {
            mFingerprintImp = new FingerprintVersionM();
        }
    }
}
/**
 * 先判断系统是否支持指纹，系统是否录入过指纹，再调用指纹认证统一方法
 */
public void startAuth(FingerprintManagerWrapper.FingerVerifyResultListener listener) {
    Log.i(TAG, "------startFingerAuthenticate() enter --------");
    //判断指纹设备当前是否可以使用
    if (!isHardwareDetected()) {
        Log.e(TAG, "------hardware detected!!!--------");
        return;
    }

    //判断当前是否有指纹
    if (!hasEnrolledFingerprints()) {
        Log.e(TAG, "-----has no Fingerprints!!!--------");
        return;
    }
    mFingerprintImp.startAuth(listener);
}

/**
 * android6.0android9.0统一验证和取消接口
 */
interface IFingerprintInterface {
    public void startAuth(FingerprintManagerWrapper.FingerVerifyResultListener listener);

    public void canceAuth();
}

FingerprintVersionM中实现Android6.0指纹验证代码如下：

public class FingerprintVersionM implements IFingerprintInterface {

  @Override
  public void startAuth(FingerprintManagerWrapper.FingerVerifyResultListener listener) {

     //取消指纹验证类
     CancellationSignal  mCancellationSignal = new CancellationSignal();

     MyAuthenticationCallback authenticationCallback = new MyAuthenticationCallback();
     /**
       * 参数说明：
       * CryptoObject - 如果需要的话可以添加加密对象CryptoObject
       * CancellationSignal - 用来取消指纹验证，如果想手动取消验证，调用该参数的cancel方法
       * int - 没意义，默认传0
       * AuthenticationCallback -  回调验证的结果，成功、失败等
       * Handler - 传null则默认创建一个在主线程上的Handler来传递消息
       */
     mFingerprintManager.authenticate(null, mCancellationSignal, 0, authenticationCallback, null); //调用识别接口
     }

}

FingerprintVersionP中实现Android9.0指纹验证代码如下：

public class FingerprintVersionP implements IFingerprintInterface {

    @Override
    public void startAuth(FingerprintManagerWrapper.FingerVerifyResultListener listener) {

        //用来取消指纹验证
        CancellationSignal mCancellationSignal = new CancellationSignal();
        //回调验证的结果，成功、失败等
        AuthenticationCallback mAuthenticationCallback = new BiometricPrompt.AuthenticationCallback(){}
        //开始验证
        mBiometricPrompt.authenticate(mCancellationSignal, mContext.getMainExecutor(), mAuthenticationCallback);
    }
}

2.3 指纹验证回调

// 指纹验证失败回调方法
onAuthenticationFailed()
//指纹验证成功回调方法 ，  有系统权限可以通过AuthenticationResult 获取指纹的信息，指纹名称，指纹id等
onAuthenticationSucceeded(AuthenticationResult result)
//指纹验证失败回调，helpMsgId=1006,helpString=6 手指移除太快
onAuthenticationHelp(int helpMsgId, CharSequence helpString)
//指纹尝试多次后，指纹主动关闭。errMsgId=5,errString=指纹操作已取消。
onAuthenticationError(int errMsgId, CharSequence errString)

// android9.0以下使用 android.hardware.fingerprint.FingerprintManager.AuthenticationCallback
//android 9.0以上使用  android.hardware.biometrics.BiometricPrompt.AuthenticationCallback

private class MyAuthenticationCallback extends AuthenticationCallback {

    @Override
    public void onAuthenticationFailed() {
         //指纹验证失败回调方法
    }

    @Override
    public void onAuthenticationSucceeded(AuthenticationResult result) {
        //指纹验证成功回调方法 ，  有系统权限可以通过AuthenticationResult 获取指纹的信息，指纹名称，指纹id等
    }

    @Override
    public void onAuthenticationHelp(int helpMsgId, CharSequence helpString) {
        //指纹验证失败回调，helpMsgId=1006,helpString=6 手指移除太快
    }

    @Override
    public void onAuthenticationError(int errMsgId, CharSequence errString) {
        //指纹尝试多次后，指纹主动关闭。errMsgId=5,errString=指纹操作已取消。
    }

}

2.4 取消指纹验证

在activity的onStop方法中取消指纹验证功能

// 屏下指纹弹框home键或者被其他页面全部覆盖后，需要关闭，重新拉起
@Override
protected void onStop() {
    super.onStop();
    //上面调起指纹验证方法中，传入的CancellationSignal对象
    mCancellationSignal.cancel();
}

2.5 判断当前系统是否支持指纹

FingerprintManager虽然在?Android?9.0以后不推荐使用，但是Google各系统版本都支持FingerprintManager，而且9.0及以上版本暂未提供判断是否支持指纹功能的API

/**
 * 判断当前指纹功能是否可用
 *
 * @return
 */
public boolean isHardwareDetected() {
    boolean isHardwareSupport = false;
    try {
        if (mFingerprintManager != null) {
            isHardwareSupport = mFingerprintManager.isHardwareDetected();
        }
    } catch (Exception e) {
        Log.e(TAG, "isHardwareDetected err ", e);
    }
    Log.e(TAG, "isHardwareDetected(),  isHardwareSupport= " + isHardwareSupport);
    return isHardwareSupport;
}

2.6 判断系统是否录入过指纹

同上使用FingerprintManager判断系统是否录入过指纹

/**
 * 判断是否录入过指纹
 *
 * @return
 */
public boolean hasEnrolledFingerprints() {
    boolean hasEnrolledFinger = false;
    try {
        if (mFingerprintManager != null) {
            hasEnrolledFinger = mFingerprintManager.hasEnrolledFingerprints();
        }
    } catch (Exception e) {
        Log.e(TAG, "hasEnrolledFingerprints err ", e);
    }
    Log.e(TAG, "hasEnrolledFingerprints(),  hasEnrolledFinger= " + hasEnrolledFinger);
    return hasEnrolledFinger;
}

以上基础篇介绍了 Google提供的公共API， 基本满足指纹验证的功能。

下面介绍获取指纹id和指纹列表方法，可以满足其他业务需求，比如帐号登录，支付等功能。

二、系统应用提升篇

1、获取到指纹id

指纹验证成功后，根据FingerprintManager.AuthenticationResult 对象可以通过反射方法获取到指纹id（指纹id是隐藏属性），需要添加权限?

android.permission.MANAGE_FINGERPRINT， Android 6.0和 Android9.0中Fingerprint对象有差异：

Android 6.0中Fingerprint中包含有指纹id的属性mFingerprintId和public方法getFingerprintId

Android 9.0 中Fingerprint类继承BiometricAuthenticator.Identifer，并且指纹id也放入此类中，属性名为mBiometricId ，方法为getBiometricId

（Android 9.0 相关类依赖关系）

（Android6.0类图依赖关系）

因此使用反射获取Fingerprint对象和指纹id方法需要适配 Android 6.0和 Android 9.0，详细方法如下：

Android 6.0中AuthenticationResult反射获取Fingerprint对象，Fingerprint对象getFingerId获取到指纹id

Android 9.0以上指纹信息放在Fingerprint的父类中，所以需要通过clzz.getSuperclass()获取父类对象，在反射方法getBiometricId获取指纹 id

private static int getFingerId(AuthenticationResult result) {
    int fingerId = -1;
    try {
        Field field = result.getClass().getDeclaredField("mFingerprint");
        field.setAccessible(true);
        Object fingerPrint = field.get(result);

        Class<?> clzz = Class.forName("android.hardware.fingerprint.Fingerprint");
        if (Build.VERSION.SDK_INT > Build.VERSION_CODES.P) {
            Log.i(TAG, "-------ANDROID Q-------");
            Class<?> supClass = clzz.getSuperclass();
            Method getBiometricId = supClass.getDeclaredMethod("getBiometricId");
            fingerId = (int) getBiometricId.invoke(fingerPrint);
        } else {
            Log.i(TAG, "------- ANDROID M-P-------");
            Method getFingerId = clzz.getDeclaredMethod("getFingerId");
            fingerId = (int) getFingerId.invoke(fingerPrint);
        }
        Log.d(TAG, "fingerId=" + fingerId);

    } catch (Exception e) {
        Log.e(TAG, "", e);
    }
    return fingerId;
}

2、获取系统中指纹列表

系统录入指纹，可以通过反射方法获取到指纹列表中，各指纹信息

通过反射后获取指纹列表json字符串：

android6.0：[{"mDeviceId":0,"mFingerId":1147763748,"mGroupId":0,"mName":"指纹 1"},{"mDeviceId":0,"mFingerId":412764029,"mGroupId":0,"mName":"指纹 2"}]  
android9.0： [{"mGroupId":0,"mBiometricId":-714471355,"mDeviceId":517254275456,"mName":"指纹 1"},{"mGroupId":0,"mBiometricId":-803114291,"mDeviceId":517254275456,"mName":"指纹 2"}]

详细的反射代码如下：

1: 将反射获取的指纹列表json字符串，使用gson转为AccountFingerprint对象（兼容android6.0-android10.0）

 Gson gson = new Gson();
 Object object = getEnrolledFingerprints(mFingerprintManager);
 String fingerListString = gson.toJson(object)
 // android6.0-android9.0   [{"mDeviceId":0,"mFingerId":1147763748,"mGroupId":0,"mName":"指纹 1"},{"mDeviceId":0,"mFingerId":412764029,"mGroupId":0,"mName":"指纹 2"}]
// android10.0    [{"mGroupId":0,"mBiometricId":-714471355,"mDeviceId":517254275456,"mName":"指纹 1"},{"mGroupId":0,"mBiometricId":-803114291,"mDeviceId":517254275456,"mName":"指纹 2"}]
 List<AccountFingerprint> list = gson.fromJson(fingerListString, new TypeToken<List<AccountFingerprint>>() {}.getType());

2：反射FingerprintManager调用getEnrolledFingerprints方法获取已录入指纹列表

/**
 * 反射获取当前用户的所有指纹信息列表
 *
 * @param fm FingerprintManagerWrapper
 * @return 指纹信息列表
 */
public static Object getEnrolledFingerprints(FingerprintManager fm) {
    try {
        if (fm != null) {
            Object obj = invokeMethod(fm, "getEnrolledFingerprints");
         return obj;
         }
    } catch (Exception e) {
        VLog.e(TAG, "getEnrolledFingerprints()", e);
     }

    return null;
}

3: 自定义的AccountFingerprint bean，兼容android6-android10

//创建的指纹bean
public class AccountFingerprint {

    @SerializedName("mBiometricId")
    private int mBiometricId;

 @SerializedName("mFingerId")
    private int mFingerId;

 @SerializedName("mGroupId")
    private int mGroupId;

 @SerializedName("mDeviceId")
    private long mDeviceId;

 @SerializedName("mName")
    private String mPrintName;
}

3、指纹认证实用场景介绍（指纹登录帐号功能）

举个栗子：获取指纹id和指纹列表后可以实现指纹登录功能

1. 首先获取设备的指纹列表同步给服务器，服务器记录帐号,设备，指纹列表，绑定关系
2. 用户使用指纹验证的id + 帐号+设备发起登录请求
3. 服务器校验当前帐号，指纹id，设备，是否有同步保存记录，并返回验证结果

指纹登录效果

指纹登录交互时序图