Android指纹识别API讲解，一种更快更好的用户体验
我发现了一个比较怪的现象。在iPhone上使用十分普遍的指纹认证功能，在Android手机上却鲜有APP使用，我简单观察了一下，发现Android手机上基本上只有支付宝、微信和极少APP支持指纹认证功能，就连银行和金融类的应用都基本不支持，甚至很多开发者都不知道Android系统是有指纹认证的官方API的。
事实上，Android从6.0系统开始就支持指纹认证功能了，但是指纹功能还需要有硬件支持才行，而Android手机的硬件都是由各厂商生产的，手机档次也参差不齐，因此不能像iPhone那样保证所有的手机都是支持指纹认证功能的。所以，可能很多开发者就觉得，即使做了指纹认证功能，也无法兼容所有的手机，还是要配合图案解锁或密码等功能一起使用才行，那么索性就只用图案和密码好了，一劳永逸。
看似这样解释好像也合情合理，但其实受伤的是数以亿计的Android手机用户。明明有更轻松更快捷的使用方式，却因为APP不予支持，最终只能使用更加原始和笨拙的方式。在国内，绝大多数Android手机的指纹认证功能都仅仅只局限于用来解锁手机而已，很少有使用到APP的功能逻辑当中。
其实将指纹认证功能使用到APP的功能逻辑当中是有很多功能场景的，比如说金融银行类APP可以使用指纹认证来快速登录，应用商店类APP可以使用指纹认证来下载安装软件，股票证券类APP可以使用指纹认证来操作和交易等等。
虽然有了应用场景，还有很多开发者可能会担心，指纹认证功能实现起来会不会很复杂？因为毕竟支持的设备有限，还要配合图案和密码来使用才行，如果实现起来非常复杂，又只能支持部分设备的话，那投入产出比就太低了，或许这也是很多APP不肯去实现指纹认证功能的原因。这里我不得不说，Android官方提供的指纹认证Demo的确是挺复杂的，看着让人望而却步。但是大家不用担心，本篇文章中我会带着大家一起去实现一个最简版的指纹认证Demo，直接复制粘贴本文中的代码到大家各自的项目中，即可一步集成指纹认证功能。
那么话不多说，首先新建一个FingerprintTest项目，并选择添加一个Empty Activity。然后修改activity_main.xml中的代码，如下所示：
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<FrameLayout
xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent">
<TextView
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:text="已进入App主界面"
android:textSize="18sp"
android:layout_gravity="center"
/>
</FrameLayout>
这里我们修改了MainActivity中的布局文件，在界面上添加了一个 已进入App主界面 的TextView，待会在指纹认证通过之后，就会让APP跳转到此界面。
接下来我们开始编写指纹认证界面，新建fingerprint_dialog.xml，代码如下所示：
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
android:orientation="vertical"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="match_parent">
<ImageView
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_gravity="center_horizontal"
android:src="@drawable/ic_fp_40px"
/>
<TextView
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_gravity="center"
android:layout_marginTop="20dp"
android:text="请验证指纹解锁"
android:textColor="#000"
android:textSize="16sp"
/>
<TextView
android:id="@+id/error_msg"
android:layout_width="wrap_content"
android:layout_height="wrap_content"
android:layout_gravity="center"
android:layout_marginTop="5dp"
android:maxLines="1"
android:textSize="12sp"
android:textColor="#f45"
/>
<View
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="0.5dp"
android:layout_marginTop="10dp"
android:background="#ccc"
/>
<TextView
android:id="@+id/cancel"
android:layout_width="match_parent"
android:layout_height="50dp"
android:gravity="center"
android:text="取消"
android:textColor="#5d7883"
android:textSize="16sp"
/>
</LinearLayout>
这是一个非常简易的指纹认证界面，相信没什么需要解释的地方。界面大致样式如下图所示。
注意，通常为了让用户清楚的知道现在需要进行指纹认证，Google官方建议最好使用一个通用的指纹图标，而不应该由各APP制作自己的指纹图标。为此，Google也特意提供了一套指纹认证的组图，可以 点击这里 查看和下载。
接着我们创建一个FingerprintDialogFragment类，并让它继承自DialogFragment，用于作为提示用户进行指纹认证的对话框，代码如下所示：
@TargetApi(23)
public class FingerprintDialogFragment extends DialogFragment {
private FingerprintManager fingerprintManager;
private CancellationSignal mCancellationSignal;
private Cipher mCipher;
private LoginActivity mActivity;
private TextView errorMsg;
/**
* 标识是否是用户主动取消的认证。
*/
private boolean isSelfCancelled;
public void setCipher(Cipher cipher) {
mCipher = cipher;
}
@Override
public void onAttach(Context context) {
super.onAttach(context);
mActivity = (LoginActivity) getActivity();
}
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
fingerprintManager = getContext().getSystemService(FingerprintManager.class);
setStyle(DialogFragment.STYLE_NORMAL, android.R.style.Theme_Material_Light_Dialog);
}
@Nullable
@Override
public View onCreateView(LayoutInflater inflater, @Nullable ViewGroup container, Bundle savedInstanceState) {
View v = inflater.inflate(R.layout.fingerprint_dialog, container, false);
errorMsg = v.findViewById(R.id.error_msg);
TextView cancel = v.findViewById(R.id.cancel);
cancel.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
@Override
public void onClick(View v) {
dismiss();
stopListening();
}
});
return v;
}
@Override
public void onResume() {
super.onResume();
// 开始指纹认证监听
startListening(mCipher);
}
@Override
public void onPause() {
super.onPause();
// 停止指纹认证监听
stopListening();
}
private void startListening(Cipher cipher) {
isSelfCancelled = false;
mCancellationSignal = new CancellationSignal();
fingerprintManager.authenticate(new FingerprintManager.CryptoObject(cipher), mCancellationSignal, 0, new FingerprintManager.AuthenticationCallback() {
@Override
public void onAuthenticationError(int errorCode, CharSequence errString) {
if (!isSelfCancelled) {
errorMsg.setText(errString);
if (errorCode == FingerprintManager.FINGERPRINT_ERROR_LOCKOUT) {
Toast.makeText(mActivity, errString, Toast.LENGTH_SHORT).show();
dismiss();
}
}
}
@Override
public void onAuthenticationHelp(int helpCode, CharSequence helpString) {
errorMsg.setText(helpString);
}
@Override
public void onAuthenticationSucceeded(FingerprintManager.AuthenticationResult result) {
Toast.makeText(mActivity, "指纹认证成功", Toast.LENGTH_SHORT).show();
mActivity.onAuthenticated();
}
@Override
public void onAuthenticationFailed() {
errorMsg.setText("指纹认证失败，请再试一次");
}
}, null);
}
private void stopListening() {
if (mCancellationSignal != null) {
mCancellationSignal.cancel();
mCancellationSignal = null;
isSelfCancelled = true;
}
}
}
说了是实现一个最简版的指纹认证Demo，因此这里的代码也都是非常简单的，基本上就是一个Fragment类的最普通实现，下面我带大家简单解析一下。
首先setCipher()方法用于接受一个Cipher对象，这个参数在待会进行指纹认证的时候会用到。
接下来几个生命周期方法都很简单，在onAttach()方法中获取了Activity的实例，在onCreate()方法获取了FingerprintManager的实例，在onCreateView()方法中加载了我们刚刚创建的fingerprint_dialog.xml布局，都是一些常规操作。
紧接着重点的要来了，在onResume()方法中调用了startListening()方法开始指纹认证监听，在onPause()方法中调用了stopListening()方法停止指纹认证监听。为什么要这么做呢？因为指纹传感器和摄像头类似，是不能多个程序同时使用的，因此任何一个程序都不应该在非前台时刻占用着指纹传感器的资源，所以需要在onPause()方法中及时释放资源。
那么，现在我们只需要把所有的目光都放在startListening()和stopListening()这两个方法上就可以了。在startListening()方法中，调用了FingerprintManager的authenticate()方法来开启指纹指纹监听。authenticate()方法接收五个参数，第一个参数是CryptoObject对象，这里我们只需要将刚才传入的Cipher对象包装成CryptoObject对象就可以了。第二个参数是CancellationSignal对象，可以使用它来取消指纹认证操作。第三个参数是可选参数，官方的建议是直接传0就可以了。第四个参数用于接收指纹认证的回调，上述代码中我将所有的回调可能都进行了界面提示，方便大家观察。第五个参数用于指定处理回调的Handler，这里直接传null表示回调到主线程即可。
而在stopListening()方法中的逻辑则简单得多了，我们只需要调用CancellationSignal的cancel()方法将指纹认证操作取消就可以了。
这样我们就将FingerprintDialogFragment中的代码全部完成了，这段代码可以直接复制到任意项目当中来作为指纹认证提醒对话框。
最后，我们再来编写一个简单的登录界面，整个指纹认证过程就完整了。创建LoginActivity，代码如下所示：
public class LoginActivity extends AppCompatActivity {
private static final String DEFAULT_KEY_NAME = "default_key";
KeyStore keyStore;
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
setContentView(R.layout.activity_login);
if (supportFingerprint()) {
initKey();
initCipher();
}
}
public boolean supportFingerprint() {
if (Build.VERSION.SDK_INT < 23) {
Toast.makeText(this, "您的系统版本过低，不支持指纹功能", Toast.LENGTH_SHORT).show();
return false;
} else {
KeyguardManager keyguardManager = getSystemService(KeyguardManager.class);
FingerprintManager fingerprintManager = getSystemService(FingerprintManager.class);
if (!fingerprintManager.isHardwareDetected()) {
Toast.makeText(this, "您的手机不支持指纹功能", Toast.LENGTH_SHORT).show();
return false;
} else if (!keyguardManager.isKeyguardSecure()) {
Toast.makeText(this, "您还未设置锁屏，请先设置锁屏并添加一个指纹", Toast.LENGTH_SHORT).show();
return false;
} else if (!fingerprintManager.hasEnrolledFingerprints()) {
Toast.makeText(this, "您至少需要在系统设置中添加一个指纹", Toast.LENGTH_SHORT).show();
return false;
}
}
return true;
}
@TargetApi(23)
private void initKey() {
try {
keyStore = KeyStore.getInstance("AndroidKeyStore");
keyStore.load(null);
KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance(KeyProperties.KEY_ALGORITHM_AES, "AndroidKeyStore");
KeyGenParameterSpec.Builder builder = new KeyGenParameterSpec.Builder(DEFAULT_KEY_NAME,
KeyProperties.PURPOSE_ENCRYPT |
KeyProperties.PURPOSE_DECRYPT)
.setBlockModes(KeyProperties.BLOCK_MODE_CBC)
.setUserAuthenticationRequired(true)
.setEncryptionPaddings(KeyProperties.ENCRYPTION_PADDING_PKCS7);
keyGenerator.init(builder.build());
keyGenerator.generateKey();
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
@TargetApi(23)
private void initCipher() {
try {
SecretKey key = (SecretKey) keyStore.getKey(DEFAULT_KEY_NAME, null);
Cipher cipher = Cipher.getInstance(KeyProperties.KEY_ALGORITHM_AES + "/"
+ KeyProperties.BLOCK_MODE_CBC + "/"
+ KeyProperties.ENCRYPTION_PADDING_PKCS7);
cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
showFingerPrintDialog(cipher);
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
private void showFingerPrintDialog(Cipher cipher) {
FingerprintDialogFragment fragment = new FingerprintDialogFragment();
fragment.setCipher(cipher);
fragment.show(getFragmentManager(), "fingerprint");
}
public void onAuthenticated() {
Intent intent = new Intent(this, MainActivity.class);
startActivity(intent);
finish();
}
}
首先在onCreate()方法中，调用了supportFingerprint()方法来判断当前设备是否支持指纹认证功能。这一点是非常重要的，因为当设备不支持指纹认证的时候，还需要及时切换到如图案、密码等其他的认证方式。
当设备支持指纹认证的时候，再分为两步，第一步生成一个对称加密的Key，第二步生成一个Cipher对象，这都是Android指纹认证API要求的标准用法。得到了Cipher对象之后，我们创建FingerprintDialogFragment的实例，并将Cipher对象传入，再将FingerprintDialogFragment显示出来就可以了。
最后的最后，当指纹认证成功之后，会在FingerprintDialogFragment的回调当中调用LoginActivity的onAuthenticated()方法，然后界面会跳转到MainActivity，整个指纹认证过程就此结束。
总共就这些代码了，总体来说还是相当简单的，现在我们来运行一下看看实际的效果吧。打开应用之后会立刻弹出指纹认证对话框，此时先使用错误的手指来进行认证：
可以看到，当指纹验证失败的时候，会在界面上显示相应的错误提示信息。
接下来使用正确的手指来进行认证：
OK，指纹验证成功，并自动跳转到了MainActivity界面。
这样一个最简版的指纹认证Demo就此完成，大家如果想要在自己的APP中集成指纹认证功能，只需要复制粘贴本文中的代码就可以轻松实现了。如果想要下载完整的Demo源码，点击这里 即可下载。
在文章的结尾我还想再补充几句，虽然本文中的指纹认证Demo实现过程很简单，但是切记它是不能单独使用的，必须要配合着图案或其他认证方式一起来使用，因为一定要提供一个在设备不支持指纹情况下的其他认证方式。
另外，比较遗憾的是，虽然是刚刚写出来的文章，但是FingerprintManager在最新的Android 9.0系统上已经被废弃了。因为Android 9.0系统提供了更加强大的生物识别认证功能，包括指纹识别、面部识别、甚至是虹膜识别等等，因此仅仅只能用于指纹识别的FingerprintManager已经不能满足新系统的强大需求了。
不过大家也不用担心，虽然被标为废弃，但是至少在较长一段时间内，FingerprintManager还是可以正常使用的。而我过段时间也会针对Android 9.0的生物识别功能专门再写一篇文章，敬请期待吧。
