Android指纹识别API讲解，一种更快更好的用户体验

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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。

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