浅谈安卓生物识别技术

浅谈安卓生物识别技术

**前言：**随着移动应用安全性需求的不断增长，生物识别技术已经成为了许多 Android 应用中不可或缺的功能。无论是用于应用解锁、支付验证还是敏感信息访问，生物识别认证（如指纹、面部识别等）都为用户提供了更安全、更便捷的身份验证方式。在 Android 中 biometric 是目前推荐的生物识别认证库，它为开发者提供了一个统一的接口来处理各种生物识别认证方法。本文简要讨论如何使用biometric，并通过代码实例展示如何在 Android 应用中实现生物识别认证功能。

一、什么是Biometric

androidx.biometric 是 Android Jetpack 提供的一个生物识别库，它通过简化的 API 让开发者可以轻松集成指纹、面部识别等生物识别技术。与 Android 系统本身的生物识别接口相比，androidx.biometric 提供了更高层次的抽象和更好的兼容性，支持跨设备和 Android 版本的生物识别认证。

核心优势

  • 简化的api接口：提供了一致的 API，开发者无需关心底层的实现细节。
  • 跨设备兼容性：通过 BiometricPrompt 类，应用可以在不同设备和操作系统版本中实现生物识别功能。
  • 支持多种生物识别方式：包括指纹、面部识别和其他生物识别方式，具体支持的方式取决于设备。

三种生物识别验证类型

  • BIOMETRIC_STRONG：强类型识别验证。使用 Android 兼容性定义页面上定义的 3 类生物识别技术进行身份验证，设备上满足或超过 Android CDD 定义的第 3 类（以前称为强类）要求的任何生物识别技术（例如指纹、虹膜或面部）。提供较高级别的安全性。
  • BIOMETRIC_WEAK：弱类型识别验证。使用 Android 兼容性定义页面上定义的 3 类生物识别技术进行身份验证，设备上满足或超过 Android CDD 定义的第 2 类（以前称为弱类）要求的任何生物识别技术（例如指纹、虹膜或面部）。提供较低级别的安全性。
  • DEVICE_CREDENTIAL：使用屏幕锁定凭据（即用户的 PIN 码、解锁图案或密码）进行身份验证。此方法不涉及生物识别

二、核心API以及常用类

在 androidx.biometric 中，最常用的类是 BiometricPrompt，它提供了启动生物识别认证的主要接口。此外，还有一些辅助类和方法，用于定制提示信息和处理认证结果。

1.接口

接口描述
BiometricManager.Authenticators验证器类型
PromptContentView包含生物识别提示的内容视图模板的信息
PromptContentItem在PromptContentView上显示的项目

2.类

类描述
BiometricManager提供与生物识别相关的系统信息（例如指纹、人脸等）的类
BiometricManager.Strings为用于对用户进行身份验证的应用程序提供本地化字符串
BiometricPrompt用于管理系统提供的生物识别提示的一个类
BiometricPrompt.AuthenticationCallback在身份验证期间可调用的方法集合
BiometricPrompt.AuthenticationResult用户成功通过身份验证时传递给 onAuthenticationSucceeded 的数据的容器
BiometricPrompt.CryptoObject由 BiometricPrompt 支持的加密对象的包装器类
BiometricPrompt.PromptInfo一组可配置的选项，用于 BiometricPrompt 的显示和行为方式。
BiometricPrompt.PromptInfo.Builder用于为 PromptInfo 类设置各个选项的生成器
PromptContentItemBulletedText在 PromptVerticalListContentView 上显示项目符号文本的列表项
PromptContentViewWithMoreOptionsButton包含内容视图模板的信息，其中包含 Biometric Prompt 的更多选项按钮
PromptContentViewWithMoreOptionsButton.Builder用于为 PromptContentViewWithMoreOptionsButton 类设置各个选项的生成器
PromptVerticalListContentView包含生物识别提示的垂直列表内容视图模板的信息
PromptVerticalListContentView.Builder用于为 PromptVerticalListContentView 类设置各个选项的生成器

三、交互

在 Android 中，生物识别的系统对话框（通过 BiometricPrompt 提供）是用于向用户请求进行生物识别认证（如指纹、面部识别或虹膜扫描）的界面。这个对话框由系统控制，以确保生物识别认证界面在所有设备上具有一致的外观和行为，增强用户的信任感和安全性。

典型特点

  1. 统一的外观与行为

    • 系统生物识别对话框的样式是由 Android 系统自动管理的，具体外观取决于设备的 Android 版本、厂商定制的 UI（如 MIUI、One UI 等）以及设备的硬件特性。通常，它会以简单、直观的方式展示。
    • 系统会根据设备上可用的生物识别技术（如指纹、面部识别等）自动切换认证方式。

  2. 对话框组件

    • 标题(Title)：通常是“验证身份”或类似的文本。

    • 副标题(Subtitle)：如果设置了副标题，显示在标题下方，常见的副标题为“请验证您的指纹”或“请查看摄像头进行面部识别”。

    • 认证进度指示器：例如，指纹认证时，指纹图标可能会有动画效果，显示“扫描中”状态。面部识别时，会显示一个摄像头图标并提示用户面向摄像头。

    • 取消(NegativeButton)：退出生物识别对话框

    • 认证成功或失败的反馈：当认证成功时，会有提示用户“认证成功”；当认证失败时，会显示“认证失败”，并要求重新进行尝试。

      下面是一个对话框组件的展示：
      在这里插入图片描述

  3. 认证方式的选择

    • 指纹：如果设备支持指纹传感器，用户会看到一个指纹图标，并提示他们将手指放在指纹传感器上。
    • 面部识别：如果设备支持面部识别，用户会看到摄像头图标，并提示他们面对摄像头进行认证。
    • 虹膜扫描（在某些设备上可用）：如果设备支持虹膜扫描，可能会显示相关提示。

  4. 自动适应设备功能

    系统会自动检测设备上支持的生物识别方式，并根据设备特性选择最佳认证方式。例如，如果设备有指纹传感器，系统会优先提供指纹认证；如果设备支持面部识别，系统会显示面部识别界面。

四、动手实现

下面是使用 biometric 技术实现指纹验证的简单实例

  1. 创建一个简单的xml页面，设置一个按钮，由于不是本文的核心部分，只展示代码

    <LinearLayout
    xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    android:id="@+id/main"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    android:orientation="vertical"
    android:gravity="center"
    android:padding="16dp">

    <Button
        android:id="@+id/authenticate_button"
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:text="使用生物识别验证" />
LinearLayout>
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  2. 实现 biometric 生物验证

    1. 创建 BiometricPrompt 实例

      // 初始化BiometricPrompt和Executor
        Executor executor = ContextCompat.getMainExecutor(this);
        biometricPrompt = new BiometricPrompt(this, executor, new BiometricPrompt.AuthenticationCallback() {
            @Override
            public void onAuthenticationSucceeded(BiometricPrompt.AuthenticationResult result) {
                super.onAuthenticationSucceeded(result);
                Toast.makeText(MainActivity.this, "认证成功!", Toast.LENGTH_SHORT).show();
            }

            @Override
            public void onAuthenticationFailed() {
                super.onAuthenticationFailed();
                Toast.makeText(MainActivity.this, "认证失败!", Toast.LENGTH_SHORT).show();
            }

            @Override
            public void onAuthenticationError(int errorCode, CharSequence errString) {
                super.onAuthenticationError(errorCode, errString);
                Toast.makeText(MainActivity.this, "认证错误: " + errString, Toast.LENGTH_SHORT).show();
            }
        });
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      biometricPrompt 是一个 BiometricPrompt 对象，它处理生物识别认证的整个流程。构造 BiometricPrompt 时，需要传入：

      • 当前的 Context（即 MainActivity）。
      • Executor，用于确保回调在主线程上执行。
      • AuthenticationCallback，用于处理认证成功和失败的回调。

      在回调中：

      • onAuthenticationSucceeded()：认证成功时，显示一个短暂的 Toast 提示 “认证成功”。
      • onAuthenticationFailed()：认证失败时，显示一个 Toast 提示 “认证失败”。
      • onAuthenticationError()：认证错误时，显示一个 Toast 提示 “认证错误”，并返回错误类型

    2. 配置认证提示信息

      //配置认证提示信息
BiometricPrompt.PromptInfo promptInfo = new BiometricPrompt.PromptInfo.Builder()
        .setTitle("指纹认证")
        .setSubtitle("请使用指纹验证身份")
        .setNegativeButtonText("取消")
        .build();
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      PromptInfo 是一个用于设置认证提示界面的类，它通过 Builder 模式来配置。这里的设置包括：

      • setTitle()：设置认证框的标题，提示用户进行指纹认证。
      • setSubtitle()：设置认证框的副标题，进一步提示用户验证身份。
      • setNegativeButtonText()：设置认证框的负面按钮文本，取消认证。

      PromptInfo 配置好之后，使用 .build() 方法构建出最终的认证信息。

    3. 设置认证按钮点击事件，启动认证

      authenticateButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
    @Override
    public void onClick(View v) {
        biometricPrompt.authenticate(promptInfo);
    }
});
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    4. 完整代码

      package com.example.usermanage;

import android.os.Bundle;
import android.view.View;
import android.widget.Button;
import android.widget.Toast;

import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;
import androidx.biometric.BiometricPrompt;
import androidx.core.content.ContextCompat;

import java.util.concurrent.Executor;

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    private BiometricPrompt biometricPrompt;
    private BiometricPrompt.PromptInfo promptInfo;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        Button authenticateButton = findViewById(R.id.authenticate_button);

        // 初始化BiometricPrompt和Executor
        Executor executor = ContextCompat.getMainExecutor(this);
        biometricPrompt = new BiometricPrompt(this, executor, new BiometricPrompt.AuthenticationCallback() {
            @Override
            public void onAuthenticationSucceeded(BiometricPrompt.AuthenticationResult result) {
                super.onAuthenticationSucceeded(result);
                Toast.makeText(MainActivity.this, "认证成功!", Toast.LENGTH_SHORT).show();
            }

            @Override
            public void onAuthenticationFailed() {
                super.onAuthenticationFailed();
                Toast.makeText(MainActivity.this, "认证失败!", Toast.LENGTH_SHORT).show();
            }

            @Override
            public void onAuthenticationError(int errorCode, CharSequence errString) {
                super.onAuthenticationError(errorCode, errString);
                Toast.makeText(MainActivity.this, "认证错误: " + errString, Toast.LENGTH_SHORT).show();
            }
        });

        // 配置认证提示信息 (PromptInfo)
        promptInfo = new BiometricPrompt.PromptInfo.Builder()
                .setTitle("生物识别认证")
                .setSubtitle("请验证您的身份")
                .setNegativeButtonText("取消")
                .build();

        // 设置认证按钮点击事件
        authenticateButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {
                biometricPrompt.authenticate(promptInfo);
            }
        });
    }
}
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    5. 实现效果:

      在这里插入图片描述
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在这里插入图片描述
可以看到程序运行成功，能够正确调用生物识别技术进行也验证，也能通过toast返回信息

在这里插入图片描述

由于系统限制涉及身份验证界面的截屏，故拍屏，因此展示效果较差，请见谅

可以看到在笔者个人使用的物理机上有同样的效果，且展示的对话框虽呈现 vivo 的 origin OS 的风格，但对话框的内容仍然由Title, Subtitle, NegativeButton, 以及指纹识别框，生物识别认证界面在所有设备上具有一致的外观和行为，增强用户的信任感和安全性。

五、比较

1.androidx.biometric vs FingerprintManager

在biomertic推出前，android系统通过FingerprintManager来实现生物识别功能，与已被弃用的FingerprintManager相比，biometric存在如下优势

  • 推荐使用：FingerprintManager 在 Android 9 以后被弃用，取而代之的是 androidx.biometric。androidx.biometric 不仅支持指纹，还支持面部识别和其他生物识别方式，而 FingerprintManager 仅限于指纹。
  • API 简化：androidx.biometric API 设计更加现代化和简洁，减少了开发者的负担，特别是在处理生物识别认证流程时。

2.androidx.biometric

androidx.biometric 是 AndroidX 库的一部分，它提供了一个现代化、标准化的接口，用于访问和使用设备上的生物识别功能（如指纹、面部识别等）。这个库在 Android 9（Pie）及更高版本中提供了统一的 API，旨在简化开发者集成生物识别认证的工作。

主要功能：

  • BiometricPrompt：用于生物识别认证的主接口，支持指纹、面部识别、虹膜等。
  • BiometricManager：提供关于设备是否支持生物识别功能的信息。
  • 兼容性：androidx.biometric 库确保了不同 Android 版本和设备的一致性，简化了开发过程。

关键优势：

  • API 统一性：无论设备支持的是哪种生物识别方式，BiometricPrompt 都可以提供一个一致的 API 接口。
  • 向后兼容：支持较旧的 Android 版本（如 Android 6.0 以上）。
  • 简化认证过程：通过 BiometricPrompt，开发者无需关心底层实现，专注于认证流程。

3.android.hardware.biometric

android.hardware.biometrics 是 Android 系统层的一个 API，提供了底层接口，供硬件设备和驱动程序直接访问生物识别功能（如指纹传感器、面部识别模块等）。这是 Android 系统底层的硬件接口，通常由设备制造商实现和提供。

它并不直接面向应用开发者，而是通过 androidx.biometric 提供的高层接口间接使用。也就是说，应用开发者通常不直接使用 android.hardware.biometrics，而是通过 androidx.biometric 来调用该接口。设备的生物识别硬件实现通过 android.hardware.biometrics 来操作，例如与指纹传感器进行通信、处理数据等。

4.关系：

  • androidx.biometric 是一个高级 API，它封装了 android.hardware.biometrics 提供的底层功能，简化了开发者的使用。
  • android.hardware.biometrics 提供的是设备层级的生物识别硬件接口，androidx.biometric 通过它来与硬件交互。
  • 开发者通常不会直接使用 android.hardware.biometrics，而是使用 androidx.biometric，这是因为 androidx.biometric 提供了更高层次的封装，支持多个设备和 Android 版本。

5.简单总结：

  • androidx.biometric：提供跨设备和跨版本兼容的 API，简化生物识别认证的实现。
  • android.hardware.biometrics：是底层硬件接口，提供对设备生物识别传感器的直接访问。

开发者只需使用 androidx.biometric，系统会自动处理与硬件接口的交互，因此应用开发者通常不需要直接与 android.hardware.biometrics 打交道。

六、结语

androidx.biometric 是 Android 开发中实现生物识别身份验证的推荐方式。它提供了更为简洁、统一的 API，使得开发者可以更容易地集成指纹、面部识别等技术。通过本文的介绍和代码示例，可以轻松地在 Android 应用中实现安全的生物识别认证功能。

与旧版的 FingerprintManager 和底层的 android.hardware.biometrics API 相比，androidx.biometric 提供了更好的兼容性和扩展性，是现代 Android 应用开发中实现生物识别认证的最佳选择。
开发者通常不需要直接与 android.hardware.biometrics 打交道。

注：本文转载自blog.csdn.net的nayuta436的文章"https://blog.csdn.net/m0_75279735/article/details/144520035"。版权归原作者所有，此博客不拥有其著作权，亦不承担相应法律责任。如有侵权，请联系我们删除。
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