Android8.1 SystemUI Keyguard之指纹解锁流程

最新推荐文章于 2023-08-12 09:22:15 发布

原创最新推荐文章于 2023-08-12 09:22:15 发布 · 1k 阅读

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本文深入解析了指纹解锁的完整流程，从KeyguardService监听指纹传感器开始，到使用FingerprintManager进行指纹验证，再到利用PowerManagerService点亮屏幕进行解锁。详细介绍了指纹解锁过程中涉及的关键接口和方法。

手指在指纹传感器上摸一下就能解锁，Keyguard是怎么做到的呢？

下面我们就跟着源码，解析这整个过程。

何时开始监听指纹传感器？

先来看下IKeyguardService这个binder接口有哪些回调吧

    // 当另一个窗口使用FLAG_SHOW_ON_LOCK_SCREEN解除Keyguard时PhoneWindowManager调用
    public void setOccluded(boolean isOccluded, boolean animate) throws android.os.RemoteException;
    // 添加锁屏状态回调
    public void addStateMonitorCallback(com.android.internal.policy.IKeyguardStateCallback callback) throws android.os.RemoteException;
    // 核验解锁（用于快捷启动）
    public void verifyUnlock(com.android.internal.policy.IKeyguardExitCallback callback) throws android.os.RemoteException;
    // 解除锁屏
    public void dismiss(com.android.internal.policy.IKeyguardDismissCallback callback) throws android.os.RemoteException;
    // 屏保开始（Intent.ACTION_DREAMING_STARTED）
    public void onDreamingStarted() throws android.os.RemoteException;
    // 屏保结束（Intent.ACTION_DREAMING_STOPPED）
    public void onDreamingStopped() throws android.os.RemoteException;
    // 设备开始休眠 reason：OFF_BECAUSE_OF_USER/OFF_BECAUSE_OF_ADMIN/OFF_BECAUSE_OF_TIMEOUT
    public void onStartedGoingToSleep(int reason) throws android.os.RemoteException;
    // 休眠完成
    public void onFinishedGoingToSleep(int reason, boolean cameraGestureTriggered) throws android.os.RemoteException;
    // 设备开始唤醒
    public void onStartedWakingUp() throws android.os.RemoteException;
    // 唤醒完成
    public void onFinishedWakingUp() throws android.os.RemoteException;
    // 正在亮屏
    public void onScreenTurningOn(com.android.internal.policy.IKeyguardDrawnCallback callback) throws android.os.RemoteException;
    // 已经亮屏完成
    public void onScreenTurnedOn() throws android.os.RemoteException;
    // 正在灭屏
    public void onScreenTurningOff() throws android.os.RemoteException;
    // 灭屏完成
    public void onScreenTurnedOff() throws android.os.RemoteException;
    // 外部应用取消Keyguard接口
    public void setKeyguardEnabled(boolean enabled) throws android.os.RemoteException;
    // 开机系统准备完成回调
    public void onSystemReady() throws android.os.RemoteException;
    // 延时锁屏 （用于自动休眠）
    public void doKeyguardTimeout(android.os.Bundle options) throws android.os.RemoteException;
    // 切换用户中
    public void setSwitchingUser(boolean switching) throws android.os.RemoteException;
    // 设置当前用户
    public void setCurrentUser(int userId) throws android.os.RemoteException;
    // 系统启动完成回调
    public void onBootCompleted() throws android.os.RemoteException;
    // Keyguard后面的activity已经绘制完成，可以开始移除壁纸和Keyguard flag
    public void startKeyguardExitAnimation(long startTime, long fadeoutDuration) throws android.os.RemoteException;
    // 通知Keyguard对power键做特殊处理，使设备不进行休眠或唤醒而是启动Home（目前是空实现）
    public void onShortPowerPressedGoHome() throws android.os.RemoteException;

在这么多接口里，有
onStartedGoingToSleep/
onFinishedGoingToSleep/
onScreenTurningOff/
onScreenTurnedOff
这四个接口是在power键按下后触发，其中onStartedGoingToSleep最先被触发，他们的
调用顺序我会在后文里讲解。

而我们的指纹传感器监听,就是在onStartedGoingToSleep时开始的。
代码逻辑由在KeyguardService中由中间类KeyguardMediator调用到KeyguardUpdateMonitor
android/frameworks/base/packages/SystemUI/src/com/android/keyguard/KeyguardUpdateMonitor.java

    protected void handleStartedGoingToSleep(int arg1) {
        ...
        updateFingerprintListeningState();
    }

    private void updateFingerprintListeningState() {
        // If this message exists, we should not authenticate again until this message is
        // consumed by the handler
        if (mHandler.hasMessages(MSG_FINGERPRINT_AUTHENTICATION_CONTINUE)) {
            return;
        }
        mHandler.removeCallbacks(mRetryFingerprintAuthentication);
        boolean shouldListenForFingerprint = shouldListenForFingerprint();
        if (mFingerprintRunningState == FINGERPRINT_STATE_RUNNING && !shouldListenForFingerprint) {
            stopListeningForFingerprint();
        } else if (mFingerprintRunningState != FINGERPRINT_STATE_RUNNING
                && shouldListenForFingerprint) {
            startListeningForFingerprint();
        }
    }

在同时判断mFingerprintRunningState和shouldListenForFingerprint后，
Keyguard在startListeningForFingerprint中真正使用FingerprintManager监听指纹传感器

指纹传感器的监听方法

    private void startListeningForFingerprint() {
        if (mFingerprintRunningState == FINGERPRINT_STATE_CANCELLING) {
            setFingerprintRunningState(FINGERPRINT_STATE_CANCELLING_RESTARTING);
            return;
        }
        if (DEBUG) Log.v(TAG, "startListeningForFingerprint()");
        int userId = ActivityManager.getCurrentUser();
        if (isUnlockWithFingerprintPossible(userId)) {
            if (mFingerprintCancelSignal != null) {
                mFingerprintCancelSignal.cancel();
            }
            mFingerprintCancelSignal = new CancellationSignal();
            mFpm.authenticate(null, mFingerprintCancelSignal, 0, mAuthenticationCallback, null, userId);
            setFingerprintRunningState(FINGERPRINT_STATE_RUNNING);
        }
    }

真正到了使用指纹识别功能的时候，你会发现其实很简单，只是调用 FingerprintManager 类的的方法authenticate()而已，然后系统会有相应的回调反馈给我们，该方法如下：

public void authenticate(CryptoObject crypto, CancellationSignal cancel, int flags, AuthenticationCallback callback, Handler handler, int userId)

该方法的几个参数解释如下：

第一个参数是一个加密对象。目前为null
第二个参数是一个 CancellationSignal 对象，该对象提供了取消操作的能力。创建该对象也很简单，使用 new CancellationSignal() 就可以了。
第三个参数是一个标志，默认为0。
第四个参数是 AuthenticationCallback 对象，它本身是 FingerprintManager 类里面的一个抽象类。该类提供了指纹识别的几个回调方法，包括指纹识别成功、失败等。需要我们重写。
最后一个 Handler，可以用于处理回调事件，可以传null。
用户id

下面只需要在mAuthenticationCallback继承AuthenticationCallback这个抽象方法，重写回调接口


    private FingerprintManager.AuthenticationCallback mAuthenticationCallback
            = new AuthenticationCallback() {

        @Override
        public void onAuthenticationFailed() {
            handleFingerprintAuthFailed();
        };

        @Override
        public void onAuthenticationSucceeded(AuthenticationResult result) {
            Trace.beginSection("KeyguardUpdateMonitor#onAuthenticationSucceeded");
            handleFingerprintAuthenticated(result.getUserId());
            Trace.endSection();
        }

        @Override
        // 指纹验证
        public void onAuthenticationHelp(int helpMsgId, CharSequence helpString) {
            handleFingerprintHelp(helpMsgId, helpString.toString());
        }

        @Override
        // 指纹验证时回调
        public void onAuthenticationError(int errMsgId, CharSequence errString) {
        }

        @Override
        // 获取到指纹时回调
        public void onAuthenticationAcquired(int acquireInfo) {
            handleFingerprintAcquired(acquireInfo);
        }
    };

获取指纹后，Keyguard做了哪些事？

从AuthenticationCallback里可以看出，获取指纹回调首先发生在 onAuthenticationAcquired 中，我们先看代码

  private void handleFingerprintAcquired(int acquireInfo) {
        if (acquireInfo != FingerprintManager.FINGERPRINT_ACQUIRED_GOOD) {
            return;
        }
        for (int i = 0; i < mCallbacks.size(); i++) {
            KeyguardUpdateMonitorCallback cb = mCallbacks.get(i).get();
            if (cb != null) {
                cb.onFingerprintAcquired();
            }
        }
    }

首先用acquireInfo参数判断是否正确获取指纹，之后遍历KeyguardUpdateMonitorCallback，进行回调。
重写onFingerprintAcquired方法的只有FingerprintUnlockController，FingerprintUnlockController就是
用于协调UI的所有指纹解锁操作的控制器。

    @Override
    public void onFingerprintAcquired() {
        ...
            mWakeLock = mPowerManager.newWakeLock(
                    PowerManager.PARTIAL_WAKE_LOCK, FINGERPRINT_WAKE_LOCK_NAME);
            mWakeLock.acquire();
            mHandler.postDelayed(mReleaseFingerprintWakeLockRunnable,
                    FINGERPRINT_WAKELOCK_TIMEOUT_MS);
        }
        ...
    }

onFingerprintAcquired的核心逻辑全部是和WakeLock相关的，
获取WakeLock，并发送一条延时消息，15秒后，释放WakeLock。

下一步就发生在，onFingerprintAuthenticated回调中了，实现onFingerprintAuthenticated接口的不止一处，但真正实现解锁的还是在FingerprintUnlockController中

    @Override
    public void onFingerprintAuthenticated(int userId) {
        ...
        startWakeAndUnlock(calculateMode());
    }

    private int calculateMode() {
        boolean unlockingAllowed = mUpdateMonitor.isUnlockingWithFingerprintAllowed();
        boolean deviceDreaming = mUpdateMonitor.isDreaming();

        if (!mUpdateMonitor.isDeviceInteractive()) {
            if (!mStatusBarKeyguardViewManager.isShowing()) {
                return MODE_ONLY_WAKE;
            } else if (mDozeScrimController.isPulsing() && unlockingAllowed) {
                return MODE_WAKE_AND_UNLOCK_PULSING;
            } else if (unlockingAllowed || !mUnlockMethodCache.isMethodSecure()) {
                return MODE_WAKE_AND_UNLOCK;
            } else {
                return MODE_SHOW_BOUNCER;
            }
        }
        if (unlockingAllowed && deviceDreaming) {
            return MODE_WAKE_AND_UNLOCK_FROM_DREAM;
        }
        if (mStatusBarKeyguardViewManager.isShowing()) {
            if (mStatusBarKeyguardViewManager.isBouncerShowing() && unlockingAllowed) {
                return MODE_DISMISS_BOUNCER;
            } else if (unlockingAllowed) {
                return MODE_UNLOCK;
            } else if (!mStatusBarKeyguardViewManager.isBouncerShowing()) {
                return MODE_SHOW_BOUNCER;
            }
        }
        return MODE_NONE;
    }

这段代码逻辑很清晰，就是根据锁屏的状态计算指纹解锁的模式

public void startWakeAndUnlock(int mode) {
        ...
        boolean wasDeviceInteractive = mUpdateMonitor.isDeviceInteractive();
        mMode = mode;
        if (!wasDeviceInteractive) {
            mPowerManager.wakeUp(SystemClock.uptimeMillis(), "android.policy:FINGERPRINT");
        }
        
        releaseFingerprintWakeLock();
        
        switch (mMode) {
          ...
        }
    }

startWakeAndUnlock中的代码经过简化后，只剩三部分：
1.先判断设备唤醒状态，是用PowerManager的wakeUp接口点亮屏幕
2.然后释放在acquire阶段获取的WakeLock
3.最后在根据上面calculateMode得出的解锁模式，进行真正的解锁动作，这在之前的解锁流程中已经分析过，这里不再做分析。

这里面值得我们注意的是wakeUp接口，下面我们稍微对该接口进行一点探究

PowerManager的wakeUp接口

我们知道上层应用要唤醒系统一般只能依靠两种方式：
1.在应用启动Activity时候设置相应的window的flags，通过WMS来唤醒系统；
即通过WindowManager.LayoutParams.FLAG_KEEP_SCREEN_ON
2.在应用申请wakelock锁时附带ACQUIRE_CAUSES_WAKEUP标志

PowerManager的wakeup接口属性是@hide的，对一般应用是不可见的，而我们的SystemUI就不存在调用问题。
SystemUI通过调用第三种方式：PowerManager的wakeup接口，来强制唤醒系统，如果该设备处于睡眠状态，调用该接口会立即唤醒系统，比如按Power键，来电，闹钟等场景都会调用该接口。唤醒系统需要android.Manifest.permission#DEVICE_POWER的权限，我们可以看到SystemUI的Manifest文件里已经添加了该权限。
PowerManagerService唤醒的流程请看流程图：

PMS的wakeUp流程

从流程可以看到，亮屏流程可以和KeyguardService中的回调对应上了。

总结

其实指纹解锁的本质是在KeyguardService收到从PMS到WMS的调用中，在StartedGoingToSleep时就开始使用FingerprintManager的authticate开始监听感器，在FIngerManager验证成功时，使用PowerManagerService点亮屏幕，进行解锁流程。