指纹解锁基本原理

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匿名技术用户   2020-12-22 00:57   68   0

启动指纹监听： 用户打开指纹识别开关时，开机初始化，唤醒，睡眠，都回调到 updateFingerprintListeningState更新是否打开指纹监听。

private void updateFingerprintListeningState() {

boolean shouldListenForFingerprint = shouldListenForFingerprint();

if (mFingerprintDetectionRunning && !shouldListenForFingerprint){

stopListeningForFingerprint();

} else if (!mFingerprintDetectionRunning && shouldListenForFingerprint){

startListeningForFingerprint();

}

}

startListeningForFingerprint 中调用mFpm.authenticate(null,mFingerprintCancelSignal, 0, mAuthenticationCallback, null, userId);实现指纹监听扫描。

FingerprintManager 通过跨进程调用实现：它实际就调到了FingerprintService内部类 FingerprintServiceWrapper中的方法。如下：（关于mService为什么是FingerprintService后面有说明）

mService.authenticate(mToken, sessionId, userId, mServiceReceiver,flags,

mContext.getOpPackageName());

FingerprintService.java 内部类FingerprintServiceWrapper的方法：

@Override // Binder call

public void authenticate(final IBinder token, final long opId, final intgroupId,

finalIFingerprintServiceReceiver receiver, final int flags,

final String opPackageName) {

if (!isCurrentUserOrProfile(UserHandle.getCallingUserId())) {

Slog.w(TAG, "Can'tauthenticate non-current user");

return;

}

if (!canUseFingerprint(opPackageName)) {

Slog.w(TAG, "Calling notgranted permission to use fingerprint");

return;

}

// Group ID is arbitrarily set to parent profile user ID. It justrepresents

// the default fingerprints for the user.

final int effectiveGroupId = getEffectiveUserId(groupId);

final boolean restricted = isRestricted();

mHandler.post(new Runnable() {

@Override

public void run() {

startAuthentication(token, opId,effectiveGroupId, receiver, flags, restricted);

}

});

}

关于mService为什么是FingerprintService后面有说明如下：

FingerprintService.java在其中注册了FINGERPRINT_SERVICE服务，方便系统直接通过

SystemServer中调用FingerprintService的start方法最后调到publishBinderService来绑定服务

mSystemServiceManager.startService(FingerprintService.class);---》publishBinderService

ServiceManager.getService进行获取：

publishBinderService(Context.FINGERPRINT_SERVICE, newFingerprintServiceWrapper());

（publishBinderService 的实际实现systemService.java的ServiceManager.addService(name, service, allowIsolated);）

注册初始化：FingerprintManager，这样fingerprintManager就可以以代理的方式调用FingprintService

SystemServiceRegistry.java中：

registerService(Context.FINGERPRINT_SERVICE, FingerprintManager.class,

newCachedServiceFetcher<FingerprintManager>() {

@Override

public FingerprintManager createService(ContextImpl ctx) {

IBinder binder =ServiceManager.getService(Context.FINGERPRINT_SERVICE);

IFingerprintService service =IFingerprintService.Stub.asInterface(binder);

return newFingerprintManager(ctx.getOuterContext(), service);

}});

mService.authenticate最后调到了： final int result = daemon.authenticate(opId,groupId);

这个也同样是跨进程调用，被调用的进程是fingerd (C++书写的守护进程)。

fingerd进程分析：

入口为fingerprintd.cpp文件中的main函数：

android::sp<android::FingerprintDaemonProxy>proxy =

android::FingerprintDaemonProxy::getInstance();

android::status_t ret = serviceManager->addService(

android::FingerprintDaemonProxy::descriptor, proxy);

添加服务到serviceManager中这样framework代码就可以跨进程拿到这个服务也是aidl原理。不过这个是实现了c++层aidl.

那我们就开始看它核心(FingerprintDaemonProxy)proxy 到底做了些什么？

其中包括：

FingerprintDaemonProxy::authenticate 指纹认证实际调用的地方：daemon.authenticate就调用fingerd这个函数；

FingerprintDaemonProxy::init初始化：如进行初始化一个回调等

在FingerprintService就有用到：（注册一个回调给fingerd）

public IFingerprintDaemongetFingerprintDaemon() {

if (mDaemon == null) {

mDaemon =IFingerprintDaemon.Stub.asInterface(ServiceManager.getService(FINGERPRINTD));

if (mDaemon != null) {

try {

mDaemon.asBinder().linkToDeath(this, 0);

mDaemon.init(mDaemonCallback);

mHalDeviceId =mDaemon.openHal();

FingerprintDaemonProxy::hal_notify_callback 注册到device驱动中：如FingerprintDaemonProxy::openHal() ---》err =mDevice->set_notify(mDevice, hal_notify_callback); 如：驱动进行指纹的识别动作，根据不同的返回码调用hal_notify_callback这个回调，这个回调最后回调到mDaemon.init(mDaemonCallback);初始化进去的mDaemonCallback（即框架上层的回调）

如authenticate 操作经过指纹汇顶驱动进行匹配后，会回调执行到以下函数。 最后通过callback->onAuthenticated回调反馈给上层处理。

caseFINGERPRINT_AUTHENTICATED:

ALOGD("onAuthenticated(fid=%d, gid=%d)",

msg->data.authenticated.finger.fid,

msg->data.authenticated.finger.gid);

if (msg->data.authenticated.finger.fid!= 0) {

const uint8_t* hat = reinterpret_cast<const uint8_t*>(&msg->data.authenticated.hat);

instance->notifyKeystore(hat,sizeof(msg->data.authenticated.hat));

}

callback->onAuthenticated(device,

msg->data.authenticated.finger.fid,

msg->data.authenticated.finger.gid);

break;

那么上层的callback->onAuthenticated是怎么处理的呢？

callback实际上是FingerprintService.java中的IFingerprintDaemonCallbackmDaemonCallback = new IFingerprintDaemonCallback.Stub(){

@Override

public void onAuthenticated(long deviceId, int fingerId, int groupId) {

dispatchAuthenticated(deviceId, fingerId, groupId);

}

}

--------->最后调到：receiver.onAuthenticationSucceeded(mHalDeviceId,fp);

receiver实际是：KeyguardUpdateMonitor.java

privateFingerprintManager.AuthenticationCallback mAuthenticationCallback

= new AuthenticationCallback() {

@Override

public void onAuthenticationSucceeded(AuthenticationResult result) {

handleFingerprintAuthenticated();

}

};

handleFingerprintAuthenticated 会调到KeyguardUpdateMonitorCallback，而其中的一个KeyguardUpdateMonitorCallback实际就是KeyguardViewMediator.onFingerprintAuthenticated这个函数就实现了解锁功能：

KeyguardUpdateMonitorCallback cb =mCallbacks.get(i).get();

cb.onFingerprintAuthenticated(userId,wakeAndUnlocking);

**************

public void onFingerprintAuthenticated(int userId, booleanwakeAndUnlocking) {

if (wakeAndUnlocking &&mShowing && unlockingWithFingerprintAllowed) {

mWakeAndUnlocking = true;

mStatusBarKeyguardViewManager.setWakeAndUnlocking();

keyguardDone(true, true);

} else if (mShowing &&mDeviceInteractive) {

if (wakeAndUnlocking) {

mStatusBarKeyguardViewManager.notifyDeviceWakeUpRequested();

}

mStatusBarKeyguardViewManager.animateCollapsePanels(

FINGERPRINT_COLLAPSE_SPEEDUP_FACTOR);

}

}

};

***************

KeyguardViewMediator.onFingerprintAuthenticated这个函数就实现了解锁功能：

黑屏指纹解锁调用：keyguardDone(true,true);

亮屏指纹解锁调用：mStatusBarKeyguardViewManager.animateCollapsePanels(

FINGERPRINT_COLLAPSE_SPEEDUP_FACTOR);

先讲解：亮屏指纹解锁调用的过程：

1：状态栏的一些处理 ：如: PanelView

2:执行mBar.makeExpandedInvisible(); 实现解锁

1）添加mHideExpandedRunnable到sPendingRunnables中

2）postAnimationCallback调用执行sPendingRunnables

private Runnable mHideExpandedRunnable = new Runnable() {

@Override

public void run() {

mBar.makeExpandedInvisible();

}

};

上面的mHideExpandedRunnable是由下面函数进行调用的。

private staticvoid postAnimationCallback() {

sChoreographer.postCallback(Choreographer.CALLBACK_ANIMATION,sAnimationCallbackRunnable,

null);

}

其中有对于调用的控制最后又doFrame 做每一帧的时候根据条件调用doCallbacks函数，这里会调用到上列的mHideExpandedRunnable。

执行mBar.makeExpandedInvisible();实现解锁的解锁过程：

1）最终它也是调用mViewMediatorCallback.keyguardDone(true);实现的解锁

通过：

makeExpandedInvisible --》StatusBarKeyguarViewManager.dismiss(booleanauthenticated)--> showBouncer--->KeyguardBouncer.show(..)--->mKeyguardView.dismiss(authenticated)

mKeyguardView.dismiss(authenticated)就是实现解锁的关键方法：

KeyguardHostView.dismiss() -->KeyguardSecurityContainer. showNextSecurityScreenOrFinish(....)

showNextSecurityScreenOrFinish最终会调到mSecurityCallback.finish();

而mSecurityCallback是KeyguardHostView.即最终调了KeyguardHostView. finish()

if (mViewMediatorCallback != null) {

if (deferKeyguardDone) {

mViewMediatorCallback.keyguardDonePending();

} else {

mViewMediatorCallback.keyguardDone(true);

}

}

***************************************************************************

mViewMediatorCallback实际是定义在KeyguardViewMediator.java中

ViewMediatorCallback mViewMediatorCallback= new ViewMediatorCallback() {

public void userActivity() {

KeyguardViewMediator.this.userActivity();

}

public void keyguardDone(boolean authenticated) {

if (!mKeyguardDonePending) {

KeyguardViewMediator.this.keyguardDone(authenticated,true);

}

}

这里终于调到了KeyguardViewMediator.keyguardDone.

那我们从现在开始论述KeyguardViewMediator.keyguardDone.的解锁过程：

keyguardDone 实际调用解锁handleHide

最终它会跑到如下的代码进入框架进行解锁流程：

private final RunnablemKeyguardGoingAwayRunnable = new Runnable() {

@Override

public void run() {

try {

mStatusBarKeyguardViewManager.keyguardGoingAway();

// Don't actually hide theKeyguard at the moment, wait for window

// manager until it tells usit's safe to do so with

// startKeyguardExitAnimation.

ActivityManagerNative.getDefault().keyguardGoingAway(

mStatusBarKeyguardViewManager.shouldDisableWindowAnimationsForUnlock()

||mWakeAndUnlocking,

mStatusBarKeyguardViewManager.isGoingToNotificationShade());

} catch (RemoteException e) {

Log.e(TAG, "Error whilecalling WindowManager", e);

}

}

};

其中mStatusBarKeyguardViewManager.shouldDisableWindowAnimationsForUnlock()

||mWakeAndUnlocking,

可以控制解锁进桌面是否播放动画。keyguardGoingAway先是通过ActivityManagerService调到WindowManagerService的keyguardGoingAway

设置了mAnimator属性后直接进入requestTraversalLocked();进行窗口的变化。

performLayoutAndPlaceSurfacesLocked--》performLayoutAndPlaceSurfacesLockedLoop--》performLayoutAndPlaceSurfacesLockedInner---》

这个过程有很多窗口的layout 等最后跑到scheduleAnimationLocked();函数中。最后进入WindowAnimator的窗口动画中。

scheduleAnimationLocked到animateLocked 的过程:

mChoreographer.postFrameCallback(mAnimator.mAnimationFrameCallback);其实它是通过Choreographer机制最后调用mAnimationFrameCallback------Choreographer通过利用Vsync机制执行执行Choreographer.dnFrame从而通过doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_ANIMATION,frameTimeNanos);调用到了mAnimationFrameCallback

下面说一下animateLocked主要干了些什么？

window动画分为两种：窗口中的动画，Activity切换个动画。

1）updateWindowsLocked

这里需要指出的变量是：

// Currentlyrunning animation.

boolean mAnimating;

if (mAnimating) {

mService.scheduleAnimationLocked();

}

它是判断当前是否在有动画在执行：判断规则比较严格，如果窗口还有更多动画，或有Activity动画它都会反复调用scheduleAnimationLocked进行多次执行，这是为了保证窗口的画面的正确性。有时我们能通过判断这个变量拿到窗口动画执行的总时间。

下面通过代码分析认证这个：

updateWindowsLocked(displayId);

就是通过这个进行条件判断：winAnimator.stepAnimationLocked(mCurrentTime);里面就是通过判断

窗口是否还有更多动画需要执行，或有Activity动画来返回true或false来赋值mAnimating

updateWallpaperLocked(displayId)

updateWallpaperLocked同样也会进行判断：winAnimator.mAnimating来赋值mAnimating

如果最终mAnimating是True它会再次执行scheduleAnimationLocked

if (mAnimating) {

mService.scheduleAnimationLocked();

}

最终这个过程通过mPolicy.startKeyguardExitAnimation(mCurrentTime, 0 /*duration */);跑出框架。mPolicy实际是PhoneWindowManager对象。即最终调用了

public void startKeyguardExitAnimation(longstartTime, long fadeoutDuration) {

mKeyguardDelegate.startKeyguardExitAnimation(startTime,fadeoutDuration);

}

}

然后调到mKeyguardService.startKeyguardExitAnimation(startTime,fadeoutDuration);

即调到了KeyguardViewMediator的handleStartKeyguardExitAnimation

很多时候我们可以认为如果调到handleStartKeyguardExitAnimation那么解锁就完成了，但严格上也不能说它完成了（因为这时候其实窗口还是在变化中，我们无法确定窗口时候已经全部绘画完成），所以这个函数很多时候用来处理解锁完成后的一些事情。

2）updateWallpaperLocked

3：窗口动画的呈现：WinAnimator.prepareSurfaceLocked

1） computeShownFrameLocked(); 计算需要呈现的动画

2）赋值动画变化矩阵，透明度，Z轴到mSurfaceControl中

mSurfaceAlpha = mShownAlpha;

mSurfaceControl.setAlpha(mShownAlpha);

mSurfaceLayer = mAnimLayer;

mSurfaceControl.setLayer(mAnimLayer);

mSurfaceControl.setMatrix(

mDsDx * w.mHScale,mDtDx * w.mVScale,

mDsDy * w.mHScale,mDtDy * w.mVScale);

3）通过surfacefinger绘制surface画布纹理从而实现动画。

showSurfaceRobustlyLocked.mSurfaceControl.show();

再说一下Choreographer机制：

最后会执行到 调用输入窗口，其他窗口，窗口动画的回调函数

mFrameInfo.markInputHandlingStart();

doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_INPUT, frameTimeNanos);

mFrameInfo.markAnimationsStart();

doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_ANIMATION, frameTimeNanos);

mFrameInfo.markPerformTraversalsStart();

doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, frameTimeNanos);

doCallbacks(Choreographer.CALLBACK_COMMIT,frameTimeNanos);

如下面所列都用到这个机制：

1：窗口动画：mChoreographer.postFrameCallback(mAnimator.mAnimationFrameCallback);

2：View的添加然后窗口创建：

如：应用通过addView来添加布局View

  1. //3 选定了窗口修饰布局文件 ，添加至DecorView对象里，并且指定mcontentParent值
  2. View in = mLayoutInflater.inflate(layoutResource, null);
  3. decor.addView(in, new ViewGroup.LayoutParams(MATCH_PARENT, MATCH_PARENT));

它的工作原理是：

ViewRootImp是用户与WMS沟通的桥梁，通过DectorView .addView

ViewRootImp.setView----> ViewRootImp. requestLayout-->ViewRootImp. scheduleTraversals最后会执行到：

mChoreographer.postCallback(

Choreographer.CALLBACK_TRAVERSAL, mTraversalRunnable, null);

最后执行到mTraversalRunnable这个回调函数：

mTraversalRunnable做了些什么呢？

1) performMeasure View进行大小计算

2) performLayout View进行布局

2) performDraw(); 进行绘画

代码过程如下：

doTraversal()-->performTraversals ---》performMeasure

---》performLayout

---》performDraw

performDraw的过程比较有意思：

performDraw --》draw(fullRedrawNeeded);

draw(fullRedrawNeeded);主要作用

1： surface = mSurface;拿到计算后的刚才通过performMeasure ，performLayout 过程后的surface纹理画布

2：drawSoftware(surface, mAttachInfo, xOffset,yOffset, scalingRequired, dirty)通过mView.draw(canvas)遍历绘制DectorView, surface.unlockCanvasAndPost(canvas);sufaceFinger绘制这个suface.

3：判断是否有动画，如果有，走动画的过程。

if(animating) {

mFullRedrawNeeded = true;

scheduleTraversals();

}

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