Android8.1 SystemUI Keyguard之指紋解鎖流程

手指在指紋傳感器上摸一下就能解鎖，Keyguard是怎麼作到的呢？

下面咱們就跟着源碼，解析這整個過程。

什麼時候開始監聽指紋傳感器？

先來看下IKeyguardService這個binder接口有哪些回調吧

// 當另外一個窗口使用FLAG_SHOW_ON_LOCK_SCREEN解除Keyguard時PhoneWindowManager調用
    public void setOccluded(boolean isOccluded, boolean animate) throws android.os.RemoteException;
    // 添加鎖屏狀態回調
    public void addStateMonitorCallback(com.android.internal.policy.IKeyguardStateCallback callback) throws android.os.RemoteException;
    // 覈驗解鎖（用於快捷啓動）
    public void verifyUnlock(com.android.internal.policy.IKeyguardExitCallback callback) throws android.os.RemoteException;
    // 解除鎖屏
    public void dismiss(com.android.internal.policy.IKeyguardDismissCallback callback) throws android.os.RemoteException;
    // 屏保開始（Intent.ACTION_DREAMING_STARTED）
    public void onDreamingStarted() throws android.os.RemoteException;
    // 屏保結束（Intent.ACTION_DREAMING_STOPPED）
    public void onDreamingStopped() throws android.os.RemoteException;
    // 設備開始休眠 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;
    // 設備開始喚醒
    public void onStartedWakingUp() throws android.os.RemoteException;
    // 喚醒完成
    public void onFinishedWakingUp() throws android.os.RemoteException;
    // 正在亮屏
    public void onScreenTurningOn(com.android.internal.policy.IKeyguardDrawnCallback callback) throws android.os.RemoteException;
    // 已經亮屏完成
    public void onScreenTurnedOn() throws android.os.RemoteException;
    // 正在滅屏
    public void onScreenTurningOff() throws android.os.RemoteException;
    // 滅屏完成
    public void onScreenTurnedOff() throws android.os.RemoteException;
    // 外部應用取消Keyguard接口
    public void setKeyguardEnabled(boolean enabled) throws android.os.RemoteException;
    // 開機系統準備完成回調
    public void onSystemReady() throws android.os.RemoteException;
    // 延時鎖屏 （用於自動休眠）
    public void doKeyguardTimeout(android.os.Bundle options) throws android.os.RemoteException;
    // 切換用戶中
    public void setSwitchingUser(boolean switching) throws android.os.RemoteException;
    // 設置當前用戶
    public void setCurrentUser(int userId) throws android.os.RemoteException;
    // 系統啓動完成回調
    public void onBootCompleted() throws android.os.RemoteException;
    // Keyguard後面的activity已經繪製完成，能夠開始移除壁紙和Keyguard flag
    public void startKeyguardExitAnimation(long startTime, long fadeoutDuration) throws android.os.RemoteException;
    // 通知Keyguard對power鍵作特殊處理，使設備不進行休眠或喚醒而是啓動Home（目前是空實現）
    public void onShortPowerPressedGoHome() throws android.os.RemoteException;

在這麼多接口裏，有
onStartedGoingToSleep/
onFinishedGoingToSleep/
onScreenTurningOff/
onScreenTurnedOff
這四個接口是在power鍵按下後觸發，其中onStartedGoingToSleep最早被觸發，他們的
調用順序我會在後文裏講解。

而咱們的指紋傳感器監聽,就是在onStartedGoingToSleep時開始的。
代碼邏輯由在KeyguardService中由中間類KeyguardMediator調用到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();
        }
    }

在同時判斷mFingerprintRunningState和shouldListenForFingerprint後，
Keyguard在startListeningForFingerprint中真正使用FingerprintManager監聽指紋傳感器

指紋傳感器的監聽方法

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);
        }
    }

真正到了使用指紋識別功能的時候，你會發現其實很簡單，只是調用 FingerprintManager 類的的方法authenticate()而已，而後系統會有相應的回調反饋給咱們，該方法以下：

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

該方法的幾個參數解釋以下：

1. 第一個參數是一個加密對象。目前爲null
2. 第二個參數是一個 CancellationSignal 對象，該對象提供了取消操做的能力。建立該對象也很簡單，使用 new CancellationSignal() 就能夠了。
3. 第三個參數是一個標誌，默認爲0。
4. 第四個參數是 AuthenticationCallback 對象，它自己是 FingerprintManager 類裏面的一個抽象類。該類提供了指紋識別的幾個回調方法，包括指紋識別成功、失敗等。須要咱們重寫。
5. 最後一個 Handler，能夠用於處理回調事件，能夠傳null。
6. 用戶id

下面只須要在mAuthenticationCallback繼承AuthenticationCallback這個抽象方法，重寫回調接口

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
        // 指紋驗證
        public void onAuthenticationHelp(int helpMsgId, CharSequence helpString) {
            handleFingerprintHelp(helpMsgId, helpString.toString());
        }

        @Override
        // 指紋驗證時回調
        public void onAuthenticationError(int errMsgId, CharSequence errString) {
        }

        @Override
        // 獲取到指紋時回調
        public void onAuthenticationAcquired(int acquireInfo) {
            handleFingerprintAcquired(acquireInfo);
        }
    };

獲取指紋後，Keyguard作了哪些事？

從AuthenticationCallback裏能夠看出，獲取指紋回調首先發生在 onAuthenticationAcquired 中， 咱們先看代碼

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參數判斷是否正確獲取指紋，以後遍歷KeyguardUpdateMonitorCallback，進行回調。
重寫onFingerprintAcquired方法的只有FingerprintUnlockController，FingerprintUnlockController就是
用於協調UI的全部指紋解鎖操做的控制器。

@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的核心邏輯所有是和WakeLock相關的，
獲取WakeLock，併發送一條延時消息，15秒後，釋放WakeLock。

下一步就發生在，onFingerprintAuthenticated回調中了，實現onFingerprintAuthenticated接口的不止一處，但真正實現解鎖的仍是在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;
    }

這段代碼邏輯很清晰，就是根據鎖屏的狀態計算指紋解鎖的模式

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

startWakeAndUnlock中的代碼通過簡化後，只剩三部分：
1.先判斷設備喚醒狀態，是用PowerManager的wakeUp接口點亮屏幕
2.而後釋放在acquire階段獲取的WakeLock
3.最後在根據上面calculateMode得出的解鎖模式，進行真正的解鎖動做，這在以前的解鎖流程中已經分析過，這裏再也不作分析。

這裏面值得咱們注意的是wakeUp接口， 下面咱們稍微對該接口進行一點探究

PowerManager的wakeUp接口

咱們知道上層應用要喚醒系統通常只能依靠兩種方式：
1.在應用啓動Activity時候設置相應的window的flags，經過WMS來喚醒系統；
即經過WindowManager.LayoutParams.FLAG_KEEP_SCREEN_ON
2.在應用申請wakelock鎖時附帶ACQUIRE_CAUSES_WAKEUP標誌

PowerManager的wakeup接口屬性是@hide的，對通常應用是不可見的，而咱們的SystemUI就不存在調用問題。
SystemUI經過調用第三種方式：PowerManager的wakeup接口，來強制喚醒系統，若是該設備處於睡眠狀態，調用該接口會當即喚醒系統，好比按Power鍵，來電，鬧鐘等場景都會調用該接口。喚醒系統須要android.Manifest.permission#DEVICE_POWER的權限，咱們能夠看到SystemUI的Manifest文件裏已經添加了該權限。
PowerManagerService喚醒的流程請看流程圖：

 

PMS的wakeUp流程

 

從流程能夠看到，亮屏流程能夠和KeyguardService中的回調對應上了。

總結

其實指紋解鎖的本質是在KeyguardService收到從PMS到WMS的調用中，在StartedGoingToSleep時就開始使用FingerprintManager的authticate開始監聽感器，在FIngerManager驗證成功時，使用PowerManagerService點亮屏幕，進行解鎖流程。