Android 生物识别：构建一个存储用户敏感信息的安全应用

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前言

在当今数字时代，随着科技的不断发展，用户敏感信息尤为重要。从指纹到面部识别，再到虹膜扫描，生物识别技术为我们带来了便捷性和安全性。本次将构建一个简易的账户信息应用，运用生物识别技术来提高信息的安全性。

什么是 Biometric ？

Biometric 是一组 API 和框架，旨在为 Android 应用程序提供生物识别功能，以提高用户安全性和便利性。这些生物识别技术通常包括指纹识别、面部识别和虹膜扫描等。

三种不同的生物识别身份验证类型：

  • BIOMETRIC_STRONG：强类型识别验证它要求用户提供强大的生物识别信息，例如指纹和虹膜扫描，这使得难以伪造和绕过验证。它提供了高级别安全性，适合处理敏感数据和交易类型的应用。
  • BIOMETRIC_WEAK：弱类型识别验证使用人脸识别等不太安全的验证方法，与强类型相比可能更容易欺骗或绕过验证，此方式适合安全性较低的应用。
  • DEVICE_CREDENTIAL：此验证方式不涉及生物识别，而是依赖于手机设备的安全性，例如 PIN、密码或图案。当手机不具备生物识别技术时，可使用此方式。

示例

在开始之前先来看看成品效果如何，当我们启动应用之后会立马弹出验证弹窗进行识别身份，在未完成识别之前，应用内部的信息都是无法查看的。
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添加依赖库

在模块级别的 build.gradle 文件中添加以下依赖：

buildscript {dependencies {classpath "com.google.dagger:hilt-android-gradle-plugin:2.38.1"}
}
plugins {...
}

在项目级别的 build.gradle 文件中添加以下依赖：

plugins {...id 'dagger.hilt.android.plugin'id 'kotlin-kapt'
}android {...
}dependencies {...// Roomimplementation "androidx.room:room-runtime:2.4.3"kapt "androidx.room:room-compiler:2.4.3"implementation "androidx.room:room-ktx:2.4.3"annotationProcessor "androidx.room:room-compiler:2.4.3"// Dagger + Hiltimplementation "com.google.dagger:hilt-android:2.38.1"kapt "com.google.dagger:hilt-compiler:2.38.1"implementation "androidx.hilt:hilt-navigation-compose:1.0.0"implementation "androidx.hilt:hilt-lifecycle-viewmodel:1.0.0-alpha03"kapt "androidx.hilt:hilt-compiler:1.0.0"//生物识别implementation "androidx.biometric:biometric:1.1.0"
}

编写数据库部分

创建存储账户信息实体类 AccountEntity 、数据访问对象 AccountDao 以及 Room 数据库文件 AccountDatabase 。

@Entity(tableName = "account")
data class AccountEntity(@PrimaryKey(autoGenerate = true)val id: Int? = null,val type: String,val account: String,val password: String
)
//------------------------------@Dao
interface AccountDao {@Insertsuspend fun addAccount(account: AccountEntity)@Query("SELECT * FROM account")fun getAccounts():Flow<List<AccountEntity>>@Deletesuspend fun deleteAccount(account: AccountEntity)
}
//------------------------------@Database(entities = [AccountEntity::class],version = 1
)
abstract class AccountDatabase : RoomDatabase() {abstract fun getDao(): AccountDaocompanion object{const val DATABASE_NAME = "accounts_db"}
}

依赖注入

创建 DatabaseModule 单例对象，使用 Hilt 提供的注解标记，它负责管理全局应用中的单例对象，里面有一个提供数据库实例的方法，在需要的地方直接在构造器声明即可，它会自动注入该对象。

@Module
@InstallIn(SingletonComponent::class)
object DatabaseModule {@Provides@Singletonfun provideAccountDatabase(@ApplicationContext context: Context): AccountDatabase {return Room.databaseBuilder(context,AccountDatabase::class.java,AccountDatabase.DATABASE_NAME).build()}}

编写业务逻辑

在 MainViewModel 中使用特有注解 HiltViewModel 并注入数据库实例对象。注意：一般操作数据库是在 Repository 中进行的，这里为了演示就简化了，直接在 ViewModel 中操作。

@HiltViewModel
class MainViewModel @Inject constructor(private val db:AccountDatabase
) : ViewModel() {//账户列表private val _accounts = mutableStateOf<List<AccountEntity>>(emptyList())val accounts: State<List<AccountEntity>> = _accountsinit {getAllAccounts()}//添加账户fun addAccount(type: String,account: String,password: String) {viewModelScope.launch {db.getDao().addAccount(AccountEntity(type=type,account=account,password=password))}}//删除账户fun deleteAccount(account: AccountEntity) {viewModelScope.launch {db.getDao().deleteAccount(account)}}//获取所有账户private fun getAllAccounts() {viewModelScope.launch {db.getDao().getAccounts().collect { result ->_accounts.value = result}}}
}

使用 Biometric API（核心）

创建 BiometricPrompt 实例，它是 AndroidX 中提供的组件，可帮助我们轻松快速的将生物识别添加到应用中。

  • BiometricPrompt.PromptInfo.Builder() ：用于创建提示信息，提示框的标题和描述以及配置身份验证的方式。
  • BiometricPrompt 实例通过 activity, executor, callback 三部分构造，其中 executor 负责主线程上的回调处理，callback 的类型为 BiometricPrompt.AuthenticationCallback ，回调三个身份验证处理的回调方法。
  • biometricPrompt.authenticate(promptInfo) 调用身份验证方法，传入提示信息向用户显示身份验证对话框。
object BiometricHelper {/** 创建提示信息  **/private fun createPromptInfo(): BiometricPrompt.PromptInfo =BiometricPrompt.PromptInfo.Builder().setTitle("SecretAccountApp").setDescription("使用你的指纹或者面部来验证你的身份").setAllowedAuthenticators(BIOMETRIC_STRONG or BIOMETRIC_WEAK or DEVICE_CREDENTIAL).build()//setConfirmationRequired(true)//setNegativeButtonText("取消")/** 创建生物识别提示  **/fun showBiometricPrompt(activity: AppCompatActivity,onSuccess: (BiometricPrompt.AuthenticationResult) -> Unit) {val executor = ContextCompat.getMainExecutor(activity)val callback = object : BiometricPrompt.AuthenticationCallback() {override fun onAuthenticationError(errorCode: Int,errString: CharSequence) {super.onAuthenticationError(errorCode, errString)// 处理身份验证错误Log.e("HGM", "onAuthenticationError: $errString")}override fun onAuthenticationSucceeded(result: BiometricPrompt.AuthenticationResult) {super.onAuthenticationSucceeded(result)// 处理身份验证成功onSuccess(result)}override fun onAuthenticationFailed() {super.onAuthenticationFailed()// 处理身份验证失败Log.e("HGM", "onAuthenticationFailed: 验证失败")}}return BiometricPrompt(activity, executor, callback).authenticate(createPromptInfo())}
}

注意：创建 PromptInfo 实例时不能同时调用 setNegativeButtonText()和 setAllowedAuthenticators() 一旦你设置了否定取消文本按钮，意味着结束身份验证，而后者可以设置使用多个身份验证方法。

编写UI

由于本文得侧重点不在于 UI，所以直接贴上代码。

这里添加一个生命周期的监听者，在应用启动的时候自动执行身份验证，当应用返回到桌面或者重新启动会重置状态，每次进入都需要进行验证。

@Composable
fun OnLifecycleEvent(lifecycleOwner: LifecycleOwner = LocalLifecycleOwner.current,onEvent: (LifecycleOwner, Lifecycle.Event) -> Unit
) {DisposableEffect(lifecycleOwner) {val observer = LifecycleEventObserver { source, event ->onEvent(source, event)}lifecycleOwner.lifecycle.addObserver(observer)onDispose {lifecycleOwner.lifecycle.removeObserver(observer)}}
}

页面由一个简单的列表和按钮组成，代码过长重点部分：

@OptIn(ExperimentalMaterial3Api::class, ExperimentalFoundationApi::class)
@Composable
fun AccountScreen(viewModel: MainViewModel = hiltViewModel()
) {val activity = LocalContext.current as AppCompatActivity// 是否显示账号输入框var showDialog by remember {mutableStateOf(false)}// 身份验证的状态val authorized = remember {mutableStateOf(false)}// 执行身份验证val authorize: () -> Unit = {BiometricHelper.showBiometricPrompt(activity) {authorized.value = true}}// 模糊值val blurValue by animateDpAsState(targetValue = if (authorized.value) 0.dp else 15.dp,animationSpec = tween(500))// 监听应用的声明周期OnLifecycleEvent { _, event ->when (event) {Lifecycle.Event.ON_RESUME -> authorize()Lifecycle.Event.ON_PAUSE -> authorized.value = falseelse -> Unit}}Scaffold(floatingActionButton = {Column {FloatingActionButton(onClick = {showDialog = true}) {Icon(imageVector = Icons.Default.Add,contentDescription = null)}Spacer(modifier = Modifier.height(12.dp))FloatingActionButton(onClick = {authorize()}) {Icon(imageVector = Icons.Default.Lock,contentDescription = null)}}}) { innerPadding ->Box(modifier = Modifier.fillMaxSize().padding(innerPadding)) {LazyColumn(modifier = Modifier.fillMaxSize().padding(12.dp),verticalArrangement = Arrangement.spacedBy(12.dp)) {items(viewModel.accounts.value) {Box(modifier = Modifier.animateItemPlacement(tween(500)).fillMaxWidth().clip(RoundedCornerShape(8.dp)).background(MaterialTheme.colorScheme.primary).padding(16.dp).blur(radius = blurValue,edgeTreatment = BlurredEdgeTreatment.Unbounded)) {...}}}}if (showDialog) {Dialog(onDismissRequest = { showDialog = false }) {...}}}
}

修改 MainActivity 的继承父类为 AppCompatActivity 并且修改主题样式，因为创建 BiometricPrompt 时需要类型为 FragmentActivity 参数，AppCompatActivity 是 FragmentActivity 的子类并扩展了它。

@AndroidEntryPoint
class MainActivity : AppCompatActivity() {override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {super.onCreate(savedInstanceState)setContent {SecretAccountAppTheme {Surface(modifier = Modifier.fillMaxSize(),color = MaterialTheme.colorScheme.background) {AccountScreen()}}}}
}

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自定义 MyApp 继承 Application 程序类，使用 @HiltAndroidApp 注解作为标识应用程序的主类，这里没有初始化工作就不需要写东西，在注册清单中应用它。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"><!-- 开启权限 --><uses-permission android:name="android.permission.USE_BIOMETRIC"/><applicationandroid:name=".MyApp"...>....</application></manifest>

准备测试指纹

如果你使用模拟器，需要打开设置->安全中先添加 PIN 码后，添加一个指纹用于测试。

添加测试指纹


运行效果

使用刚才添加的指纹一进行验证，通过后会显示应用内的信息，如视频中使用指纹二会显示验证失败。并且每次进入应用都需要进行身份验证，保证了数据不会泄露。如果你想使用面容验证，那就需要删除掉你的指纹，添加一个面容数据，它会自动识别你已添加的生物识别数据。

最后这只是一个简易的实例项目，更多内容请结合实际项目，欢迎 Github 提交 Issue。

生物识别运行效果


源码地址：

https://github.com/AAnthonyyyy/SecretAccountApp

官方文档：

https://developer.android.com/training/sign-in/biometric-auth?hl=zh-cn


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