Android设备唯一标识的获取和构造
设备唯一标识对于app开发是很重要的一个点，主要应用于统计，有时也应用于业务。
Android平台提供了很多获取唯一标识的API，但都不是很稳定。
一、获取唯一标识
Android开发者网站上的一篇文章Identifying App Installations给出了几种获取方式；
中文博文也有很多，这是其中一篇 Android获取设备唯一ID的几种方式。
各类文章都介绍了各种API，这里简单地复述一下：
DeviceId
通过调用TelephonyManager.getDeviceId()获取。
优点：
1、硬件标识，刷机和恢复出厂设置不擦除。
缺点：
1、具有通话功能Android设备才有，平板等设备没有；
2、需要READ_PHONE_STATE权限才能访问，可能涉及隐私问题；
3、有的厂商有BUG，返回错误的数据
MAC地址
一般是指wifi模块或者蓝牙模块的mac地址。
此处分析wifi模块：
优点：
1、硬件标识，刷机和恢复出厂设置不擦除；
2、大多android设备都有wifi模块。
缺点：
1、不稳定，有时候获取不到，有时候获取到了，却是“假的”MAC地址（02:00:00:00:00:00）；
2、基于隐私考虑，官方不建议获取；6.0之后通过WifiManager 获取不到真正的mac地址，7.0之后访问不了/sys/class/net/wlan0/address；
3、不同的厂商有不同的限制，比如同样是7.0，一加3可以访问，小米6不可以访问（至少当前是这样的，以后怎么发展就不知道了）。
文章Android MacAddress 适配心得中有描述mac地址获取方法和限制。
Serial Number
设备序列号，通过android.os.Build.SERIAL获得。
也是不稳定的唯一标识，依赖厂商是否提供。
ANDROID_ID
通过Settings.Secure.ANDROID_ID获取，也是不稳定的设备标识。
甚至恢复出厂设置和刷机会重置ANDROID_ID。
二、稳定性和唯一性分析
文章关于设备唯一标识中提到两个概念：ID冲突和ID漂移。
ID冲突：两台不同的设备获取到相同的设备ID（这个“冲突”类似于hash的碰撞）；
ID漂移：指不同的时间获取同一台设备的ID，两次获取不相同(例如刷机后ANDROID_ID会变化)。
也许是开放性和多样性的原因，至今，Android平台没有稳定可靠唯一标识API。
稳定是指尽量避免ID漂移，可靠是指尽量避免ID冲突。
为了解决唯一性问题，自然地想到组合这些唯一标识。
设两个独立的唯一标识A和B和另一台设备相同的概率分别为Pa, Pb, 则两者都相同的概率为Pa x Pb;
设一段时间后A和B发生变化的概率为Pm,Pn, 则两者至少有一个变化的概率为Pm + Pn + Pm x Pn。
假若Pa，Pb, Pm, Pn都很小，那么组合后冲突概率会大幅降低（唯一性提高），漂移概率会小幅提高（稳定性降低）；
因为Pa x Pb是指数级变化，Pm + Pn + Pm x Pn几乎是线性级变化（Pm x Pn远小于Pm和Pn)。
很多情况下，设备标识的唯一性要比稳定性更重要，所以稍微牺牲稳定来提高唯一性是合理的；
当然,也不能不加限制地组合，不然唯一性是上去了，但稳定性下来了，超过了容忍的范围，也是不可接受的。
三、具体实现
前面是介绍和分析，下面给出方案:
public class DeviceIdManager {
private static final String TAG = "DeviceIdManager";
private static final String INVALID_DEVICE_ID = "000000000000000";
private static final String INVALID_BLUETOOTH_ADDRESS = "02:00:00:00:00:00";
private static final String INVALID_ANDROID_ID = "9774d56d682e549c";
private static volatile String sDeviceDigest;
public static String getDeviceID() {
// 双重校验锁
if (sDeviceDigest == null) {
synchronized (DeviceIdManager.class){
if(sDeviceDigest == null){
sDeviceDigest = loadDeviceID();
}
}
}
return sDeviceDigest;
}
/**
* 加载设备ID <br/>
* 先从应用目录的文件加载，若为空，尝试从SD卡加载；
* 如果还是为空，则构造一个设备ID，然后写入SD卡；
* 无论设备ID是从SD卡加载出来还是构造生成，最终都写入应用目录的文件。
* @return 设备ID
*/
private static String loadDeviceID(){
String deviceID = GlobalData.getString(GlobalData.Keys.DEVICE_ID);
if(TextUtils.isEmpty(deviceID)){
deviceID = SDCardStorage.readDataFromSDCard(SDCardStorage.DEVICE_ID_FILE_PATH);
if(TextUtils.isEmpty(deviceID)){
deviceID = generateDeviceID();
SDCardStorage.writeDataToSDCard(SDCardStorage.DEVICE_ID_FILE_PATH, deviceID);
}
GlobalData.putString(GlobalData.Keys.DEVICE_ID, deviceID);
}
return deviceID;
}
/**
* 生成设备ID <br/>
* 优先根据deviceID，蓝牙地址，SERIAL，AndroidID拼接设备ID；
* 以上唯一标识，凑够两个即可，如果凑不足，则加上UUID；
* 拼接之后，计算其MD5, 并用base64编码。
* @return 设备ID
*/
private static String generateDeviceID(){
Context context = BaseApplication.getContext();
StringBuilder sb = new StringBuilder(32);
for (int c = 0, i = 0; c < 2 && i < 5; i++) {
String id = getID(context, i);
if (!TextUtils.isEmpty(id)) {
if(c > 0){
sb.append('|');
}
sb.append(id);
c++;
}
}
if(sb.length() == 0){
throw new RuntimeException("can not get device id");
}
return DigestUtil.getMD5(sb.toString());
}
private static String getID(Context context, int i) {
switch (i) {
case 0:
return getDeviceId(context);
case 1:
return getBlueToothAddress(context);
case 2:
return getDeviceSerial();
case 3:
return getAndroidID(context);
case 4:
return getUUID();
default:
return "";
}
}
private static String getDeviceId(Context context) {
if (context != null) {
try {
TelephonyManager telephonyManager = (TelephonyManager) context.getSystemService(Context.TELEPHONY_SERVICE);
String deviceId = telephonyManager.getDeviceId();
if (!TextUtils.isEmpty(deviceId) && !INVALID_DEVICE_ID.equals(deviceId)) {
return deviceId;
}
} catch (Exception ignore) {
}
}
return "";
}
private static String getBlueToothAddress(Context context){
if (context != null) {
try {
String bluetoothAddress = Settings.Secure.getString(context.getContentResolver(), "bluetooth_address");
if (!TextUtils.isEmpty(bluetoothAddress) && !INVALID_BLUETOOTH_ADDRESS.equals(bluetoothAddress)) {
return bluetoothAddress;
}
}catch (Exception ignore){
}
}
return "";
}
private static String getDeviceSerial() {
if (!TextUtils.isEmpty(Build.SERIAL) && !Build.UNKNOWN.equals(Build.SERIAL)) {
return Build.SERIAL;
}
return "";
}
private static String getAndroidID(Context context) {
if (context != null) {
String androidId = Settings.Secure.getString(context.getContentResolver(), Settings.Secure.ANDROID_ID);
if (!TextUtils.isEmpty(androidId) && !INVALID_ANDROID_ID.equals(androidId)) {
return androidId;
}
}
return "";
}
private static String getUUID() {
return UUID.randomUUID().toString();
}
}
设备ID的存储
为了效率和稳定性起见，需将构造好的设备ID持久化。
Android的持久化存储分为内部存储和外部存储。
内部存储的特征：
1、始终可用；
2、只有应用本身可以访问内部存储保存的文件；
3、当用户卸载您的应用时，系统会从内部存储中移除您的应用的所有文件。
外部存储的特征：
1、它并非始终可用，因为用户可采用 USB 存储设备的形式装载外部存储，并在某些情况下会从设备中将其移除；
2、它是全局可读的，保存的文件可能被其他应用读取；
3、当用户卸载应用时，只有将文件保存在 getExternalFilesDir()目录时，系统才会移除该文件。
4、如果不想在卸载应用时被删除，通过Environment.getExternalStorageDirectory()获取即可。
如果存在内部存储中，卸载后就丢失了；
如果存在外部存储中，可能会遇到SD卡移除，文件被删除，被篡改等。
故此，一种方案是：同时保存在内部存储和外部存储（见上述代码loadDeviceID()函数）。
示例代码中，
GlobalData 是我自己写的一个内部存储的类，和SharePreferences类似；相关代码量不少，这里就不贴出来了。
SDCardStorage 用于保存文件到外部存储。重要性比较高的内容保存到外部存储时，最好加密存储；篇幅原因，例子中没有加密存储。
public class SDCardStorage {
private static final String TAG = "SDCardStorage";
public final static String SD_DIR = Environment.getExternalStorageDirectory().getAbsolutePath();
public static final String DEVICE_ID_FILE_PATH = SD_DIR + "/.bx/did.dt";
public static void writeDataToSDCard(String path, String value) {
try {
if (isSdCardAvailable()) {
File file = new File(path);
if (FileUtil.existFile(file)) {
FileUtil.stringToFile(file, value);
}
}
} catch (Exception e) {
LogUtil.error(TAG, e);
}
}
public static String readDataFromSDCard(String path) {
try {
if (isSdCardAvailable()) {
File file = new File(path);
if (FileUtil.existFile(file)) {
return FileUtil.fileToString(file);
}
}
} catch (Exception e) {
LogUtil.error(TAG, e);
}
return "";
}
public static boolean isSdCardAvailable() {
String state = Environment.getExternalStorageState();
return (!TextUtils.isEmpty(state) && state.equals("mounted") && Environment.getExternalStorageDirectory() != null);
}
}
构造设备唯一标识
1、从DeviceID，蓝牙地址，Serial Number，AndroidID四个唯一标识中获取选取两个，如果凑不够两个就补UUID；
2、拼接成一个字符串；
3、计算MD5；
4、base64编码。
第一节分析各个唯一标识的局限性，第二节分析了提高设备ID唯一性的策略，据此，本方案采用拼接唯一标识的来构造设备唯一标识。
候选项中，UUID的唯一性最高，为什么不首选UUID呢？UUID稳定性最低（每次调用返回都不一样）。
万一前四个候选项凑不够两个，就得拼接UUID了，这时候只能靠持久化来维持稳定性了；
最好的情况是，这个用户一直不刷机不恢复出厂设置，外部存储也不出什么问题直到这台设备报废～
故此，优先选取DeviceID和蓝牙地址, 因为这两个是硬件标识，不会随着刷机和恢复出厂设置而变化；
wifi的mac地址不稳定，官方也不推荐获取，所以没列入候选项。
之所以计算MD5，是基于两个考虑: 隐私；形式统一。
MD5计算出来是16字节(128bit)的数组，为了方便传输，存储和阅读，需转成字符串；
字节数组转字符串，一般用base64或者转十六进制，用base64编码相对节约长度。
下面给出计算摘要的相关代码：
public class DigestUtil {
@StringDef({MD5, SHA1, SHA256})
@Retention(RetentionPolicy.SOURCE)
public @interface Algorithm {
}
public static final String MD5 = "MD5";
public static final String SHA1 = "SHA-1";
public static final String SHA256 = "SHA-256";
public static byte[] getDigest(String text, @Algorithm String algorithm) {
try {
MessageDigest md = MessageDigest.getInstance(algorithm);
md.update(text.getBytes("UTF-8"));
byte[] bytes = md.digest();
return bytes;
} catch (Exception e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
public static String getMD5(String str) {
// 为了方便存储和http传输，encode特性用 Base64.NO_PADDING | Base64.NO_WRAP | Base64.URL_SAFE
return new String(Base64.encode(getDigest(str, MD5), Base64.NO_PADDING | Base64.NO_WRAP | Base64.URL_SAFE));
}
}
最后要提醒的一点是，前面讨论的是设备唯一标识的唯一性和稳定性，没有提到通用性：
这套方案用于APP开发者自身的统计和业务是没有问题的，但有时候需要和合作方对统计数据（例如广告点击），
就需要双方约定设备ID(通常是DeviceID的MD5)。
当然，如果有这方面的需求，用这套方案的同时，也采集一份DeviceID的MD5就是了。
以上是一年前想到的方案，一年之间，Android平台发生了不少变化。
比如权限，收得越来越紧了，除了Android_ID, 其他的唯一标识都可能取不到了，外部存储也可能访问不到了。
采集多个字段到服务端，然后通过一定的策略去匹配ID（比如相似度比较），是当前比较可靠的设备识别方案。
