Android NFC - ndef.writeNdefMessage() 抛出 IOException 并删除标签数据

Question

我的应用使用前台调度系统允许用户轻触他们的 NFC 标签，以便对标签执行先读后写操作。

如果用户正确点击他们的标签(即，他们在手机上的正确位置点击它并保持连接足够长的时间)，它会很好地工作，但如果他们过早地移除标签，那么 ndef .writeNdefMessage(...) 抛出 IOException。

这意味着写入操作失败，这很公平。但真正的问题是同样的失败操作也删除标签中的整个 ndef 格式/消息!

我的代码是围绕 Advanced NFC | Android Developers 中的 fragment 构建的页面(不幸的是 link to the ForegroundDispatch sample 似乎已损坏，并且没有此类示例项目可导入到 Android Studio 中)。

第 1 步。这是用户首次轻触他们的 NFC 标签但过早将其移开时的 logcat/stacktrace 输出:

03-28 20:15:18.589 21278-21278/com.example.exampleapp E/NfcTestActivity: Tag error
java.io.IOException
    at android.nfc.tech.Ndef.writeNdefMessage(Ndef.java:320)
    at com.example.exampleapp.NfcTestActivity.onNewIntent(NfcTestActivity.java:170)
    at android.app.Instrumentation.callActivityOnNewIntent(Instrumentation.java:1224)
    at android.app.ActivityThread.deliverNewIntents(ActivityThread.java:2946)
    at android.app.ActivityThread.performNewIntents(ActivityThread.java:2959)
    at android.app.ActivityThread.handleNewIntent(ActivityThread.java:2968)
    at android.app.ActivityThread.access$1700(ActivityThread.java:181)
    at android.app.ActivityThread$H.handleMessage(ActivityThread.java:1554)
    at android.os.Handler.dispatchMessage(Handler.java:102)
    at android.os.Looper.loop(Looper.java:145)
    at android.app.ActivityThread.main(ActivityThread.java:6145)
    at java.lang.reflect.Method.invoke(Native Method)
    at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:372)
    at com.android.internal.os.ZygoteInit$MethodAndArgsCaller.run(ZygoteInit.java:1399)
    at com.android.internal.os.ZygoteInit.main(ZygoteInit.java:1194)
03-28 20:15:18.599 1481-17792/? E/SecNfcJni: nfaConnectionCallback: NFA_SELECT_RESULT_EVT error: status = 3
03-28 20:15:18.599 1481-1502/? E/SecNfcJni: reSelect: tag is not active

第 2 步。 接下来，同一个用户再次点击同一个标签，但它似乎不再包含 ndef 消息(我已通过更改代码并检查 ndef. getCachedNdefMessage() 返回 null):

03-28 20:15:27.499 21278-21278/com.example.exampleapp E/NfcTestActivity: Tag error
java.lang.Exception: Tag was not ndef formatted: android.nfc.action.TECH_DISCOVERED
    at com.example.exampleapp.NfcTestActivity.onNewIntent(NfcTestActivity.java:124)
    at android.app.Instrumentation.callActivityOnNewIntent(Instrumentation.java:1224)
    at android.app.ActivityThread.deliverNewIntents(ActivityThread.java:2946)
    at android.app.ActivityThread.performNewIntents(ActivityThread.java:2959)
    at android.app.ActivityThread.handleNewIntent(ActivityThread.java:2968)
    at android.app.ActivityThread.access$1700(ActivityThread.java:181)
    at android.app.ActivityThread$H.handleMessage(ActivityThread.java:1554)
    at android.os.Handler.dispatchMessage(Handler.java:102)
    at android.os.Looper.loop(Looper.java:145)
    at android.app.ActivityThread.main(ActivityThread.java:6145)
    at java.lang.reflect.Method.invoke(Native Method)
    at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:372)
    at com.android.internal.os.ZygoteInit$MethodAndArgsCaller.run(ZygoteInit.java:1399)
    at com.android.internal.os.ZygoteInit.main(ZygoteInit.java:1194)

到目前为止我测试过的两台设备都遇到了这个问题 - 运行 Android 5.1.1 的 Samsung Galaxy Core Prime(低端手机)和 Samsung Galaxy A5(中档手机)运行 Android 5.0.2。

我的应用程序使用的 NFC 标签包含重要信息(即，无意中删除标签数据不是一种选择!)，所以我的问题是......

1. 为什么我的代码(见下文)会像这样删除标签数据？
2. 如何解决根本问题，或者是否有可接受的解决方法？
3. 我尝试使用 NfcA 或 IsoDep 而不是 Ndef 是否值得？

经过大量搜索后，我很惊讶这个问题没有在其他地方讨论过，所以如果问题不是与我的代码有关，那么是否与我使用的 NFC 标签有关？...

我使用的标签是 NXP MIFARE Ultralight (Ultralight C) - NTAG203(标签类型:ISO 14443-3A)。其中一些是我从 ebay 购买的，一些是我从 Rapid NFC(一家信誉良好的公司)购买的，但我似乎对所有这些都有这个问题。

这是我的 Activity 的完整代码:

package com.example.exampleapp;

import android.app.PendingIntent;
import android.content.Intent;
import android.content.IntentFilter;
import android.nfc.NdefMessage;
import android.nfc.NdefRecord;
import android.nfc.NfcAdapter;
import android.nfc.Tag;
import android.nfc.tech.Ndef;
import android.os.Bundle;
import android.os.Handler;
import android.os.Looper;
import android.support.v7.app.AppCompatActivity;
import android.util.Log;
import android.widget.Toast;

public class NfcTestActivity extends AppCompatActivity {

    private static String LOG_TAG = NfcTestActivity.class.getSimpleName();
    private static int SUCCESS_COUNT = 0;
    private static int FAILURE_COUNT = 0;

    private NfcAdapter nfcAdapter;
    private PendingIntent pendingIntent;
    private IntentFilter[] intentFiltersArray;
    private String[][] techListsArray;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_nfc_test);
        getSupportActionBar().setDisplayShowHomeEnabled(true);

        nfcAdapter = NfcAdapter.getDefaultAdapter(this);
        if (nfcAdapter == null) {

            makeToast("NFC not available!", Toast.LENGTH_LONG);
            finish();

        }
        else {

            //makeToast("NFC available");

            pendingIntent = PendingIntent.getActivity(this, 0, new Intent(this, getClass()).addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_SINGLE_TOP), 0);

            IntentFilter ndef = new IntentFilter(NfcAdapter.ACTION_NDEF_DISCOVERED);
            try {
                ndef.addDataType("*/*");    /* Handles all MIME based dispatches.
                                           You should specify only the ones that you need. */
            } catch (IntentFilter.MalformedMimeTypeException e) {
                throw new RuntimeException("fail", e);
            }
            intentFiltersArray = new IntentFilter[]{
                    ndef
            };

            techListsArray = new String[][]{
                    new String[]{
                            Ndef.class.getName()
                    }
            };
        }

    }

    @Override
    public void onPause() {
        super.onPause();

        if (nfcAdapter != null) {
            nfcAdapter.disableForegroundDispatch(this);
        }

    }

    @Override
    public void onResume() {
        super.onResume();

        if (nfcAdapter != null) {
            nfcAdapter.enableForegroundDispatch(this, pendingIntent, intentFiltersArray, techListsArray);
        }

    }

    public void onNewIntent(Intent intent) {

        Ndef ndef = null;

        try {

            String action = intent.getAction();
            //makeToast("action: " + action);

            if (!NfcAdapter.ACTION_NDEF_DISCOVERED.equals(action)) {

                throw new Exception("Tag was not ndef formatted: " + action); // line #124

            }
            else {

                Tag tag = intent.getParcelableExtra(NfcAdapter.EXTRA_TAG);
                //do something with tagFromIntent

                ndef = Ndef.get(tag);
                //makeToast("ndef: " + ndef);

                if (ndef == null) {

                    throw new Exception("ndef == null!");

                }
                else {

                    // Connect
                    ndef.connect();

                    // Get cached message
                    NdefMessage ndefMessageOld = ndef.getCachedNdefMessage();

                    if (ndefMessageOld == null) {

                        throw new Exception("No ndef message on tag!");

                    }
                    else {

                        // Get old records
                        NdefRecord[] ndefRecordsOld = ndefMessageOld.getRecords();
                        int numRecords = (ndefRecordsOld == null) ? 0 : ndefRecordsOld.length;

                        // Create/copy 'new' records

                        NdefRecord[] ndefRecordsNew = new NdefRecord[numRecords];
                        for (int i = 0; i < numRecords; i++) {
                            ndefRecordsNew[i] = ndefRecordsOld[i];
                        }

                        // Create new message
                        NdefMessage ndefMessageNew = new NdefMessage(ndefRecordsNew);

                        // Write new message
                        ndef.writeNdefMessage(ndefMessageNew); // line #170

                        SUCCESS_COUNT++;

                        // Report success
                        String msg = "Read & wrote " + numRecords + " records.";
                        makeToast(msg);
                        Log.d(LOG_TAG, msg);

                    }

                }

            }

        }
        catch(Exception e) {

            FAILURE_COUNT++;

            Log.e(LOG_TAG, "Tag error", e);
            makeToast("Tag error: " + e, Toast.LENGTH_LONG);

        }
        finally {

            try {
                if (ndef != null) {
                    ndef.close();
                }
            }
            catch(Exception e) {
                Log.e(LOG_TAG, "Error closing ndef", e);
                makeToast("Error closing ndef: " + e, Toast.LENGTH_LONG);
            }

            makeToast("Successes: " + SUCCESS_COUNT + ". Failures: " + FAILURE_COUNT);

        }

    }

    private void makeToast(final String msg) {

        makeToast(msg, Toast.LENGTH_SHORT);

    }

    private void makeToast(final String msg, final int duration) {

        new Handler(Looper.getMainLooper()).post(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {

                Toast.makeText(NfcTestActivity.this, msg, duration).show();

            }
        });
    }

}

Answer 1

我真的很想知道，当您在覆盖数据的过程中移除存储设备时，您还会期望发生什么。

为什么我的代码(见下文)会像这样删除标签数据？

您的代码并不是真正的“删除”数据。当您中断写入时，它只是从标签内存的开头开始覆盖数据，使标签处于未定义状态。

一个NFC标签一次只支持存储一条NDEF消息。因此，当您开始编写新的 NDEF 消息时，需要覆盖旧的 NDEF 消息。因此，

ndef.writeNdefMessage(ndefMessageNew);

将从第一个 block 开始覆盖现有的 NDEF 消息。对于 NTAG203、MIFARE Ultralight 和 MIFARE Ultralight C(顺便说一下，这是三种不同的标签类型)，第一个 block 将在 block 4 附近。writeNdefMessage 将写入新的消息 block ，用于 block 替换旧数据新数据。

如果写入过程被中断(例如，通过从读取器字段中拉出标签)，则只会写入部分新消息(而部分旧消息可能会保留在标签上)。由于旧消息和新消息都不完整，Android(就像任何其他 NDEF 阅读器一样)无法从标签中读取有效的 NDEF 消息，因此不会检测到任何 NDEF 消息。该标签仍会被您的应用检测到，因为您还注册了 TECH_DISCOVERED Intent (不需要标签包含有效的 NDEF 消息)。

如何解决根本问题，或者是否有可接受的解决方法？

如果您的 NDEF 消息太长以至于您的用户实际上能够在写入时拉取标签，那么您对拉取本身无能为力(除了指示用户不要这样做)。 NFC 标签也没有任何形式的开箱即用保护。 IE。目前没有标签可以可靠地存储旧的 NDEF 消息，直到新的 NDEF 消息被完全写入。

您可能做的是在您的应用程序中存储旧的(或新的)NDEF 消息(可能映射到标签 ID)，并让用户在失败后重新启动写入过程。尽管如此，这仍需要用户合作。

我尝试使用 NfcA 或 IsoDep 而不是 Ndef 是否值得？

这可能是另一种选择:不要对关键数据使用 NDEF，而是使用特定于应用程序的内存布局(或除 NDEF 之外)。 NTAG/MIFARE Ultralight 在 ISO 14443-3A (NFC-A) 之上有一个命令集，不支持 ISO-DEP (ISO 14443-4)。因此，您可以使用 NfcA(或 MifareUltralight)使用低级命令直接读取/写入标签。您可以将标签内存分为两个部分，用于存储旧数据和新数据:

Block x: Flag indicating which section (1 or 2) contains the valid dataBlock x+1: First block of section 1Block x+2: Second block of section 1[...]Block x+m: Last block of section 1Block x+m+1: First block of section 2Block x+m+2: Second block of section 2[...]Block x+2*m: Last block of section 2

Where x is the first block of your custom memory structure (you could even start that area after some fixed NDEF message) and m is the length of each section in blocks (1 block on NTAG/MF Ultralight has 4 bytes).

You would then use something like this to read and update your tag:

1. Read from block x to find out which section contains the vaild (newest) data -> section s.
2. Read the data from section s and use it as current data.
3. Write the new data to the other section (if s = 1: section 0; if s = 0: section 1).
4. If the data was written successfully (and completely), update block x with the new section number.

Low-level read and write commands look like this:

• READ:

  byte[] result = nfcA.transceive(new byte[] {
          (byte)0x30,  // READ
          (byte)(blockNumber & 0x0ff)
  });
  

• 写:

  byte[] result = nfcA.transceive(new byte[] {
          (byte)0xA2,  // WRITE
          (byte)(blockNumber & 0x0ff),
          byte0, byte1, byte2, byte3
  });