Android开发——蓝牙多设备连接（四）

前言

经过一个多月的时间蓝牙多设备连接的重构终于告一段落了，这次的重构不止是代码方面的完善，还结合了一些用户的使用场景，另外增加一些离线操作，使手机端对蓝牙的操作更加的便捷，对蓝牙设备的管理更加统一。

场景分析

支持的场景

• 多设备连接（一个血压计和一个厨房秤）—— 在饭点，使用同一个手机连接血压计和厨房秤，病人在测量血压，家人在做饭称量菜品。
• 把连接到的设备信息保存到本地——方便下次自动连接。
• 把蓝牙返回结果保存本地——方便在其他页面获取数据显示UI。
• 同种设备只能连接一个——保持连接设备的唯一性，防止找不到连接的设备。
• 可以在蓝牙列表扫描到所支持的设备，并连接、断开和删除蓝牙——对蓝牙设备进行管理，查看自己扫描到的设备，并查看蓝牙的连接状态。
• 启动 App 可以自动连接上一次已经连接过的设备——可以快速的使用设备。

暂不支持的场景

• 同时扫描多个同种设备——可能导致连接到了设备，而不知道连接的是哪个设备。
• 新旧设备替换——不能直接进行替换，需要在设备列表页面删除旧设备，之后关掉旧设备，重新扫描新设备。

场景实现

效果展示

多设备连接

现在一台手机可以连接多个设备，例如连接蓝牙耳机，智能手环等。既然手机可以连接多个设备，那么移动应用也是可以连接多个设备的（血压计、心率计等），下面就是移动应用 App 实现多设备连接的思路方法。

实现思路

关于蓝牙连接，主要是 BluetoothGatt 这个类型，每个蓝牙的连接都需要用独立且唯一的 BluetoothGatt 。开始的想法是每个蓝牙都重新创建一个 Service， 在新的 Service 内使用 BluetoothGatt 进行连接，然而这个方法是可以实现多设备连接，但是创建多个 Service 对手机消耗比较大。之后，想到把 BluetoothGatt 保存起来不就可以了么，那用什么保存呢，既可以临时保存多个，又可以按照需要获取相对应的 BluetoothGatt 。在 java 里面有个类型 Map(String, Object) ，它是以 key-value 的形式存储到 Map 中。可以根据当时的 Key 来取相应的 Value 值，而且在关掉进程时相应的变量也就释放了。

代码实现

    private Map mBluetoothGattMap = new HashMap<>(); //临时保存 BluetoothGatt
    private Map mGattCharacteristicMap = new HashMap<>();// 临时保存蓝牙的特征值 Characteristic
    private Map mBluetoothInfoMap = new HashMap<>();// 临时保存自己设置的蓝牙信息（deviceName、deviceType、startCMD、stopCMD 等）
    private Map mDeviceTypeMap = new HashMap<>();// 临时存储 deviceType 
    private Map mConnectModelMap = new HashMap<>();// 临时存储 已连接的设备
//...
/**
     * 连接设备
     *
     * @param deviceType 设备类型
     * @return true 连接成功，false连接失败
     */
    boolean connectBluetooth(Context context, String deviceType, String deviceAddress) {
       //...
        BluetoothDevice device = mBluetoothAdapter.getRemoteDevice(deviceAddress);//根据 mac 地址获取蓝牙设备
      //...
        BluetoothGatt bluetoothGatt = device.connectGatt(this, false, mGattCallback);// 对蓝牙进行连接操作
      //...
        mBluetoothGattMap.put(deviceType, bluetoothGatt);//把 BluetoothGatt 已 key-value 的形式临时保存起来

        return true;

    }

设备自动连接

要有良好的用户操作体验，我们应该避免对一些无关的操作重复进行。例如我们第一次打开应用连接了蓝牙设备，以后再打开 App 不需要重复操作连接过程，用户就可以少打开一个页面，少点击两次按钮。减少用户重复操作，让用户直接进入正题，提高主功能的使用率。

实现思路

在 Android 中连接蓝牙的方法是

public BluetoothGatt connectGatt(Context context, boolean autoConnect,
                                     BluetoothGattCallback callback) {
        return (connectGatt(context, autoConnect,callback, TRANSPORT_AUTO));
    }

其中 BluetoothGatt 是每个连接成功的蓝牙返回唯一的属性。当蓝牙设备连接成功后会返回唯一的 BluetoothGatt ，并用它进行对蓝牙的命令操作；autoConnect 是设置是否为自动连接的一个属性，然而根据我自己的测试，当 autoConnect 的属性设置为 true 时，是有可能自动连接的，但是有时也会失效，所以不采用；BluetoothGattCallback 是蓝牙连接、命令操作，数据返回等成功时的回调。
因为 autoConnect 的设置具有不确定性，所以我们采取另一种方式：当我们第一次连接蓝牙成功的时候，把蓝牙的 Mac 地址存储起来；在第二次启动 App 的时候，先把蓝牙的 Mac 地址从 SharedPreferences 中取出来，用 Mac 地址进行连接，如果连接失败（可能结果是设备不对或者设备没有打开），我们就开启蓝牙扫描功能，进行重新扫描设备，打开设备进行连接。

代码实现

/**
  *保存 mac 地址到 SharedPreferences
  */
public void saveMac(Context context, String macAddress){
if (null != context) {
            SharedPreferences sharedPreferences = context.getSharedPreferences(BLUETOOTH_MAC_TABLE, Context.MODE_PRIVATE);
            SharedPreferences.Editor editor = sharedPreferences.edit();
            editor.putString(deviceType, bluetoothAddress);
            editor.apply();
            GGLog.i(TAG, "save success");
        }
}

void autoConnect(Context context, final String deviceType) {
        /*防止蓝牙 adapter 为空，程序崩溃*/
        if (null == mBluetoothAdapter) {
            GGLog.e(TAG, "method discoveryBluetooth \n mBluetoothAdapter is null");
            return;
        }
        //根据 deviceType 获取 蓝牙 mac 地址
        SharedPreferences sharedPreferences = context.getSharedPreferences(BLUETOOTH_MAC_TABLE, Context.MODE_PRIVATE);
        String deviceAddress = sharedPreferences.getString(deviceType, "");
        if (!"".equals(deviceAddress)) {
            if (!deviceAddressList.contains(deviceAddress)) {
                deviceAddressList.add(deviceAddress);
            }
            connectBluetooth(context, deviceType, deviceAddress);// 连接设备
        }
    }

void connectBluetooth(Context context, String deviceType, String deviceAddress){
//...
// 连接失败 开启扫描功能
if (!bluetoothGatt.connect() || bluetoothGatt.getServices().size() == 0) {
            startScan();
            new Handler().postDelayed(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    stopScan();//十秒后停止扫描
                }
            }, 10000);
            return false;
        }
}

不同页面共享结果数据

在移动端我们很多时候，同一份数据要在多个页面上显示，又不想多次调用接口，我们只好把数据保存到本地，来达到数据共享的目的。

实现思路

在我这蓝牙的开发中，是使用 SQL 对数据进行保存。蓝牙测量中的数据因为是实时更新，我们不需要进行缓存，只要把测量的数据结果和蓝牙的信息存储下来就可以了。
使用 SQL 有一点不好的是使用 ContentValues 以 key-value 的形式进行存储，那么带来一个问题就是 key 我们手写很容易写错，所以可能一不小心就会万劫不复。在 Git 上有个轻量级的数据库第三方 Litepal (https://github.com/LitePalFramework/LitePal) ，它操作简单，不需要手写 key ，对一些常用的增删改查都进行了封装，而且还支持手写 SQL 语句，在 CSDN 上博客专家郭霖有详细的介绍 Litepal 的说明和使用方法。在这里我使用的是原生的 SQL ，防止与库外的第三方冲突。
蓝牙设备信息的保存，我存储了以下信息：

存储字段	类型	功能说明
deviceType	String	设备类型，更具设备类型进行蓝牙操作
deviceAddress	String	蓝牙的 mac 地址，用来连接蓝牙
deviceName	String	蓝牙名称，扫描蓝牙时，进行校验
connectStatus	int	蓝牙连接状态

对测量结果的存储内容是：

存储字段	类型	功能说明
deviceType	String	设备类型，更具设备类型进行蓝牙操作
measuredData	String	测量数据，把测量完成的数据进行保存，又 int[] 转成 String 进行保存
measuredTime	long	测量时间
isUpdate	boolean	上传状态，判断是否上传服务区，如果没有，则在有网络的情况下自动上传

代码实现

/**
     * 插入一条测量结果。因为数据库是封装在蓝牙库里面，我们获取不到 Application的 Context 所以传递一个 context
     */
    void insertComplete(Context context, CompleteModel entity) {
        SQLiteTemplate sqLiteTemplate = SQLiteTemplate.getInstance(context, instance.mBLEDBManager, false);
        ContentValues values = new ContentValues();
        values.put("deviceType", entity.getDeviceType()); //保存蓝牙设备类型
        values.put("measuredData", Arrays.toString(entity.getMeasuredData()));//保存测量结果
        values.put("measuredTime", entity.getMeasuredTime());// 保存测量时间
        values.put("isUpdate", entity.isUpdate());//保存是否已经上传完毕
        sqLiteTemplate.insert("ble_complete_table", values);// 数据插入表中
    }

这些都是移动端对数据库的简单操作，剩下的 更新、删除、查找的方法就不都一一列举了。对于蓝牙设备信息的存储与保存测量结果相似，也不列举了。

蓝牙搜索、连接、删除

既然我们有单独蓝牙列表页面，那么就要有对蓝牙的一些基本的操作。在列表页面我们可以对蓝牙进行搜索，发现周围打开的蓝牙设备；点击链接，连接我们需要使用的血压计、厨房秤等；长安断开链接并删除相应的蓝牙设备，当我们设备不再使用或者更换新设备的时候，我们可以删除多余的设备，使页面看起来更加简洁。

实现思路

首先，我们在BluetoothService里面对扫描到的蓝牙进行区分，检查是否是我们设定的的蓝牙设备（extends BaseBluetoothAdapter的类），根据设定的蓝牙名称（deviceName）筛选扫描到的设备，之后把设备通过 Listener 监听传递到 Activity 中，并添加到列表里显示出来。

代码实现

以下是 BluetoothService 中蓝牙扫描结果的处理

private void scanResult(BluetoothDevice device, int type) {
        if (null != device) {
            String name = device.getName();//获取扫描到的设备名称
            if (null != name) {
                //获取我们自己设定的蓝牙详情（deviceType、deviceName等）
                for (BluetoothInfo bluetoothInterface : mInterfaceList) {
                    String deviceName = bluetoothInterface.getDeviceName();
                    //判断设备名称是否与我们自己设定的名称相同
                    if (!deviceName.equals(name)) {
                        continue;
                    }
                    //判断设备是否已经添加到列表中
                    if (deviceNameList.contains(deviceName)) {
                        continue;
                    }
                    // 把设备名称添加到列表中
                    if (!deviceNameList.contains(deviceName)) {
                        deviceNameList.add(deviceName);
                    }
                    //如果扫描到的设备是上次连接过的设备，则自动连接。
                    if (null != deviceAddressList && deviceAddressList.size() > 0) {
                        for (String address : deviceAddressList) {
                            if (address.equals(device.getAddress())) {
                                connectBluetooth(null, bluetoothInterface.getDeviceType(), address);
                            }
                        }
                    }
                    GGBLEDeviceEntity entity = BLEDeviceToGGBLEEntity(bluetoothInterface.getDeviceType(), device);//把bluetoothDevice 转换成我们自定义的BLEEntity。
                    if (null != mResultListener) {
                        mResultListener.onScanResult(entity);//扫描结果监听赋值
                    } else {
                        setError(bluetoothInterface.getDeviceType(), HHCBluetoothProfile.ERROR_NULL, "mResultListener is null");
                    }
                }
            }
        }
    }

其他

• 在多设备连接中，需要时刻获取到连接的设备是什么，才能获取到相应的数据。通过 onBluetoothConnectStatus 接口方法只能在连接状态发生改变的时候才会回调，不能在已进入页面的时候就获取到设备的连接状态，因此我们在 BluetoothService 中提供两个方法：

//根据设备类型获取连接的蓝牙设备
GGBLEDeviceEntity getConnectedDevice(String deviceType) {
        return mConnectModelMap.get(deviceType);
    }
//获取所有的连接设备
List getAllConnectedDevice() {
        List connectModelList = new ArrayList<>();
        for (String type : mConnectModelMap.keySet()) {
            connectModelList.add(mConnectModelMap.get(type));
        }
        return connectModelList;
    }

• 在 service 中不能持久化 Context ，如果定义了 Context 会发生内存溢出，所以在我们所提供的方法中都会传入 context 用于承接上下文。
• 我把 service 内对外开放的方法都集中在一个类里，方便调用和管理。
• 蓝牙扫描的方法有三种：
  1、在5.0之前使用的是：mBluetoothAdapter.startLeScan(mLeScanCallback);;
  对应的停止扫描为：mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);
  2、在 Android 5.0之后 使用的是：mBluetoothAdapter.getBluetoothLeScanner().startScan(mScanCallback);;
  对应的停止扫描为：mBluetoothAdapter.getBluetoothLeScanner().stopScan(mScanCallback);
  3、一种通用的扫描方法：mBluetoothAdapter.startDiscovery();；
  对应的停止扫描为：mBluetoothAdapter.cancelDiscovery();

总结

• 在这次的开发中，主要面临的问题是场景方面的考虑，开始只是单一的想要进行多个设备的连接，没有考虑现实中的场景，做出的第一个版本，只能在同一个 Activity 中进行多设备连接，而不能各自在不同的页面进行操作，数据也不能共享；之后和 leader 多次讨论，想到很多场景，结合这些场景，罗列出开发功能，并调整代码结构，让使用者使用起来更加方便。总之，一切的功能开发都是需要场景来支撑。
• 在数据存储这方面还有待改进，手写的 key-value 形式很容易出现书写错误，即使写错也不容易找到错误出处。改进方向是数据存储直接存储对象而不是一个一个的 key-value 进行存储。

* demo 下载地址：https://github.com/wdmxzf/BluetoothDemo