搭建Android与多ble蓝牙设备并发通讯小框架

此框架支持多种不同类型的ble设备，同时连接、收发数据，互不干扰。比如APP同时连两个LED蓝牙灯、两个手环、一个蓝牙加热器，当然连接单个ble设备，或者只连接一种ble设备同样适用本框架。

前言

　　小白请绕道百度，本文适合有一定Android、ble蓝牙、面向对象基础的同学进阶探讨，只讲关键技术点，细节自行脑补

　　看过很多蓝牙demo、开源库，没发现真正以面向对象的思维写的，把自己的一套框架开源出来，希望对看到的有缘人有用，特别是面向对象思维方面。不是说定义了类，就叫面向对象，希望你能领悟

　　Android连接多蓝牙设备、蓝牙与多设备连接、蓝牙ble多设备并发操作、Android连接不了、Android ble开发框架、Android 连接蓝牙总结

　　（连接不可超过7个，极少数手机不可超过5个）

　　github源码：https://github.com/ruigeyun/Android-DualBle

　　转载引用请注明出处，尊重劳动者，让开源发扬光大！

　　以面向对象之名

一、理解业务需求：ble与Android APP通讯的基本内容

　　（一）蓝牙连接处理基本流程

　　如下图，来自  https://www.jianshu.com/p/1c42074b1430?from=groupmessage ，感谢作者

　　　对上图补充：

　　　　0、app连接ble成功后，才能读到ble的service uuid，而这个service uuid代表不同类型的设备。

　　　　1、APP与ble可以通讯后，APP发送认证密码给ble，认证通过后，ble同步自身信息给APP，最终才进入正常业务交互

　　　　2、APP与ble，断连后，自动重连

　　　　3、APP可主动断开ble，之后可主动连接ble回来

　　　　4、APP可删除ble，之后可再扫描连接回来

　　　　5、接收到的蓝牙数据包，需要把数据缓存后拼接成完整数据包，极有可能一次收到的数据包不是完整的

　　　　6、蓝牙数据分发到对应的业务接口

　　（二）Android APP与蓝牙多设备连接注意的点：

　　　　1、设备一个一个连，连接成功一个再一个，如果同时连多个，可能一个都连不上。具体原因没有深究

　　　　2、如果一个设备被你连过，然后一系列操作后，无法再扫描到，用其他工具APP也扫描不到，说明这个设备被你连着，没有彻底的释放掉！如何完全释放ble，具体看源码，其中部分我也是参考了网上著名的蓝牙框架 fastble：https://www.jianshu.com/p/795bb0a08beb ，感谢作者

　　　　3、对APP对ble的每一步操作间，必须加延时，否则会有意想不到的问题。具体看源码

　　　　4、ble被断开后，必须延时1-2秒，再去连接他（不通过扫描直接连的情况），否则会有意想不到的问题

二、分析整个系统：

　　　　架构，是模块及模块之间的交互

（一）整个蓝牙业务系统分成的模块：APP与ble连接交互模块、APP与ble数据交互模块、APP对所有ble整合管理模块、其他能动辅助模块

　　　　1、APP与ble连接的交互：（1）APP扫描ble，必定有一个负责扫描的类；（2）扫描连接所有的ble，需要一个类专门负责连接的类；（3）ble自身的各种状态以及数据交互，必定就有个ble类来描述这些自身属性；（3）ble连接成功后，密码验证、数据同步、掉线重连，这些ble必须自发的行为，需要一个类来描述这些蓝牙设备自发业务；

　　　　2、APP与ble数据交互：（1）一个格式完整的数据包，以及这个数据包属于哪个ble，必须由一个数据包类描述；（2）接收到数据，对数据拼包、过滤得到一个有效包的过程，需要一个缓存类描述；（3）完整的数据包最终对外分发，需要一个数据分发类描述；

　　　　3、APP与ble整合管理：（1）统一调配各个ble间的关系（连接、断开、删除，发数据等），需要一个调配服务中心类描述；（2）对整个蓝牙框架的管理，扫描、连接、数据处理等整合起来，需要一个框架管理类描述。并且这个类作为此框架对外的门面，所有对外的操作，都得通过它，达到隐藏这个框架的其他复杂细节的目的

　　　　4、其他能动辅助：各种工具、日志调试

（二）最终提取到的对象：

　　　　1、APP与ble建立连接：扫描器，连接器，ble蓝牙属性设备，蓝牙设备自发业务（重连、认证、同步）

　　　　2、APP与ble数据交互：接收数据拼包缓存，数据包，数据分发器

　　　　3、APP与ble整合管理：设备间调配服务中心，框架管理类

　　　　4、其他能动辅助：工具、日志

　　　　这里最关键的一个对象设计：ble蓝牙属性设备（BLELogicDevice），每个蓝牙设备提炼成一个对象，APP每连接一个设备，就开辟一个此对象。每个对象分配一个mDeviceId。每个对象都有 BluetoothGattCallback 数据交互接口，这样每个对象跟自己对应的ble设备单独交互，互不相干。从一大堆扫描、回调、管理中解耦出来。每个设备对象从回调方法onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic)拿到数据，把数据缓存到一个自身的数据缓存区（每个设备对象都有一个缓存区对象），在缓存中拼接成数据包，数据都携带mDeviceId作为标志，对外分发。

　　　　另一个关键对象：设备间调配服务中心（BLEServerCentral），所有设备挂在其链表中，其负责维护各个设备对象的状态（连接、断开、删除等），控制APP与各设备数据交

三、设计小结

　　1、面向对象的思维：需求分析、系统构思、细化流程、提炼对象、对象整合，最终把整个系统完整描述清楚。根据自己的设计粒度，每一个类都去描绘一个事物，负有单一的职责，这是建立一个类的最基本原则。不是随意定义了类，然后一大堆if else逻辑，面向过程的思维解决问题。如果你的代码中，if else if 超过三层，说明你的代码耦合度过高了，需要拆分整合了

　　2、以上只是写了关键的设计思路，源码有很多拓展的地方，有缘人可以自己阅读，代码其实没多少行，慢慢仔细看一下就明白了，不懂的可以在博客留言，我尽可能答复

　　3、我把这个module做成了库，自己运行下makeClockJar，就可以导出jar包，接口如何使用参考源码

　　4、源码蓝牙接收特征配置成通知方式，其他方式自行拓展。

　　5、要添加很多新的行为，其实是很容易拓展的，比如添加一个配置特征，专门配置蓝牙参数的。你读得懂源码，很容易添加

四、库的用法

　　demo里面，有具体的栗子，仔细阅读下，很多注释的，应该容易理解

　　1、建立自己的蓝牙设备对象，demo中有两种蓝牙设备，蓝牙控制led的设备(LedDevice)、蓝牙控制加热器设的备(HeaterDevice)，他们继承蓝牙库的对外设备（BLEAppDevice），添加自己的新特征，如led灯颜色，heater定时时间。蓝牙对象必须包含自己的服务、发送、接收三种uuid，以及自定义一个设备类型id，重写三个抽象方法，把uuid写进去。构造方法必须如下的方式，固定两个参数，并且调用父类的构造方法。

public class LedDevice extends BLEAppDevice {
    private final String TAG = "BLELedDevice";

    public static final Integer DEVICE_TYPE_ID = 1002;
    public static final UUID SERVICE_UUID = UUID.fromString("0000ff**-0000-1000-8000-00805f9b34fb");
    private final UUID RX_CHAR_UUID = UUID.fromString("0000ff**-0000-1000-8000-00805f9b34fb");
    private final UUID TX_CHAR_UUID = UUID.fromString("0000ff**-0000-1000-8000-00805f9b34fb");

    @Override
    public UUID getServiceUUID() {
        return SERVICE_UUID;
    }
    @Override
    public UUID getRxUUID() {
        return RX_CHAR_UUID;
    }
    @Override
    public UUID getTxUUID() {
        return TX_CHAR_UUID;
    }

    public String dualColor = "";
    public String hardwareVersion = "";
    public int powerState = 0;
    public String nickname = "";

    public LedDevice(BluetoothDevice device, DataParserAdapter adapter) {
        super(device, adapter);

    }
}

　　2、建立自己蓝牙设备的数据包结构对象（可选），继承DataParserAdapter，重写相应方法。框架内部根据你定义的结构，自动帮你把蓝牙回应的数据包提炼出来（主要是处理断包、粘包问题），最终的数据包通过onDeviceRespSpliceData(BLEPacket message)方法回调给你。当然你也可以不用架构的处理算法，自己拼包，在DataCircularBuffer 类中，pushOriginalDataToBuffer(byte[] originalData)方法，是各个蓝牙设备数据推过来的入口，在这里接入自己的算法。

　　如果不建立DataParserAdapter对象，则默认为null，蓝牙回应的数据，通过onDevicesRespOriginalData(BLEPacket message) 方法回调给你。

　　3、建立自己的蓝牙管理对象，继承BLEBaseManager，重写必要的、可选的方法。蓝牙的各种信息交换，都是通过这个类回调给你。很重要！仔细阅读BLEServerListener接口里的方法说明，重写自己需要的方法。

　　（1）必须重写 onGetDevicesServiceUUID（）方法，把自己定义的设备类型ID和设备的service uuid，用map写进去。框架连接上设备后，读取设备的service uuid，根据这个map分辨出是那种类型的设备。

　　（2）必须重写BLEAppDevice onCreateDevice(BluetoothDevice bluetoothDevice, int deviceType)方法，框架识别设备类型后，回调给你，你根据设备类型，创建设备对象实例。

　　（3）onAddScanDevice(BluetoothDevice bluetoothDevice)方法，框架扫描到设备，就会回调这个方法。

　　（4）onAddNewDevice(BLEAppDevice device)方法，框架连接成功一个设备，各种状态完备后，回调这个方法。

　　这些方法在BLEServerListener接口都有详细说明

public class BLEManager extends BLEBaseManager {

    private final String TAG = "BLEManager";

    private static BLEManager instance = new BLEManager();
    public static BLEManager getInstance() {
        return instance;
    }

    @Override
    public HashMap<Integer, UUID> onGetDevicesServiceUUID() {
        HashMap<Integer, UUID> map = new HashMap();
        map.put(HeaterDevice.DEVICE_TYPE_ID, HeaterDevice.SERVICE_UUID);
        map.put(LedDevice.DEVICE_TYPE_ID, LedDevice.SERVICE_UUID);

        return map;
    }

    @Override
    public void onScanOver() {
        Log.w(TAG, "onScanOve。。");
    }

    @Override
    public BLEAppDevice onCreateDevice(BluetoothDevice bluetoothDevice, int deviceType) {
        if (deviceType == HeaterDevice.DEVICE_TYPE_ID) {
            //数据包解析适配器为null，蓝牙设备回应的数据在 onDevicesRespOriginalData(BLEPacket message)
            return new HeaterDevice(bluetoothDevice, null);
        }
        else if (deviceType == LedDevice.DEVICE_TYPE_ID) {
            // 设置了数据包解析适配器，数据回调在 onDeviceRespSpliceData(BLEPacket message)
            return new LedDevice(bluetoothDevice, new LedDataAdapter());
        }
        else {
            return null;
        }
    }

    @Override
    public void onAddScanDevice(BluetoothDevice bluetoothDevice){
        EventBus.getDefault().post(new AddScanDeviceEvent(bluetoothDevice));
    }

    @Override
    public void onConnectUnTypeDevice(BluetoothDevice bluetoothDevice, int type) {
        EventBus.getDefault().post(new ConnectUnTypeDeviceEvent(bluetoothDevice, type));
    }

    @Override
    public void onConnectDevice(BLEAppDevice device, int type){
        EventBus.getDefault().post(new ConnectDeviceEvent(device, type));
    }

    @Override
    public void onAddNewDevice(BLEAppDevice device){
        EventBus.getDefault().post(new AddNewDeviceEvent(device));
    }
    @Override
    public void onUpdateDeviceInfo(BLEAppDevice device) {
        EventBus.getDefault().post(new updateDeviceInfoEvent(device));
    }
    @Override
    public void onDeviceSendResult(String result){
        EventBus.getDefault().post(new BleSendResultEvent(result));
    }

    @Override
    public void onDeviceRespSpliceData(BLEPacket message) {
        LogUtil.i(TAG, "onDeviceRespSpliceDat: [" + BytesUtil.BytesToHexStringPrintf(message.bleData) + "] bleId: " + message.bleId);
//        DataManager.getInstance().DecodeRespData(message.bleData, message.bleId);
    }

    @Override
    public void onDevicesRespOriginalData(BLEPacket message) {
        LogUtil.v(TAG, "onDevicesRespOriginalDat: [" + BytesUtil.BytesToHexStringPrintf(message.bleData) + "] bleId: " + message.bleId);
    }

}

　　建立三个对象，就可以使用此框架了，如此简单！

　　4、初始化蓝牙框架，APP获得蓝牙相应权限后，调用BLEBaseManager的 initBle（..）方法初始化蓝牙。见demo

 注意

　　1、多设备同时工作，必定引起并发竞争问题，自己要做好同步！demo只是使用方法，没有处理那些问题

　　2、此框架蓝牙接收特征配置成通知方式，其他方式自行拓展，工作太忙没有太多时间去整理，见谅！