Android開發——藍芽多裝置連線（四）

阿新 • • 發佈：2019-02-01

前言

經過一個多月的時間藍芽多裝置連線的重構終於告一段落了，這次的重構不止是程式碼方面的完善，還結合了一些使用者的使用場景，另外增加一些離線操作，使手機端對藍芽的操作更加的便捷，對藍芽裝置的管理更加統一。

場景分析

支援的場景

多裝置連線（一個血壓計和一個廚房秤）—— 在飯點，使用同一個手機連線血壓計和廚房秤，病人在測量血壓，家人在做飯稱量菜品。
把連線到的裝置資訊儲存到本地——方便下次自動連線。
把藍芽返回結果儲存本地——方便在其他頁面獲取資料顯示UI。
同種裝置只能連線一個——保持連線裝置的唯一性，防止找不到連線的裝置。
可以在藍芽列表掃描到所支援的裝置，並連線、斷開和刪除藍芽——對藍芽裝置進行管理，檢視自己掃描到的裝置，並檢視藍芽的連線狀態。

啟動 App 可以自動連線上一次已經連線過的裝置——可以快速的使用裝置。

暫不支援的場景

同時掃描多個同種裝置——可能導致連線到了裝置，而不知道連線的是哪個裝置。
新舊裝置替換——不能直接進行替換，需要在裝置列表頁面刪除舊裝置，之後關掉舊裝置，重新掃描新裝置。

場景實現

效果展示

藍芽多裝置連線效果圖.gif

多裝置連線

現在一臺手機可以連線多個裝置，例如連線藍芽耳機，智慧手環等。既然手機可以連線多個裝置，那麼移動應用也是可以連線多個裝置的（血壓計、心率計等），下面就是移動應用 App 實現多裝置連線的思路方法。

實現思路

關於藍芽連線，主要是 BluetoothGatt 這個型別，每個藍芽的連線都需要用獨立且唯一的 BluetoothGatt 。開始的想法是每個藍芽都重新建立一個 Service，在新的 Service 內使用 BluetoothGatt 進行連線，然而這個方法是可以實現多裝置連線，但是建立多個 Service 對手機消耗比較大。之後，想到把 BluetoothGatt 儲存起來不就可以了麼，那用什麼儲存呢，既可以臨時儲存多個，又可以按照需要獲取相對應的 BluetoothGatt 。在 java 裡面有個型別 Map(String, Object) ，它是以 key-value 的形式儲存到 Map 中。可以根據當時的 Key 來取相應的 Value 值，而且在關掉程序時相應的變數也就釋放了。

程式碼實現

    private Map<String, BluetoothGatt> mBluetoothGattMap = new HashMap<>(); //臨時儲存 BluetoothGatt
    private Map<String, BluetoothGattCharacteristic> mGattCharacteristicMap = new HashMap<>();// 臨時儲存藍芽的特徵值 Characteristic
    private Map<String, BluetoothInfo> mBluetoothInfoMap = new 
 HashMap<>();// 臨時儲存自己設定的藍芽資訊（deviceName、deviceType、startCMD、stopCMD 等）
    private Map<BluetoothGatt, String> mDeviceTypeMap = new HashMap<>();// 臨時儲存 deviceType 
    private Map<String, GGBLEDeviceEntity> mConnectModelMap = new HashMap<>();// 臨時儲存 已連線的裝置
//...
/**
     * 連線裝置
     *
     * @param deviceType 裝置型別
     * @return true 連線成功，false連線失敗
     */
    boolean connectBluetooth(Context context, String deviceType, String deviceAddress) {
       //...
        BluetoothDevice device = mBluetoothAdapter.getRemoteDevice(deviceAddress);//根據 mac 地址獲取藍芽裝置
      //...
        BluetoothGatt bluetoothGatt = device.connectGatt(this, false, mGattCallback);// 對藍芽進行連線操作
      //...
        mBluetoothGattMap.put(deviceType, bluetoothGatt);//把 BluetoothGatt 已 key-value 的形式臨時儲存起來

        return true;

    }

裝置自動連線

要有良好的使用者操作體驗，我們應該避免對一些無關的操作重複進行。例如我們第一次開啟應用連線了藍芽裝置，以後再開啟 App 不需要重複操作連線過程，使用者就可以少開啟一個頁面，少點選兩次按鈕。減少使用者重複操作，讓使用者直接進入正題，提高主功能的使用率。

實現思路

在 Android 中連線藍芽的方法是

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

其中 BluetoothGatt 是每個連線成功的藍芽返回唯一的屬性。當藍芽裝置連線成功後會返回唯一的 BluetoothGatt ，並用它進行對藍芽的命令操作；autoConnect 是設定是否為自動連線的一個屬性，然而根據我自己的測試，當 autoConnect 的屬性設定為 true 時，是有可能自動連線的，但是有時也會失效，所以不採用；BluetoothGattCallback 是藍芽連線、命令操作，資料返回等成功時的回撥。
因為 autoConnect 的設定具有不確定性，所以我們採取另一種方式：當我們第一次連線藍芽成功的時候，把藍芽的 Mac 地址儲存起來；在第二次啟動 App 的時候，先把藍芽的 Mac 地址從 SharedPreferences 中取出來，用 Mac 地址進行連線，如果連線失敗（可能結果是裝置不對或者裝置沒有開啟），我們就開啟藍芽掃描功能，進行重新掃描裝置，開啟裝置進行連線。

程式碼實現

/**
  *儲存 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) {
        /*防止藍芽 adapter 為空，程式崩潰*/
        if (null == mBluetoothAdapter) {
            GGLog.e(TAG, "method discoveryBluetooth \n mBluetoothAdapter is null");
            return;
        }
        //根據 deviceType 獲取 藍芽 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);// 連線裝置
        }
    }

void connectBluetooth(Context context, String deviceType, String deviceAddress){
//...
// 連線失敗 開啟掃描功能
if (!bluetoothGatt.connect() || bluetoothGatt.getServices().size() == 0) {
            startScan();
            new Handler().postDelayed(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    stopScan();//十秒後停止掃描
                }
            }, 10000);
            return false;
        }
}

不同頁面共享結果資料

在移動端我們很多時候，同一份資料要在多個頁面上顯示，又不想多次呼叫介面，我們只好把資料儲存到本地，來達到資料共享的目的。

實現思路

在我這藍芽的開發中，是使用 SQL 對資料進行儲存。藍芽測量中的資料因為是實時更新，我們不需要進行快取，只要把測量的資料結果和藍芽的資訊儲存下來就可以了。
使用 SQL 有一點不好的是使用 ContentValues 以 key-value 的形式進行儲存，那麼帶來一個問題就是 key 我們手寫很容易寫錯，所以可能一不小心就會萬劫不復。在 Git 上有個輕量級的資料庫第三方 Litepal (https://github.com/LitePalFramework/LitePal) ，它操作簡單，不需要手寫 key ，對一些常用的增刪改查都進行了封裝，而且還支援手寫 SQL 語句，在 CSDN 上部落格專家郭霖有詳細的介紹 Litepal 的說明和使用方法。在這裡我使用的是原生的 SQL ，防止與庫外的第三方衝突。
藍芽裝置資訊的儲存，我儲存了以下資訊：

儲存欄位	型別	功能說明
deviceType	String	裝置型別，更具裝置型別進行藍芽操作
deviceAddress	String	藍芽的 mac 地址，用來連線藍芽
deviceName	String	藍芽名稱，掃描藍芽時，進行校驗
connectStatus	int	藍芽連線狀態

對測量結果的儲存內容是：

儲存欄位	型別	功能說明
deviceType	String	裝置型別，更具裝置型別進行藍芽操作
measuredData	String	測量資料，把測量完成的資料進行儲存，又 int[] 轉成 String 進行儲存
measuredTime	long	測量時間
isUpdate	boolean	上傳狀態，判斷是否上傳服務區，如果沒有，則在有網路的情況下自動上傳

程式碼實現

/**
     * 插入一條測量結果。因為資料庫是封裝在藍芽庫裡面，我們獲取不到 Application的 Context 所以傳遞一個 context
     */
    void insertComplete(Context context, CompleteModel entity) {
        SQLiteTemplate sqLiteTemplate = SQLiteTemplate.getInstance(context, instance.mBLEDBManager, false);
        ContentValues values = new ContentValues();
        values.put("deviceType", entity.getDeviceType()); //儲存藍芽裝置型別
        values.put("measuredData", Arrays.toString(entity.getMeasuredData()));//儲存測量結果
        values.put("measuredTime", entity.getMeasuredTime());// 儲存測量時間
        values.put("isUpdate", entity.isUpdate());//儲存是否已經上傳完畢
        sqLiteTemplate.insert("ble_complete_table", values);// 資料插入表中
    }

這些都是移動端對資料庫的簡單操作，剩下的更新、刪除、查詢的方法就不都一一列舉了。對於藍芽裝置資訊的儲存與儲存測量結果相似，也不列舉了。

藍芽搜尋、連線、刪除

既然我們有單獨藍芽列表頁面，那麼就要有對藍芽的一些基本的操作。在列表頁面我們可以對藍芽進行搜尋，發現周圍開啟的藍芽裝置；點選連結，連線我們需要使用的血壓計、廚房秤等；長安斷開連結並刪除相應的藍芽裝置，當我們裝置不再使用或者更換新裝置的時候，我們可以刪除多餘的裝置，使頁面看起來更加簡潔。

實現思路

首先，我們在BluetoothService裡面對掃描到的藍芽進行區分，檢查是否是我們設定的的藍芽裝置（extends BaseBluetoothAdapter的類），根據設定的藍芽名稱（deviceName）篩選掃描到的裝置，之後把裝置通過 Listener 監聽傳遞到 Activity 中，並新增到列表裡顯示出來。

程式碼實現

以下是 BluetoothService 中藍芽掃描結果的處理

private void scanResult(BluetoothDevice device, int type) {
        if (null != device) {
            String name = device.getName();//獲取掃描到的裝置名稱
            if (null != name) {
                //獲取我們自己設定的藍芽詳情（deviceType、deviceName等）
                for (BluetoothInfo bluetoothInterface : mInterfaceList) {
                    String deviceName = bluetoothInterface.getDeviceName();
                    //判斷裝置名稱是否與我們自己設定的名稱相同
                    if (!deviceName.equals(name)) {
                        continue;
                    }
                    //判斷裝置是否已經新增到列表中
                    if (deviceNameList.contains(deviceName)) {
                        continue;
                    }
                    // 把裝置名稱新增到列表中
                    if (!deviceNameList.contains(deviceName)) {
                        deviceNameList.add(deviceName);
                    }
                    //如果掃描到的裝置是上次連線過的裝置，則自動連線。
                    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 轉換成我們自定義的BLEEntity。
                    if (null != mResultListener) {
                        mResultListener.onScanResult(entity);//掃描結果監聽賦值
                    } else {
                        setError(bluetoothInterface.getDeviceType(), HHCBluetoothProfile.ERROR_NULL, "mResultListener is null");
                    }
                }
            }
        }
    }

其他

在多裝置連線中，需要時刻獲取到連線的裝置是什麼，才能獲取到相應的資料。通過 onBluetoothConnectStatus 介面方法只能在連線狀態發生改變的時候才會回撥，不能在已進入頁面的時候就獲取到裝置的連線狀態，因此我們在 BluetoothService 中提供兩個方法：

//根據裝置型別獲取連線的藍芽裝置
GGBLEDeviceEntity getConnectedDevice(String deviceType) {
        return mConnectModelMap.get(deviceType);
    }
//獲取所有的連線裝置
List<GGBLEDeviceEntity> getAllConnectedDevice() {
        List<GGBLEDeviceEntity> connectModelList = new ArrayList<>();
        for (String type : mConnectModelMap.keySet()) {
            connectModelList.add(mConnectModelMap.get(type));
        }
        return connectModelList;
    }

在 service 中不能持久化 Context ，如果定義了 Context 會發生記憶體溢位，所以在我們所提供的方法中都會傳入 context 用於承接上下文。
我把 service 內對外開放的方法都集中在一個類裡，方便呼叫和管理。
藍芽掃描的方法有三種：
1、在5.0之前使用的是：mBluetoothAdapter.startLeScan(mLeScanCallback);;
對應的停止掃描為：mBluetoothAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);
2、在 Android 5.0之後使用的是：mBluetoothAdapter.getBluetoothLeScanner().startScan(mScanCallback);;
對應的停止掃描為：mBluetoothAdapter.getBluetoothLeScanner().stopScan(mScanCallback);
3、一種通用的掃描方法：mBluetoothAdapter.startDiscovery();；
對應的停止掃描為：mBluetoothAdapter.cancelDiscovery();

總結

在這次的開發中，主要面臨的問題是場景方面的考慮，開始只是單一的想要進行多個裝置的連線，沒有考慮現實中的場景，做出的第一個版本，只能在同一個 Activity 中進行多裝置連線，而不能各自在不同的頁面進行操作，資料也不能共享；之後和 leader 多次討論，想到很多場景，結合這些場景，羅列出開發功能，並調整程式碼結構，讓使用者使用起來更加方便。總之，一切的功能開發都是需要場景來支撐。
在資料儲存這方面還有待改進，手寫的 key-value 形式很容易出現書寫錯誤，即使寫錯也不容易找到錯誤出處。改進方向是資料儲存直接儲存物件而不是一個一個的 key-value 進行儲存。

Android開發——藍芽多裝置連線（四）

前言

場景分析

支援的場景

暫不支援的場景

場景實現

效果展示

多裝置連線

實現思路

程式碼實現

裝置自動連線

實現思路

程式碼實現

不同頁面共享結果資料

實現思路

程式碼實現

藍芽搜尋、連線、刪除

實現思路

程式碼實現

其他

總結

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