Android Bluetooth（一）——蓝牙的开启和搜索

概览

Android 平台包含蓝牙网络堆栈支持，此支持能让设备以无线方式与其他蓝牙设备交换数据。应用框架提供通过 Android Bluetooth API 访问蓝牙功能的权限。这些 API 允许应用以无线方式连接到其他蓝牙设备，从而实现点到点和多点无线功能。

Android 应用可通过 Bluetooth API 执行以下操作：

• 扫描其他蓝牙设备
• 查询本地蓝牙适配器的配对蓝牙设备
• 建立 RFCOMM 通道
• 通过服务发现连接到其他设备
• 与其他设备进行双向数据传输
• 管理多个连接

本文重点介绍传统蓝牙。传统蓝牙适用于较为耗电的操作，其中包括 Android 设备之间的流式传输和通信等。针对具有低功耗要求的蓝牙设备，Android 4.3（API 级别 18）中引入了面向低功耗蓝牙的 API 支持。

为了让支持蓝牙的设备能够在彼此之间传输数据，它们必须先通过配对过程形成通信通道。其中一台设备（可检测到的设备）需将自身设置为可接收传入的连接请求。另一台设备会使用服务发现过程找到此可检测到的设备。在可检测到的设备接受配对请求后，这两台设备会完成绑定过程，并在此期间交换安全密钥。二者会缓存这些密钥，以供日后使用。完成配对和绑定过程后，两台设备会交换信息。当会话完成时，发起配对请求的设备会发布已将其链接到可检测设备的通道。但是，这两台设备仍保持绑定状态，因此在未来的会话期间，只要二者在彼此的范围内且均未移除绑定，便可自动重新连接。

设置蓝牙

蓝牙权限

如要在应用中使用蓝牙功能，必须声明两个权限。第一个是 BLUETOOTH。需要此权限才能执行任何蓝牙通信，例如请求连接、接受连接和传输数据等。

第二个必须声明的权限是 ACCESS_FINE_LOCATION。应用需要此权限，因为蓝牙扫描可用于收集用户的位置信息。此类信息可能来自用户自己的设备，以及在商店和交通设施等位置使用的蓝牙信标。

注意：如果应用适配 Android 9（API 级别 28）或更低版本，则可以声明 ACCESS_COARSE_LOCATION 权限而非 ACCESS_FINE_LOCATION 权限。

如果想让应用启动设备发现或操纵蓝牙设置，则除了 BLUETOOTH 权限以外，还必须声明 BLUETOOTH_ADMIN 权限。大多数应用只是需利用此权限发现本地蓝牙设备。除非应用是根据用户请求修改蓝牙设置的“超级管理员”，否则不应使用此权限所授予的其他功能。

在应用清单文件中声明蓝牙权限。例如：

<manifest ... >
  <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH" />
  <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN" />

  <!-- If your app targets Android 9 or lower, you can declare
       ACCESS_COARSE_LOCATION instead. -->
  <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION" />
  ...
</manifest>

设置蓝牙

需验证设备支持蓝牙，确保在此情况下启用该功能，这样你的应用才能通过蓝牙进行通信。
如果设备不支持蓝牙，则应正常停用任何蓝牙功能。如果设备支持蓝牙但已停用此功能，则可以请求用户在不离开应用的同时启用蓝牙。借助 BluetoothAdapter，可以分两步完成此设置：

1. 获取 BluetoothAdapter
   所有蓝牙 Activity 都需要 BluetoothAdapter。如要获取 BluetoothAdapter，请调用静态的 getDefaultAdapter() 方法。此方法会返回一个 BluetoothAdapter 对象，表示设备自身的蓝牙适配器（蓝牙无线装置）。整个系统只有一个蓝牙适配器，并且应用可使用此对象与之进行交互。如果 getDefaultAdapter() 返回 null，则表示设备不支持蓝牙。例如：

BluetoothAdapter bluetoothAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter();
if (bluetoothAdapter == null) {
    // Device doesn't support Bluetooth
}

2. 启用蓝牙
   下一步，需要确保已启用蓝牙。调用 isEnabled()，以检查当前是否已启用蓝牙。如果此方法返回 false，则表示蓝牙处于停用状态。如要请求启用蓝牙，请调用 startActivityForResult()，从而传入一个 ACTION_REQUEST_ENABLE Intent 操作。此调用会发出通过系统设置启用蓝牙的请求（无需停止应用）。例如：

private static final int REQUEST_ENABLE_BT = 10;

if (!bluetoothAdapter.isEnabled()) {
    Intent enableBtIntent = new Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE);
    startActivityForResult(enableBtIntent, REQUEST_ENABLE_BT);
}

@Override
protected void onActivityResult(int requestCode, int resultCode, @Nullable Intent data) {
    super.onActivityResult(requestCode, resultCode, data);
    if (requestCode == REQUEST_ENABLE_BT && resultCode == RESULT_OK) {
        Log.e(TAG, "onActivityResult: enable bluetooth!!!!!!");
    }
}

如图所示，系统将显示对话框，请求用户允许启用蓝牙。如果用户响应“Yes”，系统会开始启用蓝牙，并在该进程完成（或失败）后将焦点返回应用。

传递给 startActivityForResult() 的 REQUEST_ENABLE_BT 常量为局部定义的整型数（必须大于 0）。系统会以 onActivityResult() 实现中的 requestCode 参数形式，传回该常量。

如果成功启用蓝牙，Activity 会在 onActivityResult() 回调中收到 RESULT_OK 结果代码。如果由于某个错误（或用户响应“No”）未成功启用蓝牙，则结果代码为 RESULT_CANCELED。

你的应用还可选择侦听 ACTION_STATE_CHANGED 广播 Intent，每当蓝牙状态发生变化时，系统都会广播此 Intent。此广播包含额外字段 EXTRA_STATE 和 EXTRA_PREVIOUS_STATE，二者分别包含新的和旧的蓝牙状态。这些额外字段可能为以下值：STATE_TURNING_ON、STATE_ON、STATE_TURNING_OFF 和 STATE_OFF。如果你的应用需检测对蓝牙状态所做的运行时更改，请侦听此广播。

注意：启用可检测性即可自动启用蓝牙。如果你计划在执行蓝牙 Activity 之前一直启用设备的可检测性。

查找设备

利用 BluetoothAdapter，你可以通过设备发现或查询配对设备的列表来查找远程蓝牙设备。

设备发现是一个扫描过程，它会搜索局部区域内已启用蓝牙功能的设备，并请求与每台设备相关的某些信息。此过程有时也被称为发现、查询或扫描。但是，只有在当下接受信息请求时，附近区域的蓝牙设备才会通过启用可检测性响应发现请求。如果设备已启用可检测性，它会通过共享一些信息（例如设备的名称、类及其唯一的 MAC 地址）来响应发现请求。借助此类信息，执行发现过程的设备可选择发起对已检测到设备的连接。

在首次与远程设备建立连接后，系统会自动向用户显示配对请求。当设备完成配对后，系统会保存关于该设备的基本信息（例如设备的名称、类和 MAC 地址），并且可使用 Bluetooth API 读取这些信息。借助远程设备的已知 MAC 地址，你可以随时向其发起连接，而无需执行发现操作（假定该设备仍处于有效范围内）。

请注意，被配对与被连接之间存在区别：

• 被配对是指两台设备知晓彼此的存在，具有可用于身份验证的共享链路密钥，并且能够与彼此建立加密连接。
• 被连接是指设备当前共享一个 RFCOMM 通道，并且能够向彼此传输数据。当前的 Android Bluetooth API 要求规定，只有先对设备进行配对，然后才能建立 RFCOMM 连接。在使用 Bluetooth API 发起加密连接时，系统会自动执行配对。

以下部分介绍如何查找已配对的设备，或使用设备发现功能来发现新设备。

注意：Android 设备默认处于不可检测到状态。用户可通过系统设置将设备设为在有限的时间内处于可检测到状态，或者，应用可请求用户在不离开应用的同时启用可检测性。

查询已配对设备

在执行设备发现之前，必须查询已配对的设备集，以了解所需的设备是否处于已检测到状态。为此，请调用 getBondedDevices()。此方法会返回一组表示已配对设备的 BluetoothDevice 对象。例如，可以查询所有已配对设备，并获取每台设备的名称和 MAC 地址，如以下代码段所示：

Set<BluetoothDevice> pairedDevices = bluetoothAdapter.getBondedDevices();

if (pairedDevices.size() > 0) {
    // There are paired devices. Get the name and address of each paired device.
    for (BluetoothDevice device : pairedDevices) {
        String deviceName = device.getName();
        String deviceHardwareAddress = device.getAddress(); // MAC address
    }
}

注意：执行设备发现将消耗蓝牙适配器的大量资源。在找到要连接的设备后，请务必使用 cancelDiscovery() 停止发现，然后再尝试连接。此外，不应在连接到设备的情况下执行设备发现，因为发现过程会大幅减少可供任何现有连接使用的带宽。

发现设备

如要开始发现设备，只需调用 startDiscovery()。该进程为异步操作，并且会返回一个布尔值，指示发现进程是否已成功启动。发现进程通常包含约 12 秒钟的查询扫描，随后会对发现的每台设备进行页面扫描，以检索其蓝牙名称。

应用必须针对 ACTION_FOUND Intent 注册一个 BroadcastReceiver，以便接收每台发现的设备的相关信息。系统会为每台设备广播此 Intent。Intent 包含额外字段 EXTRA_DEVICE 和 EXTRA_CLASS，二者又分别包含 BluetoothDevice 和 BluetoothClass。以下代码段展示如何在发现设备时通过注册来处理广播：

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    ...

    // Register for broadcasts when a device is discovered.
    IntentFilter filter = new IntentFilter(BluetoothDevice.ACTION_FOUND);
    registerReceiver(receiver, filter);

	Button btnSearch = findViewById(R.id.btn_search);
    btnSearch.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
        @Override
        public void onClick(View v) {
            //开始搜索
        	bluetoothAdapter.startDiscovery();
        }
    });
}

// Create a BroadcastReceiver for ACTION_FOUND.
private final BroadcastReceiver receiver = new BroadcastReceiver() {
    public void onReceive(Context context, Intent intent) {
        String action = intent.getAction();
        if (BluetoothDevice.ACTION_FOUND.equals(action)) {
            // Discovery has found a device. Get the BluetoothDevice
            // object and its info from the Intent.
            BluetoothDevice device = intent.getParcelableExtra(BluetoothDevice.EXTRA_DEVICE);
            String deviceName = device.getName();
            String deviceHardwareAddress = device.getAddress(); // MAC address
        }
    }
};

@Override
protected void onDestroy() {
    super.onDestroy();
    ...

    // Don't forget to unregister the ACTION_FOUND receiver.
    unregisterReceiver(receiver);
}

启用可检测性

如果希望将本地设备设为可被其他设备检测到，请使用 ACTION_REQUEST_DISCOVERABLE Intent 调用 startActivityForResult(Intent, int)。这样便可发出启用系统可检测到模式的请求，从而无需导航至设置应用，避免暂停使用你的应用。默认情况下，设备处于可检测到模式的时间为 120 秒（2 分钟）。通过添加 EXTRA_DISCOVERABLE_DURATION Extra 属性，你可以定义不同的持续时间，最高可达 3600 秒（1 小时）。

以下代码段将设备处于可检测到模式的时间设置为 5 分钟（300 秒）：

Intent discoverableIntent =
        new Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_DISCOVERABLE);
discoverableIntent.putExtra(BluetoothAdapter.EXTRA_DISCOVERABLE_DURATION, 300);
startActivity(discoverableIntent);

如图所示，系统将显示对话框，请求用户允许将设备设为可检测到模式。如果用户响应“Yes”，则设备会变为可检测到模式，并在指定时间内保持该模式。然后，你的 Activity 将会收到对 onActivityResult() 回调的调用，其结果代码等于设备可检测到的持续时间。如果用户响应“No”或出现错误，则结果代码为 RESULT_CANCELED。

注意：如果尚未在设备上启用蓝牙，则启用设备可检测性会自动启用蓝牙。

设备将在分配的时间内以静默方式保持可检测到模式。如果希望在可检测到模式发生变化时收到通知，则可以为 ACTION_SCAN_MODE_CHANGED Intent 注册 BroadcastReceiver。此 Intent 将包含额外字段 EXTRA_SCAN_MODE 和 EXTRA_PREVIOUS_SCAN_MODE，二者分别提供新的和旧的扫描模式。每个 Extra 属性可能拥有以下值：

• SCAN_MODE_CONNECTABLE_DISCOVERABLE：设备处于可检测到模式。
• SCAN_MODE_CONNECTABLE：设备未处于可检测到模式，但仍能收到连接。
• SCAN_MODE_NONE：设备未处于可检测到模式，且无法收到连接。