Android低功耗藍牙(BLE)開發的一點感受

最近一段時間，因為產品的需要我做了一個基於低功耗藍牙設備的Android應用，其中碰到了一些困難，使我深深體會到Android開發的難處：不同品牌，不同型號和不同版本之間的差異使得Android應用適配成為一個痛點，尤其是跟硬件相關的，每個廠商在實現Android API的時候，或多或少都會有些差別。這些區別，有些是明顯的Bug，有些則是對API理解的差異造成的。

我的開發是基於Android 4.3+ 標准BLE API。Android 4.3之前廠商自己實現的API不在討論之列。Android 5.0對BLE API進行了改進，但由於基於Android 5.0的智能設備還沒有普及，所以我也沒有針對Android 5.0進行適配。希望新的API實現可以不僅僅是語義上的統一，在這背后的行為上也應該是一致的，

在這里我分享一些在Android BLE開發過程中遇到的奇怪的事，希望后來者不要走我走過的彎路......

命令執行的順序

機型 － 紅米 1S， Android 4.4.2   / 華為 榮耀6， Android 4.4.2

在BLE設備連接並且做完Service Discovery之后，下一步要做的就是讀寫設備的Characteristic了，通常在連接后需要讀寫幾個Characteristic。因為我之前做過蘋果的開發，這些對BLE讀寫的命令都是異步，可以並發的，底層實現應該會有一個queue來緩存硬件沒有實際執行的命令。於是我想當然的就按照以前的做法實現了對Characteristic的讀寫，並且在紅米 1S上成功運行。可是當我用華為手機測試的時候出錯了，我要的數據沒有讀出來。Debug后發現底層報錯，在執行第二個命令時，出現了“有命令在執行中”的錯誤。請教了偉大的Stack Overflow后才知道，原來有些Android的實現是沒有底層的Command Queue的。我在應用層實現了一個簡單的Queue，只有當前一個BLE命令執行完成后才進行下一個命令的執行，華為手機的問題就解決了！當然在已經實現了Command Queue的手機上，新的方法也是沒有問題的。

所以，同樣是實現了Android API，不同的廠商對這背后行為的理解是不同的。如果Google能夠不僅對API的語義進行規范，同時也對其行為進行統一，那該多完美！

設備的搜索（Scan）

機型 － Samsung S3 Android 4.3 （機鋒ROM）

Android提供了兩個API做BLE設備的搜索，一個是帶Service UUID過濾，一個不帶過濾。我最初的實現選擇了帶UUID過濾的API，這樣效率應該會稍稍高一些吧。在紅米1S，華為榮耀6以及魅族MX2上都工作正常，可以搜索到我指定的設備。然而三星S3卻無法搜索到任何設備，我百思不得其解，只得再次求助Stack Overflow － 原來不是所有的設備都支持帶UUID過濾的設備搜索（怎么會這樣？）。我只好使用不帶UUID過濾的API了，然后在應用層通過設備名稱來過濾我想要的結果。這樣一切都好了...吧？

紅米1S的奇葩行為

機型 － 紅米 1S， Android 4.4.2

俗話說拆了東牆補西牆，用來形容Android開發再恰當不過了，好不容易為一款手機做完了改動，結果原來工作正常的機型卻又出了問題。上面為三星S3做過的改動就是一個例子：三星倒是OK了，可是原來一切安好的紅米1S卻收不到從設備發來的Notification了（讀寫Characteristic正常）。一開始我很抓狂，不知道為什么紅米突然就不工作了，Debug底層也沒有報錯。萬般無奈，只好一點點回退，最后終於發現問題出現在Scan設備的API使用上：如果我用不帶UUID過濾的API，紅米1S就無法收到從設備發來的Notification！多么奇葩的行為！在紅米上我可以搜尋到設備，可以連接，可以發現Service，可以讀寫Characteristic，卻單單無法收到Notification。當我改成帶Service UUID過濾的API后，一切就都好了！好吧，這個Bug一般人真的很難理解了，就交給小米去解決吧。

可是我該怎么辦呢？只有hack一下，判斷機型和版本號，使用不同的BLE Scan API了。太丑陋了！

三星的連接問題

機型 － Samsung Note 2， Android 4.3

三星手機是我做適配時出問題最多的機型了，可能的原因是三星在很早之前就支持了低功耗藍牙，並且在Android 4.3之前提供了它自己的BLE API。當Android 4.3標准BLE API出來之后，三星做了API的適配，但並不完美。由於條件所限，我們只測試了三星比較老的一些機型，感覺問題還是比較多的，最新的機型以及ROM版本應該會好很多（我們還沒有收到關於S5的問題報告）。除了上面講到的BLE Scan的問題，三星手機對BLE設備的連接也有比較特別的要求：（來自Stack Overflow）某些三星手機在進行BLE連接時，需要在UI thread里調用相應的API。我的應用場景是當手機搜索到設備后自動進行設備連接，在實際的使用中我發現即使是把connect device調用放在UI Thread里，三星手機也是經常不工作的。最后，我在連接設備之前加了一個延時，它就工作了。。。至於是怎么發現的就不啰嗦了，說多了都是淚啊。

Android的BLE API

安卓對於BLE的支持相比iOS來說確實差了許多：API是基於傳統Bluetooth API改進的，不支持BLE peripheral模式，在一些API的行為上沒有iOS友好，等等。Android 5.0對BLE API進行了重構，並且支持了BLE peripheral模式，希望會大大改善BLE在安卓系統上的體驗。

最后貼一段代碼，這是用來設置接收設備Notification的，如果不調用writeDescriptor那段代碼，notification就不工作。可是谷歌你就不能把它封裝在setCharacteristicNotification里么？這個坑不知道害了多少碼農啊。。。

 

/**
 * Enables or disables notification on a give characteristic.
 *
 * @param characteristic Characteristic to act on.
 * @param enabled If true, enable notification.  False otherwise.
 */
public boolean setCharacteristicNotification(BluetoothGattCharacteristic characteristic,
                                          boolean enabled) {
    if (mBluetoothAdapter == null || mBluetoothGatt == null) {
        Log.w(TAG, "BluetoothAdapter not initialized");
        return false;
    }

    mBluetoothGatt.setCharacteristicNotification(characteristic, enabled);

    if (enabled && CHARACT_UUID_BATT_LEVEL.equals(characteristic.getUuid().toString()))
    {
        Log.i(TAG, "setCharacteristicNotification");
        BluetoothGattDescriptor descriptor = characteristic.getDescriptor(
                UUID.fromString());
        descriptor.setValue("00002902-0000-1000-8000-00805f9b34fb");
        mBluetoothGatt.writeDescriptor(descriptor);
    }

    return true;
}