在本系列之前的文章中，我们了解了 Bluetooth LE（低功耗蓝牙，后文简称为BLE）的一些背景并且构建了一个简单的Activity/Service模式的蓝牙低功耗框架。在今天的文章里，我们将更深入的探讨BLE的技术细节，并且实现BLE下的“设备发现”功能。
发现设备简单的说，是在蓝牙可见范围内搜索可用设备的过程。为了避免一开始就因为缺乏权限而无法实现搜索，首先我们需要在AndroidManifest中添加必要的权限。我们所需要添加的权限有android.permission.BLUETOOTH以及android.permission.BLUETOOTH_ADMIN。其中第一个权限是 Android使用蓝牙所必要的权限，而第二个则是一些蓝牙附加功能的权限，比如本次讨论的发现设备功能。
在我们开始一头钻入代码之前，有必要解释一下本文中的BleService是以状态机的形式运作的。BleService可以在不同的状态下执行不同的任务，所以我们从第一个状态——SCANNING开始切入。BleService会在收到一条名为MSG_START_SCAN的消息后进入这个状态。
private static class IncomingHandler extends Handler {
@Override
public void handleMessage(Message msg) {
BleService service = mService.get();
if (service != null) {
switch (msg.what) {
.
.
.
case MSG_START_SCAN:
service.startScan();
Log.d(TAG, "Start Scan");
break;
default:
super.handleMessage(msg);
}
}
}
}
然后是开始搜索的startScan()函数代码：
public class BleService extends Service implements
BluetoothAdapter.LeScanCallback {
private final Map mDevices =
new HashMap();
public enum State {
UNKNOWN,
IDLE,
SCANNING,
BLUETOOTH_OFF,
CONNECTING,
CONNECTED,
DISCONNECTING
}
private BluetoothAdapter mBluetooth = null;
private State mState = State.UNKNOWN;
.
.
.
private void startScan() {
mDevices.clear();
setState(State.SCANNING);
if (mBluetooth == null) {
BluetoothManager bluetoothMgr = (BluetoothManager)
getSystemService(BLUETOOTH_SERVICE);
mBluetooth = bluetoothMgr.getAdapter();
}
if (mBluetooth == null || !mBluetooth.isEnabled()) {
setState(State.BLUETOOTH_OFF);
} else {
mHandler.postDelayed(new Runnable() {
@Override
public void run() {
if (mState == State.SCANNING) {
mBluetooth.stopLeScan(
BleService.this);
setState(State.IDLE);
}
}
}, SCAN_PERIOD);
mBluetooth.startLeScan(this);
}
}
}
从代码中我们不难发现：首先，我们确认了蓝牙服务是否已经开启，如果检测到用户关闭了蓝牙服务，那么就需要去提示用户打开。这一过程的实现非常简单，只要先获取Android蓝牙系统服务BluetoothService的实例对象，然后从这个对象中我们又可以获取到代表蓝牙射频的BluetoothAdapter实例。注意这里需要做一下非空判断，接着可以通过这个Adapter实例的isEnabled()函数来判断蓝牙是否打开并且处于可用状态了。如果服务是不可用状态，那么我们需要定义一个恰当的状态，并且通知给所有监听了服务的客户端，以便于进一步的处理（本文中就是我们的 Activity)。
public class BleActivity extends Activity {
private final int ENABLE_BT = 1;
.
.
.
private void enableBluetooth() {
Intent enableBtIntent =
new Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE);
startActivityForResult(enableBtIntent, ENABLE_BT);
}
@Override
protected void onActivityResult(int requestCode,
int resultCode, Intent data) {
if(requestCode == ENABLE_BT) {
if(resultCode == RESULT_OK) {
//Bluetooth connected, we may continue
startScan();
} else {
//The user has elected not to turn on
//Bluetooth. There's nothing we can do
//without it, so let's finish().
finish();
}
} else {
super.onActivityResult(requestCode,
resultCode, data);
}
}
private void startScan() {
mRefreshItem.setEnabled(false);
mDeviceList.setDevices(this, null);
mDeviceList.setScanning(true);
Message msg = Message.obtain(null,
BleService.MSG_START_SCAN);
if (msg != null) {
try {
mService.send(msg);
} catch (RemoteException e) {
Log.w(TAG,
"Lost connection to service", e);
unbindService(mConnection);
}
}
}
}
服务端收到消息后，为了提醒用户打开蓝牙，Android系统专门为了这种情况提供了API。我们选择调用这一系统接口，从而保证在不同机型上有较好的原生用户体验。当然，我们也可以通过代码直接去打开蓝牙，但是更推荐的做法是主动去提示用户打开。这样做带来的另一个好处是非常简单的代码实现，我们只需要唤起一个特定的Activity去提示用户操作，而这个Intent Action已经在BluetoothAdapter中定义好了（参考上面代码的7-9行）。当用户操作完成后，我们就会在之前Activity的onActivityResult()方法中，收到处理完成后的消息。
不难发现，至此我们还没有做任何BLE特有的步骤，不过这一些步骤均是使用蓝牙服务所必要的。
之后就是扫描支持BLE的设备了。由于Android为此在BluetoothAdapter中封装了一个名为startLeScan()的方法，而该方法就是用来扫描设备的！所以我们只需要简单的调用该方法就可以开始扫描设备。另外，这一方法需要传入一个BluetoothAdapter.LeScanCallback实例来接受扫描中各种状态的回调。
public class BleService extends Service implements
BluetoothAdapter.LeScanCallback
.
.
.
private void startScan() {
mDevices.clear();
setState(State.SCANNING);
if (mBluetooth == null) {
BluetoothManager bluetoothMgr = (BluetoothManager)
getSystemService(BLUETOOTH_SERVICE);
mBluetooth = bluetoothMgr.getAdapter();
}
if (mBluetooth == null || !mBluetooth.isEnabled()) {
setState(State.BLUETOOTH_OFF);
} else {
mHandler.postDelayed(new Runnable() {
@Override
public void run() {
if (mState == State.SCANNING) {
mBluetooth.stopLeScan(
BleService.this);
setState(State.IDLE);
}
}
}, SCAN_PERIOD);
mBluetooth.startLeScan(this);
}
}
@Override
public void onLeScan(final BluetoothDevice device,
int rssi, byte[] scanRecord) {
if (device != null && !mDevices.containsValue(device) &&
device.getName() != null &&
device.getName().equals("SensorTag")) {
mDevices.put(device.getAddress(), device);
Message msg = Message.obtain(null,
MSG_DEVICE_FOUND);
if (msg != null) {
Bundle bundle = new Bundle();
String[] addresses = mDevices.keySet()
.toArray(new String[mDevices.size()]);
bundle.putStringArray(KEY_MAC_ADDRESSES,
addresses);
msg.setData(bundle);
sendMessage(msg);
}
Log.d(TAG, "Added " + device.getName() + ": " +
device.getAddress());
}
}
}
切记，startLeScan()（注：原文说是onStartLeScan(),不过Android中并没有这个函数，从上下文意思看应该指startleScan()）仅仅只是发起了搜索过程，所以我们必须要记得去停止搜索。在生产使用中，基于不同的需求，一般尽量在找到设备后尽快停止搜索，不过在本文的例子中，我们会通过postDelayed()去定时调用stopLeScan()来停止服务。
在搜索过程中，每次蓝牙Adapter收到任何来自BLE设备的广播信息都会调用BluetoothAdapter.LeScanCallback中的onLeScan()回调。由于在广播模式下的BLE设备会每秒发送10条广播信息，因此在搜索过程中我们要仔细过滤这些冗余信息，保证程序只处理新设备发来的消息。为了达到这个目的，这里通过已发现设备的MAC地址（使用MAC地址在后续会带来一些方便）在onLeScan()中去重，然后把信息保存到一个Map中去。
除了过滤冗余，我们也需要过滤掉那些我们并不关心的设备。通常我们会通过设备的一些特征信息来筛选（后续文章中会详细讲述），不过 SensorTag documentation 建议对于基于 SensorTag 开发的设备我们只需要简单的去匹配设备名为“SensorTag”的设备就可以，本文就选择了这个方式。
每当我们发现一个符合条件的新设备，我们便把这个设备添加到Map中去，同时也把所有已发现设备的MAC地址打包成一个String数组通过MSG_DEVICE_FOUND消息发送给Activity。
值得注意的是虽然我们服务中的操作都是在UI线程中执行的，但我们并不需要去担心这会导致UI线程的阻塞。启动BLE搜索的调用是异步执行的，并且会启用一个后台Task来回调onLeScan()。因此，只要我们保证没有在onLeScan()中进行计算密集型的任务，那么是不需要担心这个后台Task会带来任何阻塞的问题。
本文中的Activity也是以状态机的形式来执行，该Activity会根据BleService的状态去刷新改变UI。上方的刷新菜单就是根据BleService是否处于SCANNING状态来切换可用/不可用状态，同时该状态也会使Activity切换到展示已发现设备列表的fragment。 无论何时Activity一收到MSG_DEVICE_FOUND消息就会去刷新已发现设备列表的界面。由于这和BLE并无太大关系，这部分UI刷新的代码文中就不展开说明了，有兴趣的同学可以点击 这里 来访问详细代码。
现在我们已经可以通过这个demo来发现周围处于广播模式的BLE设备，并且在列表中看到这些设备。
至此，我们完成了基本的“发现设备”功能,之后我们要做的是去连接上其中一个我们发现的设备，这部分会在下一篇文章中讲述。
本文的源码可以在这里下载。