2019-06-13发表2020-02-24更新Embedded44 分钟读完 (大约6542个字)0次访问

Android 物联网应用开发实例

Android 可以采用 Kotlin、Java、C++ 语言编写应用程序，Android SDK 会将这些代码连同相应的数据和资源文件编译为 Android 软件包，即一个带有.apk后缀的归档文件，也就是 Android 应用程序的安装文件。本质上 Android 系统是一种多用户的 Linux 系统，每个应用程序都运行在独立的 Linux 用户 ID 和进程之下，从而为每个 Android 应用都提供了独立的安全沙盒，体现了最小权限的设计原则。

鉴于 Google 官方提供了完善的文档，本文并不过多过深的涉及 Android SDK 开发的具体知识细节，仅会在简单介绍 Android 开发当中的一些基本概念之后，着重分析经典/低功耗蓝牙、NFC、WIFI、指纹识别、5G 等硬件外设的通信协议概念以及相应的实现步骤，并且展示一些比较典型的应用场景与示例代码，从而为读者在进行物联网相关项目的开发时，在移动设备应用控制端提供即有的现成经验。

Hello Android

打开 Android Studio，鼠标点击【+ Start a new Android Studio project】选项：

在 Create New Project 窗口当中，选择【Empty Activity】，然后点击【Next】：

在 Configure your project 窗口当中，填写如下信息：

经过上述步骤新建的 Hello Android 项目下面有如下 4 个比较重要的源文件：

MainActivity.java

app > java > com.example.myfirstapp > MainActivity，主 Activity 是应用程序的入口点，程序运行时会首先启动该 Activity 的实例并且加载其对应的布局。

package com.example.helloandroid;

import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity;

import android.os.Bundle;

public class MainActivity extends AppCompatActivity {

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
    }
}

activity_main.xml

app > res > layout > activity_main.xml，用于定义主 Activity 的 XML 界面布局文件。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<androidx.constraintlayout.widget.ConstraintLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:app="http://schemas.android.com/apk/res-auto"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    tools:context=".MainActivity">

    <TextView
        android:layout_width="wrap_content"
        android:layout_height="wrap_content"
        android:text="Hello World!"
        app:layout_constraintBottom_toBottomOf="parent"
        app:layout_constraintLeft_toLeftOf="parent"
        app:layout_constraintRight_toRightOf="parent"
        app:layout_constraintTop_toTopOf="parent" />

</androidx.constraintlayout.widget.ConstraintLayout>

AndroidManifest.xml

工程清单文件app > manifests > AndroidManifest.xml，用于描述应用程序的基本特性，定义应用程序所使用到的组件。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<manifest xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    package="com.example.helloandroid">

    <application
        android:allowBackup="true"
        android:icon="@mipmap/ic_launcher"
        android:label="@string/app_name"
        android:roundIcon="@mipmap/ic_launcher_round"
        android:supportsRtl="true"
        android:theme="@style/AppTheme">
        <activity android:name=".MainActivity">
            <intent-filter>
                <action android:name="android.intent.action.MAIN" />

                <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />
            </intent-filter>
        </activity>
    </application>

</manifest>

build.gradle

Gradle Scripts > build.gradle 存在 2 个同名文件，分别针对项目Project: Hello_Android和模块Module: app，Android 应用的每个模块都拥有各自的build.gradle文件，本项目当前仅拥有app一个模块。

build.gradle (Project: Hello_Android)

// Top-level build file where you can add configuration options common to all sub-projects/modules.
buildscript {
    repositories {
        google()
        jcenter()
    }
    dependencies {
        classpath "com.android.tools.build:gradle:4.0.0"

        // NOTE: Do not place your application dependencies here; they belong
        // in the individual module build.gradle files
    }
}

allprojects {
    repositories {
        google()
        jcenter()
    }
}

task clean(type: Delete) {
    delete rootProject.buildDir
}

build.gradle (Module: app)

apply plugin: 'com.android.application'

android {
    compileSdkVersion 29
    buildToolsVersion "29.0.3"

    defaultConfig {
        applicationId "com.example.helloandroid"
        minSdkVersion 28
        targetSdkVersion 29
        versionCode 1
        versionName "1.0"

        testInstrumentationRunner "androidx.test.runner.AndroidJUnitRunner"
    }

    buildTypes {
        release {
            minifyEnabled false
            proguardFiles getDefaultProguardFile('proguard-android-optimize.txt'), 'proguard-rules.pro'
        }
    }
}

dependencies {
    implementation fileTree(dir: "libs", include: ["*.jar"])
    implementation 'androidx.appcompat:appcompat:1.1.0'
    implementation 'androidx.constraintlayout:constraintlayout:1.1.3'
    testImplementation 'junit:junit:4.12'
    androidTestImplementation 'androidx.test.ext:junit:1.1.1'
    androidTestImplementation 'androidx.test.espresso:espresso-core:3.2.0'

}

核心概念

基本组件

Android 应用组件拥有活动Activity、服务Service、广播接收器BroadcastReceiver、内容提供器ContentProvider共 4 种基本类型：

活动Activity：是用户交互的入口点，表示的是拥有界面的单个屏幕，通过继承Activity类来实现；
服务Service：表示一种运行在后台的组件，并不会提供界面，用于执行长时间运行的操作或者为其它进程执行任务，通过继承Service类来实现；
广播接收器BroadcastReceiver：Android 借助该组件向应用传递事件，从而允许应用响应系统范围的广播通知。虽然广播接收器不会显示界面，但是可以创建状态栏通知以提醒用户，通过继承BroadcastReceiver类实现；
内容提供器ContentProvider：用于管理共享的应用数据，可以将这些数据存储在文件系统、SQLite 数据库、网络或者应用可访问的其它存储位置。其它应用则可以通过内容提供器查询、修改数据，通过继承ContentProvider类实现；

组件启动

上述 4 种组件类型当中，Activity、Service、BroadcastReceiver三种均可以通过异步消息Intent进行启动，Intent会在运行时将各个组件绑定在一起，因此可以将Intent视为组件间操作的纽带。Intent通过Intent对象进行创建，该对象可以通过定义消息来启动特定组件(显式)或者组件类型(隐式)。

使用Intent可以启动Activity、Service、BroadcastReceiver组件，我们即可以在Intent使用类名显式声明目标组件，也可以使用隐式的Intent来描述所要执行的操作类型与待操作数据。如果当前存在多个可执行Intent描述操作的组件，则由用户通过过滤器选择具体使用哪一个。

对于Activity和Service，Intent会定义所要执行的操作，并且可以指定待操作数据的URI，以及当前正在启动组件所需的信息。对于BroadcastReceiver，Intent仅会定义当前等待广播的通知信息。而ContentProvider并非由Intent启动，它只会在成为内容解析器ContentResolver的请求目标时才会启动。

启动Activity，如果需要让Activity返回结果，可以向startActivity()或者startActivityForResult()传递Intent，或者为其安排其它任务；
通过向startService()传递Intent启动Service，或者可以向bindService()传递Intent来绑定到该服务；
发起广播，可以向sendBroadcast()、sendOrderedBroadcast()、sendStickyBroadcast()等方法传递Intent；
为ContentProvider提供查询服务，可以在ContentResolver上调用query()；

工程清单文件

Android 系统启动应用组件之前，必须通过读取工程清单文件AndroidManifest.xml确认组件存在，因此必须在该文件中声明所有组件，且该文件必须位于工程的根目录。除此之外，清单文件还拥有如下的用途：

声明应用所需的权限，例如：互联网访问权限或者联系人的读取权限；
声明应用所需的最低 API 级别；
声明应用所需的软硬件功能，例如：相机、蓝牙、多点触摸屏幕；
声明应用链接的 API 库，例如：Google 地图库；

下面代码中，<application>元素的android:icon属性用于标识应用的图标，<activity>元素的android:name属性指定了对应Activity子类的完整类名，android:label属性指定用于Activity的用户可见标签字符串。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<manifest ... >
    <application android:icon="@drawable/app_icon.png" ... >
        <activity android:name="com.example.project.ExampleActivity" android:label="@string/example_label" ... >
        </activity>
        ... ... ...
    </application>
</manifest>

活动Activity、服务Service、广播接收器BroadcastReceiver、内容提供器ContentProvider分别对应AndroidManifest.xml当中的<activity>、<service>、<receiver>、<provider>元素。如果没有在工程清单文件中提供这些内容，那么这些组件在系统运行时是不可见的，永远都不会得到执行。

组件 XML 声明

上述的Activity、Service、BroadcastReceiver组件都可以使用Intent进行启动，即可以通过在Intent中显式命名目标组件的类名来使用Intent，还可以使用隐式Intent来描述所要执行的操作类型和数据。通过隐式Intent，Android 可以在设备上查询并启动可以执行该操作的组件。如果存在多个组件可以执行Intent所描述的操作，则由开发人员选择具体使用哪个组件。

通过将接收到的Intent与设备上其它应用的AndroidManifest.xml工程清单文件上的Intent过滤器相比较，Android 系统就可以正确的查询出可以响应该Intent的组件。AndroidManifest.xml当中声明Activity时，可以添加<intent-filter>元素作为Activity的子元素，从而为该组件声明一个Intent过滤器。

例如，构建一个包含撰写新邮件Activity的电子邮件应用程序，可以通过声明Intent过滤器来响应名称为send的Intent来实现发送新邮件的目的：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<manifest ... >
    <application ... >
        <activity android:name="com.example.project.ComposeEmailActivity">
            <intent-filter>
                <action android:name="android.intent.action.SEND" />
                <data android:type="*/*" />
                <category android:name="android.intent.category.DEFAULT" />
            </intent-filter>
        </activity>
    </application>
</manifest>

如果设备上另一个应用创建包含有ACTION_SEND操作的Intent并将其传递给startActivity()，则系统就会启动该Activity完成邮件发送操作。

其它 XML 声明

Android 设备比较碎片化，并非所有设备都提供相同的特性与功能，为了防止将应用安装在缺少相关特性的设备上，必须在AndroidManifest.xml工程清单文件中声明设备与软件要求。Android 操作系统本身并不会读取其中的大部分声明，但是Google Play等应用商店会读取这些信息，从而便于用户搜索应用提供相应的过滤功能。

例如，如果当前设备的应用需要相机功能，并使用Android 2.1（API 级别 7）中引入的 API，则可以在AndroidManifest.xml中声明如下要求：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<manifest ... >
    <uses-feature android:name="android.hardware.camera.any" android:required="true" />
    <uses-sdk android:minSdkVersion="7" android:targetSdkVersion="19" />
    ...... ......
</manifest>

，没有相机且 Android 版本低于 2.1 的设备将无法从 Google Play 安装您的应用。不过，您可以声明您的应用使用相机，但并不要求必须使用。在此情况下，您的应用必须将 required 属性设置为 false，并在运行时检查设备是否拥有相机，然后根据需要停用任何相机功能。

应用资源

Android 应用当中的图片、音频等资源，Android SDK 都会为其定义唯一的整型ID，在工程当中可以利用该ID引用这些资源。例如，SDK 会为工程res/drawable/目录下的logo.png图像文件生成名为R.drawable.logo的整型资源 ID，然后在代码中就可以通过该 ID 引用图像。

通过代码与资源的分离，可以方便的为不同设备提供对应的备用资源，Android 支持许多不同的备用资源限定符。限定符是资源目录名称中加入的短字符串，用于定义这些资源适用的设备配置。例如：根据设屏幕方向与尺寸为Activity创建不同的布局，当需要更换布局时，可以对每个布局的目录名称采用限定符，这样系统就会根据当前设备的水平和垂直方向自动应用对应的布局。

经典蓝牙

传统蓝牙适用于较为耗电的操作，可用于 Android 设备之间数据流的传输等场景。Android SDK 提供的 Bluetooth API 可以完成蓝牙通信的 4 大任务：设置蓝牙、查找区域内的配对设备或者可用设备、连接设备、在设备之间传输数据。

蓝牙设备之间进行数据传输之前，首先必须通过配对形成通信通道，即将其中一台设备设置为可检测状态，另一台设备通过搜索发现该设备，两个设备配对期间会交换并且缓存安全密钥，以供下次连接使用。配对完成以后，两台设备即可开始进行数据传输。会话完成以后，两台设备仍将维持绑定状态，未来如果需要再次打开连接会话，则需要两个设备在有效通信距离内均未移除绑定，即可自动完成连接。

权限

Android 应用中使用蓝牙功能，必须在工程清单文件AndroidManifest.xml声明如下 3 个权限：

BLUETOOTH权限：需要该权限才能执行蓝牙通信任务；
BLUETOOTH_ADMIN权限：用于启动设备发现或者操作设备的蓝牙设置；
ACCESS_FINE_LOCATION权限：由于蓝牙扫描可用于收集用户位置信息，此类信息通常来自用户设备或者各种外设蓝牙信标；

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

  <!-- 针对 Android 9 或者更低的版本，可以声明为 ACCESS_COARSE_LOCATION 代替 -->
  <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION" />
  ... ... ...
</manifest>

蓝牙 Profile

蓝牙 Profile 是适用于蓝牙设备之间不同应用场景的一系列协议栈，Android 的蓝牙 API 为如下 Profile 提供了实现：

蓝牙耳机：提供BluetoothHeadset类控制蓝牙耳机服务代理；
蓝牙立体声音频传输：提供BluetoothA2dp类控制蓝牙 A2DP 服务代理；
健康设备：提供 Bluetooth Health API 控制蓝牙健康设备，包含有BluetoothHealth、BluetoothHealthCallback、BluetoothHealthAppConfiguration类；

蓝牙 Profile 的基本使用步骤如下所示：

获取默认适配器；
设置BluetoothProfile.ServiceListener监听BluetoothProfile客户端，在其连接或者断开服务时向其发送通知；
使用getProfileProxy()与 Profile 关联的设备对象建立连接；
通过onServiceConnected()获取 Profile 代理对象的句柄；
获得 Profile 代理对象后，可以监视连接状态，并执行与其相关的其它操作；

下面的示例代码，Profile 的代理对象是 1 个用于控制耳机的BluetoothHeadset实例：

BluetoothHeadset bluetoothHeadset;

/* 获取默认适配器 */
BluetoothAdapter bluetoothAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter();

private BluetoothProfile.ServiceListener profileListener = new BluetoothProfile.ServiceListener() {
    public void onServiceConnected(int profile, BluetoothProfile proxy) {
        if (profile == BluetoothProfile.HEADSET) {
            bluetoothHeadset = (BluetoothHeadset) proxy;
        }
    }
    public void onServiceDisconnected(int profile) {
        if (profile == BluetoothProfile.HEADSET) {
            bluetoothHeadset = null;
        }
    }
};

/* 建立到代理的连接 */
bluetoothAdapter.getProfileProxy(context, profileListener, BluetoothProfile.HEADSET);

/* 调用蓝牙耳机呼叫功能 */

/* 使用后关闭代理连接  */
bluetoothAdapter.closeProfileProxy(bluetoothHeadset);

设置蓝牙

如果当前 Android 设备不支持蓝牙，则应该停用应用的蓝牙功能；如果设备支持蓝牙，但是已经停用该功能，则应在不离开应用的同时启用蓝牙。

所有蓝牙相关的Activity都需要使用BluetoothAdapter（代表当前设备的蓝牙适配器），通过调用静态的getDefaultAdapter()方法可以获取BluetoothAdapter对象，如果该方法返回null，则表示设备不支持蓝牙。

BluetoothAdapter bluetoothAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter();
if (bluetoothAdapter == null) {
    // 当设备不支持蓝牙时
}

接下来需要调用isEnabled()判断蓝牙是否启用，该方法返回false表示蓝牙处于停用状态，那么调用startActivityForResult()可以启用蓝牙，并且传入ACTION_REQUEST_ENABLE作为 Intent 参数向系统设置请求启用蓝牙。

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

此时系统显示【请求用户允许启用蓝牙】的对话框，如果选择【Yes】就会启用蓝牙，完成后焦点将会返回应用。

传递给startActivityForResult()的REQUEST_ENABLE_BT常量为局部定义的正整数，Android 系统会将该常量回传至onActivityResult()的requestCode参数。成功启用蓝牙以后，Activity 就会在onActivityResult()回调中接收到RESULT_OK结果代码，如果蓝牙启动失败，则返回的结果代码为RESULT_CANCELED。

注意：除此之外，每当系统蓝牙状态发生变化时，系统都会广播 ACTION_STATE_CHANGED 这个 Intent。该广播包含EXTRA_STATE（目前的蓝牙状态）和EXTRA_PREVIOUS_STATE（之前的蓝牙状态）两个额外字段。这些额外字段的取值包含STATE_TURNING_ON、STATE_ON、STATE_TURNING_OFF、STATE_OFF。

查找设备

BluetoothAdapter还可用于扫描附近可被发现的蓝牙设备，这些设备会共享名称、类型、MAC 地址来响应扫描请求。当扫描设备与可被发现设备建立连接以后，Android 系统就会自动向用户显示配对请求。完成配对以后，Android 系统会保存该设备的名称、类型、MAC 地址，借助这些设备的 MAC 地址，可以随时向其发起连接，而无需再次执行发现操作。

调用BluetoothAdapter提供的getBondedDevices()，可以返回一组表示已经配对设备的BluetoothDevice对象，进而可以查询每台设备的名称和 MAC 地址。

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

if (pairedDevices.size() > 0) {
    for (BluetoothDevice device : pairedDevices) {
        String deviceName = device.getName();                // 获取设备名称
        String deviceHardwareAddress = device.getAddress();  // 获取 MAC 地址
    }
}

注意：调用startDiscovery()可以发现附近的蓝牙设备（12 秒），该操作为异步的进程，最后返回一个用于标示发现进程是否成功启动的布尔值。

Android 系统会为每台设备广播ACTION_FOUND这个 Intent，因此必须为其注册一个BroadcastReceiver，以便接收每台被发现设备的相关信息。该 Intent 包含EXTRA_DEVICE（包含BluetoothDevice类）和EXTRA_CLASS（包含BluetoothClass类）两个额外字段。下面代码段展示了发现设备时，如何处理ACTION_FOUND广播：

@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
    ...
    /* 当设备被发现时，将其注册到广播 */
    IntentFilter filter = new IntentFilter(BluetoothDevice.ACTION_FOUND);
    registerReceiver(receiver, filter);
}

/* 为 ACTION_FOUND 建立一个 BroadcastReceiver */
private final BroadcastReceiver receiver = new BroadcastReceiver() {
    public void onReceive(Context context, Intent intent) {
        String action = intent.getAction();
        if (BluetoothDevice.ACTION_FOUND.equals(action)) {
            /* 发现设备后就从 Intent 中获取蓝牙设备对象及其信息 */
            BluetoothDevice device = intent.getParcelableExtra(BluetoothDevice.EXTRA_DEVICE);
            String deviceName = device.getName();                // 获取设备名称
            String deviceHardwareAddress = device.getAddress();  // 获取 MAC 地址
        }
    }
};

@Override
protected void onDestroy() {
    super.onDestroy();
    ...
    /* 不要忘记取消 ACTION_FOUND 接收器的注册 */
    unregisterReceiver(receiver);
}

使用ACTION_REQUEST_DISCOVERABLE这个 Intent 调用startActivityForResult(Intent, int)方法，可以将本机设备设置为可检测状态，这样可以避免进入到设置界面进行相关操作。Android 设备默认处于可检测模式的时间为120秒，通过设置EXTRA_DISCOVERABLE_DURATION这个额外属性定义持续时间，最高设置达3600秒。下面示例将 Android 设备的蓝牙可被检测时间设置为300秒：

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

此时 Android 系统会显示【请求用户允许将设备设为可检测模式】对话框，如果用户选择【Yes】，则设备进入可检测模式，并在指定时间内保持该模式。然后 Activity 将会执行onActivityResult()回调函数。如果用户选择【No】则结果代码为RESULT_CANCELED。

如果希望设备检测状态发生变化时接收通知，则可以考虑为ACTION_SCAN_MODE_CHANGED这个 Intent 注册BroadcastReceiver。该Intent包含EXTRA_SCAN_MODE和EXTRA_PREVIOUS_SCAN_MODE两个额外字段，每个属性可以包含这些值：SCAN_MODE_CONNECTABLE_DISCOVERABLE（设备处于可检测模式）、SCAN_MODE_CONNECTABLE（设备未处于可检测模式，但是仍然能够接收连接）、SCAN_MODE_NONE（设备未处于可检测模式，并且无法接收到连接）。

连接设备

两台连接的设备必须分别同时实现服务端（开放服务器 Socket 服务）和客户端（使用服务器设备的 MAC 地址发起连接），当打开设备之间连接的 RFCOMM 通道以后，通过BluetoothSocket即可完成双向的流式数据传输。

服务端

服务端设备需要保持开放的BluetoothServerSocket监听听传入的连接请求，并在接受到请求后提供已连接的BluetoothSocket（即从BluetoothServerSocket获取BluetoothSocket）。设置 Socket 服务并接受连接，需要依次实现如下步骤：

调用listenUsingRfcommWithServiceRecord(String, UUID)获取BluetoothServerSocket。其中参数String是服务的可识别名称，参数UUID是 128 位的通用唯一标识符，用于对应用的蓝牙服务进行唯一化标识；这 2 个参数都会被写入新服务发现协议（SDP）的数据库。
调用accept()监听连接请求，该函数为阻塞调用，当服务器接受连接或者发生异常，该调用就会中断返回。仅当客户端发送包含UUID的连接请求，且该UUID与服务端注册的UUID匹配时，服务端才会接受连接。连接成功以后，accept()返回已经连接的 BluetoothSocket；
调用close()关闭连接，释放服务端 Socket 及其占用的资源，但是并不会关闭accept()返回的已连接BluetoothSocket。RFCOMM 只允许每个通道存在 1 个已连接客户端，因此服务端接收到已连接的 Socket 之后，就可以立刻在BluetoothServerSocket上调用close()；

private class AcceptThread extends Thread {
    private final BluetoothServerSocket mmServerSocket;

    public AcceptThread() {
        /* 由于 mmServerSocket 是 final 的，所以使用一个稍后分配给 mmServerSocket 的临时对象 */
        BluetoothServerSocket tmp = null;
        try {
            /* MY_UUID 是应用的 UUID 字符串, 客户端需要使用同样的编码 */
            tmp = bluetoothAdapter.listenUsingRfcommWithServiceRecord(NAME, MY_UUID);
        } catch (IOException e) {
            Log.e(TAG, "Socket's listen() method failed", e);
        }
        mmServerSocket = tmp;
    }

    public void run() {
        BluetoothSocket socket = null;
        /* 继续监听，直至出现异常返回套接字为止 */
        while (true) {
            try {
                socket = mmServerSocket.accept();
            } catch (IOException e) {
                Log.e(TAG, "Socket's accept() method failed", e);
                break;
            }

            if (socket != null) {
                /* 在单独的线程中接收 1 个连接 */
                manageMyConnectedSocket(socket);
                mmServerSocket.close();
                break;
            }
        }
    }

    /* 关闭连接，结束线程 */
    public void cancel() {
        try {
            mmServerSocket.close();
        } catch (IOException e) {
            Log.e(TAG, "Could not close the connect socket", e);
        }
    }
}

注意：BluetoothServerSocket和BluetoothSocket中的所有方法都是线程安全的方法。由于accept()是阻塞调用，因此不能在主 Activity 界面线程执行该调用，通常需要在一个新的线程中完成所有涉及BluetoothServerSocket或者BluetoothSocket的工作。如果要取消accept()等被阻塞的调用，同样通过另一个线程，在BluetoothServerSocket或者BluetoothSocket上调用close()。

客户端

客户端必须首先获取表示该远程设备的BluetoothDevice对象，然后从中获取BluetoothSocket并且发起连接，基本步骤如下所示：

使用BluetoothDevice，通过调用createRfcommSocketToServiceRecord(UUID)获取BluetoothSocket。该方法会初始化BluetoothSocket对象，以用于客户端连接至BluetoothDevice。此处UUID必须与服务端listenUsingRfcommWithServiceRecord(String, UUID)中的UUID保持一致。
通过调用connect()发起连接，客户端调用该方法以后，Android 会在新服务发现协议（SDP）数据库中查找UUID匹配的远程服务，如果查找并且连接成功，就会共享 RFCOMM 通道，同时connect()方法将会返回。如果连接失败，或者connect()超时约 12 秒以后，则该方法将会引发IOException。connect()也是阻塞调用，因此需要在主 Activity 之外的线程中执行此连接操作。

private class ConnectThread extends Thread {
    private final BluetoothSocket mmSocket;
    private final BluetoothDevice mmDevice;

    public ConnectThread(BluetoothDevice device) {
        /* 由于 mmSocket 是 final 的，所以使用一个稍后分配给 mmSocket 的临时对象 */
        BluetoothSocket tmp = null;
        mmDevice = device;

        try {
            /* 通过 1 个 BluetoothSocket 连接指定的 BluetoothDevice */
            tmp = device.createRfcommSocketToServiceRecord(MY_UUID);
        } catch (IOException e) {
            Log.e(TAG, "Socket's create() method failed", e);
        }
        mmSocket = tmp;
    }

    public void run() {
        /* 取消发现，否则会降低连接速度 */
        bluetoothAdapter.cancelDiscovery();

        try {
            /* 通过 Socket 连接到远程设备，该调用会在连接成功或者抛出异常之前一直阻塞 */
            mmSocket.connect();
        } catch (IOException connectException) {
            /* 如果连接异常，则关闭 Socket 并且返回 */
            try {
                mmSocket.close();
            } catch (IOException closeException) {
                Log.e(TAG, "Could not close the client socket", closeException);
            }
            return;
        }

        /* 尝试连接成功，在单独的线程中执行与连接关联的工作 */
        manageMyConnectedSocket(mmSocket);
    }

    /* 关闭客户端 Socket 并且结束线程 */
    public void cancel() {
        try {
            mmSocket.close();
        } catch (IOException e) {
            Log.e(TAG, "Could not close the client socket", e);
        }
    }
}

数据读写

当成功连接多台设备以后，每台设备都会拥有已经完成连接的BluetoothSocket，接下来通过BluetoothSocket读写数据的步骤如下所示：

使用getInputStream()和getOutputStream()，分别获取通过 Socket 处理数据传输的InputStream和OutputStream类；
使用read(byte[])和write(byte[])读取或者写入数据流，由于这 2 个方法都属于阻塞调用，因此需要使用单独的线程来进行读写操作。

public class MyBluetoothService {
    private static final String TAG = "MY_APP_DEBUG_TAG";
    private Handler handler;  // 从服务端获取信息的处理器

    /* 定义在服务端与界面之间传输消息时使用的几个常量 */
    private interface MessageConstants {
        public static final int MESSAGE_READ = 0;
        public static final int MESSAGE_WRITE = 1;
        public static final int MESSAGE_TOAST = 2;

        // ... 根据需要添加其它消息类型
    }

    private class ConnectedThread extends Thread {
        private final BluetoothSocket mmSocket;
        private final InputStream mmInStream;
        private final OutputStream mmOutStream;
        private byte[] mmBuffer;   // 用于存储数据流

        public ConnectedThread(BluetoothSocket socket) {
            mmSocket = socket;
            InputStream tmpIn = null;
            OutputStream tmpOut = null;

            /* 获取输入输出流，由于数据流被声明为 final 类型，所以这里使用了临时对象 */
            try {
                tmpIn = socket.getInputStream();
            } catch (IOException e) {
                Log.e(TAG, "Error occurred when creating input stream", e);
            }
            try {
                tmpOut = socket.getOutputStream();
            } catch (IOException e) {
                Log.e(TAG, "Error occurred when creating output stream", e);
            }

            mmInStream = tmpIn;
            mmOutStream = tmpOut;
        }

        public void run() {
            mmBuffer = new byte[1024];
            int numBytes;   // 保存从 read() 返回的字节

            /* 继续监听 InputStream 输入流，直至出现异常 */
            while (true) {
                try {
                    numBytes = mmInStream.read(mmBuffer);                                                              // 从输入流 InputStream 读取数据
                    Message readMsg = handler.obtainMessage( MessageConstants.MESSAGE_READ, numBytes, -1, mmBuffer);   // 将获得的字节发送至界面 Activity
                    readMsg.sendToTarget();
                } catch (IOException e) {
                    Log.d(TAG, "Input stream was disconnected", e);
                    break;
                }
            }
        }

        /* 从主 Activity 调用该方法来将数据发送到服务端 */
        public void write(byte[] bytes) {
            try {
                mmOutStream.write(bytes);

                /* 与界面 Activity 共享发送的消息 */
                Message writtenMsg = handler.obtainMessage(MessageConstants.MESSAGE_WRITE, -1, -1, mmBuffer);
                writtenMsg.sendToTarget();
            } catch (IOException e) {
                Log.e(TAG, "Error occurred when sending data", e);

                /* 将失败消息发送给 Activity */
                Message writeErrorMsg = handler.obtainMessage(MessageConstants.MESSAGE_TOAST);
                Bundle bundle = new Bundle();
                bundle.putString("toast", "Couldn't send data to the other device");
                writeErrorMsg.setData(bundle);
                handler.sendMessage(writeErrorMsg);
            }
        }

        /* 从主 Activity 调用该方法以关闭连接 */
        public void cancel() {
            try {
                mmSocket.close();
            } catch (IOException e) {
                Log.e(TAG, "Could not close the connect socket", e);
            }
        }
    }
}

低功耗蓝牙

NFC

Android 物联网应用开发实例

http://www.uinio.com/Embedded/Android/

作者

Hank

发布于

2019-06-13

更新于

2020-02-24

许可协议

#Mobile

Android 物联网应用开发实例

Hello Android

MainActivity.java

activity_main.xml

AndroidManifest.xml

build.gradle

build.gradle (Project: Hello_Android)

build.gradle (Module: app)

核心概念

基本组件

组件启动

工程清单文件

组件 XML 声明

其它 XML 声明

应用资源

经典蓝牙

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低功耗蓝牙

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