1.介绍

蓝牙是一种短距离的无线通信技术，可以实现固定设备、移动设备之间的数据交换。一般将蓝牙分为两大类，蓝牙3.0规范之前的版本称为传统蓝牙，蓝牙4.0规范之后的版本称为低功耗蓝牙，也就是常说的BLE（Bluetooth Low Energy）。

本文主要讲解的是Android设备与BLE设备之间的通信，Android 从4.3版本（API Level 18）开始支持BLE通信。

2.开发流程

看图说话：

首先要判断当前的Android设备是否支持蓝牙，如果支持则再判断当前蓝牙是否处于开启状态，如果未开启则发送广播通知系统开启蓝牙，蓝牙开启后开始搜索周围的蓝牙设备，注意搜索一定要设置超时处理，搜索到指定蓝牙设备后停止搜索任务。

此时可以以列表的形式供用户选择需要连接的设备，或者内部自动连接特定的设备，连接成功后，搜索此蓝牙设备提供的服务（特性、描述符的集合），搜索完成后设置一些对应的参数，即可与蓝牙设备进行通信了。

3.相关API

看下我们在开发过程中需要用到的一些API：

1.BluetoothAdapter

本地蓝牙适配器，用于一些蓝牙的基本操作，比如判断蓝牙是否开启、搜索蓝牙设备等。

2.BluetoothDevice

蓝牙设备对象，包含一些蓝牙设备的属性，比如设备名称、mac地址等。

3.BluetoothProfile

一个通用的蓝牙规范，设备之间按照这个规范来收发数据。

4.BluetoothGatt

蓝牙通用属性协议，定义了BLE通讯的基本规则，是BluetoothProfile的实现类，Gatt是Generic Attribute Profile的缩写，用于连接设备、搜索服务等操作。

5.BluetoothGattCallback

蓝牙设备连接成功后，用于回调一些操作的结果，必须连接成功后才会回调。

6.BluetoothGattService

蓝牙设备提供的服务，是蓝牙设备特征的集合。

7.BluetoothGattCharacteristic

蓝牙设备特征，是构建GATT服务的基本数据单元。

8.BluetoothGattDescriptor

蓝牙设备特征描述符，是对特征的额外描述。

4.代码实现

需用用到的权限：

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

Demo中把蓝牙的相关操作写在了Service中，这样即使应用退出也不会影响蓝牙的连接，在Service中通过广播的方式通知Activity做相应的处理，看下Service：

public class BleService extends Service {

    private final String TAG = BleService.class.getSimpleName();
    private BluetoothGatt mBluetoothGatt;

    // 蓝牙连接状态
    private int mConnectionState = 0;
    // 蓝牙连接已断开
    private final int STATE_DISCONNECTED = 0;
    // 蓝牙正在连接
    private final int STATE_CONNECTING = 1;
    // 蓝牙已连接
    private final int STATE_CONNECTED = 2;

    // 蓝牙已连接
    public final static String ACTION_GATT_CONNECTED = "com.yl.ble.ACTION_GATT_CONNECTED";
    // 蓝牙已断开
    public final static String ACTION_GATT_DISCONNECTED = "com.yl.ble.ACTION_GATT_DISCONNECTED";
    // 发现GATT服务
    public final static String ACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED = "com.yl.ble.ACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED";
    // 收到蓝牙数据
    public final static String ACTION_DATA_AVAILABLE = "com.yl.ble.ACTION_DATA_AVAILABLE";
    // 连接失败
    public final static String ACTION_CONNECTING_FAIL = "com.yl.ble.ACTION_CONNECTING_FAIL";
    // 蓝牙数据
    public final static String EXTRA_DATA = "com.yl.ble.EXTRA_DATA";

    // 服务标识
    private final UUID SERVICE_UUID = UUID.fromString("0000ace0-0000-1000-8000-00805f9b34fb");
    // 特征标识（读取数据）
    private final UUID CHARACTERISTIC_READ_UUID = UUID.fromString("0000ace0-0001-1000-8000-00805f9b34fb");
    // 特征标识（发送数据）
    private final UUID CHARACTERISTIC_WRITE_UUID = UUID.fromString("0000ace0-0003-1000-8000-00805f9b34fb");
    // 描述标识
    private final UUID DESCRIPTOR_UUID = UUID.fromString("00002902-0000-1000-8000-00805f9b34fb");

    // 服务相关
    private final IBinder mBinder = new LocalBinder();

    public class LocalBinder extends Binder {
        public BleService getService() {
            return BleService.this;
        }
    }

    @Override
    public IBinder onBind(Intent intent) {
        return mBinder;
    }

    @Override
    public boolean onUnbind(Intent intent) {
        release();
        return super.onUnbind(intent);
    }

    /**
     * 蓝牙操作回调
     * 蓝牙连接状态才会回调
     */
    private final BluetoothGattCallback mGattCallback = new BluetoothGattCallback() {
        @Override
        public void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState) {
            if (newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED) {
                // 蓝牙已连接
                mConnectionState = STATE_CONNECTED;
                sendBleBroadcast(ACTION_GATT_CONNECTED);
                // 搜索GATT服务
                mBluetoothGatt.discoverServices();

            } else if (newState == BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED) {
                // 蓝牙已断开连接
                mConnectionState = STATE_DISCONNECTED;
                sendBleBroadcast(ACTION_GATT_DISCONNECTED);
            }
        }

        @Override
        public void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) {
            // 发现GATT服务
            if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {
                setBleNotification();
            }
        }

        @Override
        public void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic) {
            // 收到数据
            sendBleBroadcast(ACTION_DATA_AVAILABLE, characteristic);
        }
    };

    /**
     * 发送通知
     *
     * @param action 广播Action
     */
    private void sendBleBroadcast(String action) {
        Intent intent = new Intent(action);
        sendBroadcast(intent);
    }

    /**
     * 发送通知
     *
     * @param action         广播Action
     * @param characteristic 数据
     */
    private void sendBleBroadcast(String action, BluetoothGattCharacteristic characteristic) {
        Intent intent = new Intent(action);
        if (CHARACTERISTIC_READ_UUID.equals(characteristic.getUuid())) {
            intent.putExtra(EXTRA_DATA, characteristic.getValue());
        }
        sendBroadcast(intent);
    }

    /**
     * 蓝牙连接
     *
     * @param bluetoothAdapter BluetoothAdapter
     * @param address          设备mac地址
     * @return true：成功 false：
     */
    public boolean connect(BluetoothAdapter bluetoothAdapter, String address) {
        if (bluetoothAdapter == null || TextUtils.isEmpty(address)) {
            return false;
        }

        BluetoothDevice device = bluetoothAdapter.getRemoteDevice(address);
        if (device == null) {
            return false;
        }
        mBluetoothGatt = device.connectGatt(this, false, mGattCallback);
        mConnectionState = STATE_CONNECTING;
        return true;
    }

    /**
     * 蓝牙断开连接
     */
    public void disconnect() {
        if (mBluetoothGatt == null) {
            return;
        }
        mBluetoothGatt.disconnect();
    }

    /**
     * 释放相关资源
     */
    public void release() {
        if (mBluetoothGatt == null) {
            return;
        }
        mBluetoothGatt.close();
        mBluetoothGatt = null;
    }

    /**
     * 设置蓝牙设备在数据改变时，通知App
     */
    public void setBleNotification() {
        if (mBluetoothGatt == null) {
            sendBleBroadcast(ACTION_CONNECTING_FAIL);
            return;
        }

        // 获取蓝牙设备的服务
        BluetoothGattService gattService = mBluetoothGatt.getService(SERVICE_UUID);
        if (gattService == null) {
            sendBleBroadcast(ACTION_CONNECTING_FAIL);
            return;
        }

        // 获取蓝牙设备的特征
        BluetoothGattCharacteristic gattCharacteristic = gattService.getCharacteristic(CHARACTERISTIC_READ_UUID);
        if (gattCharacteristic == null) {
            sendBleBroadcast(ACTION_CONNECTING_FAIL);
            return;
        }

        // 获取蓝牙设备特征的描述符
        BluetoothGattDescriptor descriptor = gattCharacteristic.getDescriptor(DESCRIPTOR_UUID);
        descriptor.setValue(BluetoothGattDescriptor.ENABLE_NOTIFICATION_VALUE);
        if (mBluetoothGatt.writeDescriptor(descriptor)) {
            // 蓝牙设备在数据改变时，通知App，App在收到数据后回调onCharacteristicChanged方法
            mBluetoothGatt.setCharacteristicNotification(gattCharacteristic, true);
        }
    }

    /**
     * 发送数据
     *
     * @param data 数据
     * @return true：发送成功 false：发送失败
     */
    public boolean sendData(byte[] data) {
        // 获取蓝牙设备的服务
        BluetoothGattService gattService = null;
        if (mBluetoothGatt != null) {
            gattService = mBluetoothGatt.getService(SERVICE_UUID);
        }
        if (gattService == null) {
            return false;
        }

        // 获取蓝牙设备的特征
        BluetoothGattCharacteristic gattCharacteristic = gattService.getCharacteristic(CHARACTERISTIC_WRITE_UUID);
        if (gattCharacteristic == null) {
            return false;
        }

        // 发送数据
        gattCharacteristic.setValue(data);
        return mBluetoothGatt.writeCharacteristic(gattCharacteristic);
    }
}

当蓝牙连接成功后，会回调BluetoothGattCallback中的onConnectionStateChange方法，但是此时还不能与蓝牙设备进行通信，还需要调用BluetoothGatt中的discoverServices方法搜索蓝牙设备提供的服务，也就是我们上文中提到的BluetoothGattService，搜索完成后会回调BluetoothGattCallback中的onServicesDiscovered方法，这时就轮到setBleNotification方法大显身手了。

首先通过一个UUID获取到蓝牙设备提供的服务（BluetoothGattService），这个UUID是由硬件程序定义的，开发的过程中看文档就可以了，获取到服务后，再通过一个UUID获取到蓝牙设备的特征（BluetoothGattCharacteristic），然后再获取设备特征的描述符（BluetoothGattDescriptor），设置在蓝牙设备数据改变时，主动通知App，此时回调BluetoothGattCallback中的onCharacteristicChanged方法，通过characteristic.getValue()可以获取到通知的数据。

在BluetoothGattCallback还有很多回调方法，都是与BluetoothGatt的操作相对应的，很好理解，在这里就不一一举例了。

到这里Service的逻辑就介绍完了，下面来看下在Activity中如何进行处理：

public class MainActivity extends AppCompatActivity implements View.OnClickListener {

    private final int REQUEST_ENABLE_BT = 1;
    private RecyclerView rvDeviceList;
    private Button btnScan;
    private BluetoothAdapter mBtAdapter;
    private BleService mBleService;
    private BroadcastReceiver mBleReceiver;
    private DeviceListAdapter mDeviceListAdapter;
    private List<BluetoothDevice> mBluetoothDeviceList;
    private List<String> mRssiList;

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

        rvDeviceList = findViewById(R.id.rv_device_list);
        btnScan = findViewById(R.id.btn_scan);
        btnScan.setOnClickListener(this);

        initBle();
        initData();
        registerBleReceiver();
    }

    /**
     * 初始化蓝牙
     */
    private void initBle() {
        mBtAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter();
        if (mBtAdapter == null) {
            Toast.makeText(this, "蓝牙不可用", Toast.LENGTH_LONG).show();
            return;
        }

        if (!mBtAdapter.isEnabled()) {
            Intent intent = new Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE);
            startActivityForResult(intent, REQUEST_ENABLE_BT);
            return;
        }

        // 搜索蓝牙设备
        scanBleDevice();
    }

    /**
     * 初始化数据
     */
    private void initData() {
        // 蓝牙设备列表
        mBluetoothDeviceList = new ArrayList<>();
        // 蓝牙设备RSSI列表
        mRssiList = new ArrayList<>();
        mDeviceListAdapter = new DeviceListAdapter(mBluetoothDeviceList, mRssiList);
        rvDeviceList.setLayoutManager(new LinearLayoutManager(this));
        rvDeviceList.setAdapter(mDeviceListAdapter);

        // 连接蓝牙设备
        mDeviceListAdapter.setOnItemClickListener(new DeviceListAdapter.OnItemClickListener() {
            @Override
            public void onItemClick(View view, int position) {
                Toast.makeText(MainActivity.this, "开始连接", Toast.LENGTH_SHORT).show();
                mBtAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);
                mBleService.connect(mBtAdapter, mBluetoothDeviceList.get(position).getAddress());
            }
        });
    }

    /**
     * 注册蓝牙信息接收器
     */
    private void registerBleReceiver() {
        // 绑定服务
        Intent intent = new Intent(this, BleService.class);
        bindService(intent, mServiceConnection, Context.BIND_AUTO_CREATE);
        startService(intent);

        // 注册蓝牙信息广播接收器
        IntentFilter filter = new IntentFilter();
        filter.addAction(BleService.ACTION_GATT_CONNECTED);
        filter.addAction(BleService.ACTION_GATT_DISCONNECTED);
        filter.addAction(BleService.ACTION_GATT_SERVICES_DISCOVERED);
        filter.addAction(BleService.ACTION_DATA_AVAILABLE);
        filter.addAction(BleService.ACTION_CONNECTING_FAIL);
        mBleReceiver = new BleReceiver();
        registerReceiver(mBleReceiver, filter);
    }

    /**
     * 搜索蓝牙设备
     */
    private void scanBleDevice() {
        mBtAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);
        mBtAdapter.startLeScan(mLeScanCallback);
        // 搜索10s
        new Handler().postDelayed(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                mBtAdapter.stopLeScan(mLeScanCallback);
            }
        }, 10000);
    }

    /**
     * 搜索蓝牙设备回调
     */
    private BluetoothAdapter.LeScanCallback mLeScanCallback = new BluetoothAdapter.LeScanCallback() {
        @Override
        public void onLeScan(BluetoothDevice bluetoothDevice, int i, byte[] bytes) {
            if (!mBluetoothDeviceList.contains(bluetoothDevice)) {
                mBluetoothDeviceList.add(bluetoothDevice);
                mRssiList.add(String.valueOf(i));
                mDeviceListAdapter.notifyDataSetChanged();
            }
        }
    };

    /**
     * 服务
     */
    private ServiceConnection mServiceConnection = new ServiceConnection() {
        public void onServiceConnected(ComponentName className, IBinder rawBinder) {
            mBleService = ((BleService.LocalBinder) rawBinder).getService();
        }

        public void onServiceDisconnected(ComponentName classname) {
            mBleService = null;
        }
    };

    /**
     * 蓝牙信息接收器
     */
    private class BleReceiver extends BroadcastReceiver {

        @Override
        public void onReceive(Context context, Intent intent) {
            String action = intent.getAction();
            if (TextUtils.isEmpty(action)) {
                return;
            }
            switch (action) {
                case BleService.ACTION_GATT_CONNECTED:
                    Toast.makeText(MainActivity.this, "蓝牙已连接", Toast.LENGTH_SHORT).show();
                    break;

                case BleService.ACTION_GATT_DISCONNECTED:
                    Toast.makeText(MainActivity.this, "蓝牙已断开", Toast.LENGTH_SHORT).show();
                    mBleService.release();
                    break;

                case BleService.ACTION_CONNECTING_FAIL:
                    Toast.makeText(MainActivity.this, "蓝牙已断开", Toast.LENGTH_SHORT).show();
                    mBleService.disconnect();
                    break;

                case BleService.ACTION_DATA_AVAILABLE:
                    byte[] data = intent.getByteArrayExtra(BleService.EXTRA_DATA);
                    Log.i("蓝牙", "收到的数据：" + ByteUtils.byteArrayToHexString(data));
                    break;

                default:
                    break;
            }
        }
    }

    @Override
    public void onClick(View view) {
        switch (view.getId()) {
            case R.id.btn_scan: // 搜索蓝牙
                // 搜索蓝牙设备
                scanBleDevice();
                // 初始化数据
                initData();
                // 注册蓝牙信息接收器
                registerBleReceiver();
                break;

            default:
                break;
        }
    }

    @Override
    public void onActivityResult(int requestCode, int resultCode, Intent data) {
        if (resultCode != Activity.RESULT_OK) {
            return;
        }
        switch (requestCode) {
            case REQUEST_ENABLE_BT:
                // 搜索蓝牙设备
                scanBleDevice();
                break;

            default:
                break;
        }
    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        if (mBleReceiver != null) {
            unregisterReceiver(mBleReceiver);
            mBleReceiver = null;
        }
        unbindService(mServiceConnection);
        mBleService = null;
    }
}

应用启动后首先检测当前设备蓝牙是否可用，以及蓝牙是否开启，然后开始搜索蓝牙设备，注意一定要设置搜索的超时时间，将搜索到的蓝牙设备信息存到一个集合中，搜索时间为10s。

然后绑定BleService，以便调用Service中的方法，同时再通过startService的方式开启服务，这样Activity被销毁后service依旧可以运行。

接下来再注册一个广播接收器，接收service发来的消息并做一些处理，这时在蓝牙设备列表中点击你想要连接的设备就可以正常通信了。

在产品需求中，一般应用都是长时间连接一个硬件设备，比如手环，此时就需要做一些特殊处理，比如蓝牙连接断开后主动搜索之前已经连接的设备，或者应用运行过程中手机蓝牙被关闭之后的处理等。

5.写在最后

到这里蓝牙BLE开发就介绍完了，如有错误或者遗漏的地方可以给我留言评论，谢谢！

代码已上传至GitHub，欢迎Star、Fork！

GitHub地址：https://github.com/alidili/Demos/tree/master/BleDemo

本文Demo的Apk下载地址：https://github.com/alidili/Demos/raw/master/BleDemo/BleDemo.apk