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以面向对象的思维,搭建Android与多ble蓝牙设备并发通讯小框架

yimo~
2019-12-10 16:40:19

以面向对象之名

一、理解业务需求:ble与Android APP通讯的基本内容

  (一)蓝牙连接处理基本流程

    对上图补充:

    0、app连接ble成功后,才能读到ble的service uuid,而这个service uuid代表不同类型的设备。

    1、APP与ble可以通讯后,APP发送认证密码给ble,认证通过后,ble同步自身信息给APP,最终才进入正常业务交互

    2、APP与ble,断连后,自动重连

    3、APP可主动断开ble,之后可主动连接ble回来

    4、APP可删除ble,之后可再扫描连接回来

    5、接收到的蓝牙数据包,需要把数据缓存后拼接成完整数据包,极有可能一次收到的数据包不是完整的

    6、蓝牙数据分发到对应的业务接口

  (二)Android APP与蓝牙多设备连接注意的点:

    1、设备一个一个连,连接成功一个再一个,如果同时连多个,可能一个都连不上。具体原因没有深究

    2、如果一个设备被你连过,然后一系列操作后,无法再扫描到,用其他工具APP也扫描不到,说明这个设备被你连着,没有彻底的释放掉!如何完全释放ble,具体看源码,其中部分我也是参考了网上著名的蓝牙框架 fastble:https://www.jianshu.com/p/795bb0a08beb ,感谢作者

    3、对APP对ble的每一步操作间,必须加延时,否则会有意想不到的问题。具体看源码

    4、ble被断开后,必须延时1-2秒,再去连接他(不通过扫描直接连的情况),否则会有意想不到的问题

二、分析整个系统:

    架构,是模块及模块之间的交互

    (一)整个蓝牙业务系统分成的模块:APP与ble连接交互模块、APP与ble数据交互模块、APP对所有ble整合管理模块、其他能动辅助模块

    1、APP与ble连接的交互:(1)APP扫描ble,必定有一个负责扫描的类;(2)扫描连接所有的ble,需要一个类专门负责连接的类;(3)ble自身的各种状态以及数据交互,必定就有个ble类来描述这些自身属性;(3)ble连接成功后,密码验证、数据同步、掉线重连,这些ble必须自发的行为,需要一个类来描述这些蓝牙设备自发业务;

    2、APP与ble数据交互:(1)一个格式完整的数据包,以及这个数据包属于哪个ble,必须由一个数据包类描述;(2)接收到数据,对数据拼包、过滤得到一个有效包的过程,需要一个缓存类描述;(3)完整的数据包最终对外分发,需要一个数据分发类描述;

    3、APP与ble整合管理:(1)统一调配各个ble间的关系(连接、断开、删除,发数据等),需要一个调配服务中心类描述;(2)对整个蓝牙框架的管理,扫描、连接、数据处理等整合起来,需要一个框架管理类描述。并且这个类作为此框架对外的门面,所有对外的操作,都得通过它,达到隐藏这个框架的其他复杂细节的目的

    4、其他能动辅助:各种工具、日志调试

    (二)最终提取到的对象:

    1、APP与ble建立连接:扫描器,连接器,ble蓝牙属性设备,蓝牙设备自发业务(重连、认证、同步)

    2、APP与ble数据交互:接收数据拼包缓存,数据包,数据分发器

    3、APP与ble整合管理:设备间调配服务中心,框架管理类

    4、其他能动辅助:工具、日志

     这里最关键的一个对象设计:ble蓝牙属性设备(BLELogicDevice)每个蓝牙设备提炼成一个对象,APP每连接一个设备,就开辟一个此对象。每个对象分配一个mDeviceId。每个对象都有 BluetoothGattCallback 数据交互接口,这样每个对象跟自己对应的ble设备单独交互,互不相干。从一大堆扫描、回调、管理中解耦出来。每个设备对象从回调方法onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic)拿到数据,把数据缓存到一个自身的数据缓存区,在缓存中拼接成数据包,数据都携带mDeviceId作为标志,对外分发。

    另一个关键对象:设备间调配服务中心(BLEServerCentral),所有设备挂在其链表中,其负责维护各个设备对象的状态(连接、断开、删除等),控制APP与各设备数据交

三、设计小结

  1、面向对象的思维:需求分析、系统构思、细化流程、提炼对象、对象整合,最终把整个系统完整描述清楚。根据自己的设计粒度,每一个类都去描绘一个事物,负有单一的职责,这是建立一个类的最基本原则。不是随意定义了类,然后一大堆if else逻辑,面向过程的思维解决问题。如果你的代码中,if else if 超过三层,说明你的代码耦合度过高了,需要拆分整合了

  2、以上只是写了关键的设计思路,源码有很多拓展的地方,有缘人可以自己阅读,代码其实没多少行,慢慢仔细看一下就明白了,不懂的可以在博客留言,我尽可能答复

  3、我把这个module做成了库,自己运行下makeClockJar,就可以导出jar包,接口如何使用参考源码

  4、源码蓝牙接收特征配置成通知方式,其他方式自行拓展。

  5、要添加很多新的行为,其实是很容易拓展的,比如添加一个配置特征,专门配置蓝牙参数的。你读得懂源码,很容易添加

四、库的用法

  demo里面,有具体的栗子,仔细阅读下,很多注释的,应该容易理解

  1、建立自己的蓝牙设备对象,demo中有两种蓝牙设备,蓝牙控制led的设备(LedDevice)、蓝牙控制加热器设的备(HeaterDevice),他们继承蓝牙库的对外设备(BLEAppDevice),添加自己的新特征,如led灯颜色,heater定时时间。蓝牙对象必须包含自己的服务、发送、接收三种uuid,以及自定义一个设备类型id重写三个抽象方法,把uuid写进去。构造方法必须如下的方式,固定两个参数,并且调用父类的构造方法。

public class LedDevice extends BLEAppDevice {
    private final String TAG = "BLELedDevice";
    
    public static final Integer DEVICE_TYPE_ID = 1002;
    public static final UUID SERVICE_UUID = UUID.fromString("0000ff**-0000-1000-8000-00805f9b34fb");
    private final UUID RX_CHAR_UUID = UUID.fromString("0000ff**-0000-1000-8000-00805f9b34fb");
    private final UUID TX_CHAR_UUID = UUID.fromString("0000ff**-0000-1000-8000-00805f9b34fb");

    @Override
    public UUID getServiceUUID() {
        return SERVICE_UUID;
    }
    @Override
    public UUID getRxUUID() {
        return RX_CHAR_UUID;
    }
    @Override
    public UUID getTxUUID() {
        return TX_CHAR_UUID;
    }
    
    public String dualColor = "";
    public String hardwareVersion = "";
    public int powerState = 0;
    public String nickname = "";
    
    public LedDevice(BluetoothDevice device, DataParserAdapter adapter) {
        super(device, adapter);
        
    }
}

  2、建立自己蓝牙设备的数据包结构对象(可选),继承DataParserAdapter,重写相应方法。框架内部根据你定义的结构,自动帮你把蓝牙回应的数据包提炼出来(主要是处理断包、粘包问题),最终的数据包通过onDeviceRespSpliceData(BLEPacket message)方法回调给你。当然你也可以不用架构的处理算法,自己拼包,在DataCircularBuffer 类中,pushOriginalDataToBuffer(byte[] originalData)方法,是各个蓝牙设备数据推过来的入口,在这里接入自己的算法。

  如果不建立DataParserAdapter对象,则默认为null,蓝牙回应的数据,通过onDevicesRespOriginalData(BLEPacket message) 方法回调给你。

  3、建立自己的蓝牙管理对象,继承BLEBaseManager,重写必要的、可选的方法。蓝牙的各种信息交换,都是通过这个类回调给你。很重要!仔细阅读BLEServerListener接口里的方法说明,重写自己需要的方法。

  (1)必须重写 onGetDevicesServiceUUID()方法,把自己定义的设备类型ID和设备的service uuid,用map写进去。框架连接上设备后,读取设备的service uuid,根据这个map分辨出是那种类型的设备。

  (2)必须重写BLEAppDevice onCreateDevice(BluetoothDevice bluetoothDevice, int deviceType)方法,框架识别设备类型后,回调给你,你根据设备类型,创建设备对象实例。

  (3)onAddScanDevice(BluetoothDevice bluetoothDevice)方法,框架扫描到设备,就会回调这个方法。

  (4)onAddNewDevice(BLEAppDevice device)方法,框架连接成功一个设备,各种状态完备后,回调这个方法。

  这些方法在BLEServerListener接口都有详细说明

public class BLEManager extends BLEBaseManager {

    private final String TAG = "BLEManager";

    private static BLEManager instance = new BLEManager();
    public static BLEManager getInstance() {
        return instance;
    }

    @Override
    public HashMap<Integer, UUID> onGetDevicesServiceUUID() {
        HashMap<Integer, UUID> map = new HashMap();
        map.put(HeaterDevice.DEVICE_TYPE_ID, HeaterDevice.SERVICE_UUID);
        map.put(LedDevice.DEVICE_TYPE_ID, LedDevice.SERVICE_UUID);

        return map;
    }

    @Override
    public void onScanOver() {
        Log.w(TAG, "onScanOve。。");
    }

    @Override
    public BLEAppDevice onCreateDevice(BluetoothDevice bluetoothDevice, int deviceType) {
        if (deviceType == HeaterDevice.DEVICE_TYPE_ID) {
            //数据包解析适配器为null,蓝牙设备回应的数据在 onDevicesRespOriginalData(BLEPacket message)
            return new HeaterDevice(bluetoothDevice, null);
        }
        else if (deviceType == LedDevice.DEVICE_TYPE_ID) {
            // 设置了数据包解析适配器,数据回调在 onDeviceRespSpliceData(BLEPacket message)
            return new LedDevice(bluetoothDevice, new LedDataAdapter());
        }
        else {
            return null;
        }
    }

    @Override
    public void onAddScanDevice(BluetoothDevice bluetoothDevice){
        EventBus.getDefault().post(new AddScanDeviceEvent(bluetoothDevice));
    }

    @Override
    public void onConnectUnTypeDevice(BluetoothDevice bluetoothDevice, int type) {
        EventBus.getDefault().post(new ConnectUnTypeDeviceEvent(bluetoothDevice, type));
    }

    @Override
    public void onConnectDevice(BLEAppDevice device, int type){
        EventBus.getDefault().post(new ConnectDeviceEvent(device, type));
    }

    @Override
    public void onAddNewDevice(BLEAppDevice device){
        EventBus.getDefault().post(new AddNewDeviceEvent(device));
    }
    @Override
    public void onUpdateDeviceInfo(BLEAppDevice device) {
        EventBus.getDefault().post(new updateDeviceInfoEvent(device));
    }
    @Override
    public void onDeviceSendResult(String result){
        EventBus.getDefault().post(new BleSendResultEvent(result));
    }

    @Override
    public void onDeviceRespSpliceData(BLEPacket message) {
        LogUtil.i(TAG, "onDeviceRespSpliceDat: [" + BytesUtil.BytesToHexStringPrintf(message.bleData) + "] bleId: " + message.bleId);
//        DataManager.getInstance().DecodeRespData(message.bleData, message.bleId);
    }

    @Override
    public void onDevicesRespOriginalData(BLEPacket message) {
        LogUtil.v(TAG, "onDevicesRespOriginalDat: [" + BytesUtil.BytesToHexStringPrintf(message.bleData) + "] bleId: " + message.bleId);
    }


}

 建立三个对象,就可以使用此框架了,如此简单!

  4、初始化蓝牙框架,APP获得蓝牙相应权限后,调用BLEBaseManager的 initBle(..)方法初始化蓝牙。见demo

 注意

  1、多设备同时工作,必定引起并发竞争问题,自己要做好同步!demo只是使用方法,没有处理那些问题

  2、此框架蓝牙接收特征配置成通知方式,其他方式自行拓展,工作太忙没有太多时间去整理,见谅!

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