BLE开发的各种坑

这段时间在做低功耗蓝牙（BLE）应用的开发（并不涉及蓝牙协议栈）。总体感觉 Android BLE 还是不太稳定，开发起来也是各种痛苦。这里记录一些杂项和开发中遇到的问题及其解决方法，避免大家踩坑。本文说的问题有些没有得到官方文档的验证，不过也有一些论坛帖子的支持，也可以算是有一定根据。

1. Android 从 4.3(API Level 18) 开始支持低功耗蓝牙，但是只支持作为中心设备（Central）模式，这就意味着 Android 设备只能主动扫描和链接其他外围设备（Peripheral）。从 Android 5.0(API Level 21) 开始两种模式都支持。BLE 官方文档在 这里。

2. 在 BluetoothAdapter.startLeScan() 的时候，在 BluetoothAdapter.LeScanCallback.onLeScan() 中不能做太多事情，特别是周围的BLE设备多的时候，非常容易导致出现如下错误：

   E/GKI_LINUX(17741): ##### ERROR : GKI_exception: GKI_exception(): Task State Table
   E/GKI_LINUX(17741): #####
   E/GKI_LINUX(17741): ##### ERROR : GKI_exception: TASK ID [0] task name [BTU] state [1]
   E/GKI_LINUX(17741): #####
   E/GKI_LINUX(17741): ##### ERROR : GKI_exception: TASK ID [1] task name [BTIF] state [1]
   E/GKI_LINUX(17741): #####
   E/GKI_LINUX(17741): ##### ERROR : GKI_exception: TASK ID [2] task name [A2DP-MEDIA] state [1]
   E/GKI_LINUX(17741): #####
   E/GKI_LINUX(17741): ##### ERROR : GKI_exception: GKI_exception 65524 getbuf: out of buffers#####
   E/GKI_LINUX(17741): ##### ERROR : GKI_exception:
   E/GKI_LINUX(17741): **

   开发建议：在 onLeScan() 回调中只做尽量少的工作，可以把扫描到的设备，扔到另外一个线程中去处理，让 onLeScan() 尽快返回。
   [参考帖子]

3. 在使用 BluetoothDevice.connectGatt() 或者 BluetoothGatt.connect() 等建立 BluetoothGatt 连接的时候，在任何时刻都只能最多一个设备在尝试建立连接。如果同时对多个蓝牙设备发起建立 Gatt 连接请求。如果前面的设备连接失败了，后面的设备请求会被永远阻塞住，不会有任何连接回调。

   开发建议：如果要对多个设备发起连接请求，最好是有一个同一个的设备连接管理，把发起连接请求序列化起来。前一个设备请求建立连接，后面请求在队列中等待。如果连接成功了，就处理下一个连接请求。如果连接失败了（例如出错，或者连接超时失败），就马上调用 BluetoothGatt.disconnect() 来释放建立连接请求，然后处理下一个设备连接请求。
   [参考帖子]

4. 对 BluetoothGatt 操作 (read/write)Characteristic(), (read/write)Descriptor() 和 readRemoteRssi() 都是异步操作。需要特别注意的是，同时只能有一个操作（有些贴这说只能同时有一个 writeCharacteristic()，这个我并没有严格验证），也就是等上一个操作回调（例如onCharacteristicWrite()）以后，再进行下一个操作。

   开发建议：把这写操作都封装成同步操作，一个操作回调之前，阻塞主其他调用。
   [参考帖子]

5. BLE 设备的建立和断开连接的操作，例如 BluetoothDevice.connectGatt(), BluetoothGatt.connect(),BluetoothGatt.disconnect()，BluetoothGatt.discoverServices()等操作最好都放在主线程中，否则你会遇到很多意想不到的麻烦。

   开发建议：对 BluetoothGatt 的连接和断开请求，都通过发送消息到 Android 的主线程中，让主线程来执行具体的操作。例如创建一个 new Handler(context.getMainLooper());，把消息发送到这个 Handler 中。
   [参考帖子]

6. 如果你在开发 BLE 应用的时候，有时候会发现系统的功耗明显增加了，查看电量使用情况，蓝牙功耗占比非常高，好像低功耗是徒有虚名。使用 adb bugreport 获取的了系统信息，分析发现一个名叫 BluetoothRemoteDevices的 WakeLock 锁持有时间非常长，导致系统进入不了休眠。分析源代码发现，在连接 BLE 设备的过程中，系统会持有 （Aquire）这个 WakeLock，直到连接上或者主动断开连接（调用 disconnect()）才会释放。如果BLE设备不在范围内，这个超时时间大约为30s，而这时你可能又要尝试重新连接，这个 WakeLock 有被重新持有，这样系统就永远不能休眠了。

   开发建议：对BLE设备连接，连接过程要尽量短，如果连接不上，不要盲目进行重连，否这你的电池会很快被消耗掉。这个情况，实际上对传统蓝牙设备连接也是一样。
   [参考帖子]

7. Android 作为中心设备，最多只能同时连接 6 个 BLE 外围设备（可能不同的设备这个数字不一样），超过 6 个，就会连接不上了。现在 BLE 设备越来越多，其实并不够用，所以在开发的过程中，需要特别的谨慎使用。

   开发建议：按照需要连接设备，如果设备使用完了，应该马上释放连接（调用BluetoothGatt.close()），腾出系统资源给其他可能的设备连接。
   [参考帖子]

8. 发起蓝牙Gatt连接 BluetoothDevice.connectGatt(Context context, boolean autoConnect, BluetoothGattCallback callback)，这里有一个参数autoConnect，如果为 true 的话，系统就会发起一个后台连接，等到系统发现了一个设备，就会自动连上，通常这个过程是非常慢的。为 false 的话，就会直接连接，通常会比较快。同样，BluetoothGatt.connect()只能发起一个后台连接，不是直接连接。所以这个地方需要小心。

   public boolean connect() {
       try {
           mService.clientConnect(mClientIf, mDevice.getAddress(),
                                  false, mTransport); // autoConnect is inverse of "isDirect"
           return true;
       } catch (RemoteException e) {
           Log.e(TAG,"",e);
           return false;
       }
   }
   

   开发建议：如果你需要快速连接（通常情况下我们都希望这样），在 connectGatt() 的时候，传入 autoConnect=false 的参数。如果需要调用BluetoothGatt.connect() 连接，可一通过反射的方式，强制 mService.clientConnect() 发起直接连接，也就是传入参数 isDirect=true。[参考帖子]

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本文只是一些经验之谈，观点也比较琐碎。这里很多问题都看起来是蓝牙协议栈不完善导致的，或许在后面 Android 升级中会修复这些问题，我这里说的可能不适用了。