【转】Android BLE4.+ 蓝牙开发国产手机兼容性解决方案

本文转自冼东芝的文章Android BLE4.+ 蓝牙开发国产手机兼容性解决方案。
如有版权问题，请私信，谢谢。
转载请注明出处。https://blog.csdn.net/u014418171/article/details/81219297

算是做了n年的智能穿戴BLE开发了, 首先对国内的安卓开发者提醒下 , BLE开发是真的很坑, 特别是安卓, ios端也坑, 但没安卓坑因为国产有很多手机各种奇葩兼容都有,
其实这些方案我很早就写到云笔记里了,一直没公开, 这里的解决方案大部分都是网上搜不到或者网上搜到类似的问题, 但回复基本上是回答[无法解决] 或 [重启手机解决]等没意义的解决办法,让我很无语…

以下内容可能涉及到各种系统类源码
你可以通过这里阅读 https://www.androidos.net.cn/

废话不多说, 希望对你们有用

一.刷新蓝牙app的状态

问题描述:

某些手机用久了会出现扫描不到任何设备的bug,
此时是因为手机误认为本app不是[ble类] app , f**k!!!!! 还有这种操作???
但值得注意的是, 这只是一种原因,[ 扫描不到任何设备的bug] 有很多种原因, 详情请看第3点

解决方案:

[目前网上没有与我类似的解决办法, 所以具体副作用自测]
参考IBluetoothManager.aidl系统源码

出现该问题时于是通过查看系统源码找到isBleAppPresent方法 ,反射调用其后居然返回false ,
换了一台能正常使用的手机调用该方法返回true 因此证实了这个问题,
然后发现系统有私有的updateBleAppCount方法, 可以刷新ble类app的状态,反射调用之…
因此解决了 [偶尔ble设备扫描不出来]的bug),
通过传入你的app包名以刷新蓝牙app的错误状态

 public static void refreshBleAppFromSystem(Context context, String packageName) {
        //6.0以上才有该功能,不是6.0以上就算了
        if (Build.VERSION.SDK_INT < Build.VERSION_CODES.M) {
            return;
        }

        BluetoothAdapter adapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter();
        if (adapter == null) {
            return;
        }
        if (!adapter.isEnabled()) {
            return;
        }
        try {
            Object mIBluetoothManager = getIBluetoothManager(adapter);
            Method isBleAppPresentM = mIBluetoothManager.getClass().getDeclaredMethod("isBleAppPresent");
            isBleAppPresentM.setAccessible(true);
            boolean isBleAppPresent = (Boolean) isBleAppPresentM.invoke(mIBluetoothManager);
            if (isBleAppPresent) {
                return;
            }
            Field mIBinder = BluetoothAdapter.class.getDeclaredField("mToken");
            mIBinder.setAccessible(true);
            Object mToken = mIBinder.get(adapter);

            //刷新偶尔系统无故把app视为非 BLE应用 的错误标识 导致无法扫描设备
            if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.O) {
                //8.0+ (部分手机是7.1.2 也是如此)
                Method updateBleAppCount = mIBluetoothManager.getClass().getDeclaredMethod("updateBleAppCount", IBinder.class, boolean.class, String.class);
                updateBleAppCount.setAccessible(true);
                //关一下 再开
                updateBleAppCount.invoke(mIBluetoothManager, mToken, false, packageName);
                updateBleAppCount.invoke(mIBluetoothManager, mToken, true, packageName);

            } else if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.M) {

                try {
                    //6.0~7.1.1

                    Method updateBleAppCount = mIBluetoothManager.getClass().getDeclaredMethod("updateBleAppCount", IBinder.class, boolean.class);
                    updateBleAppCount.setAccessible(true);
                    //关一下 再开
                    updateBleAppCount.invoke(mIBluetoothManager, mToken, false);
                    updateBleAppCount.invoke(mIBluetoothManager, mToken, true);
                } catch (NoSuchMethodException e) {
                    //8.0+ (部分手机是7.1.2 也是如此)
                    try {
                        Method updateBleAppCount = mIBluetoothManager.getClass().getDeclaredMethod("updateBleAppCount", IBinder.class, boolean.class, String.class);
                        updateBleAppCount.setAccessible(true);
                        //关一下 再开
                        updateBleAppCount.invoke(mIBluetoothManager, mToken, false, packageName);
                        updateBleAppCount.invoke(mIBluetoothManager, mToken, true, packageName);
                    } catch (NoSuchMethodException e1) {
                        e1.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        } catch (Throwable e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

二.明明gatt.disconnect() 断开蓝牙了,甚至关闭了手机的蓝牙,甚至飞行模式了, 设备仍然在 [已连接] 状态!!! 设备离手机远了才断开,说明,这压根就没断开啊!

看到标题知道国产手机奇葩了吧? 而且我相信不少人都遇到这个问题, 这个问题经常出现在华为>小米>魅族>(VIVO|OPPO) 上。

问题描述

首先导致这个原因可能是:

操作:
gatt.disconnect/connect断开,连接,断开,连接,断开… 反复重试n次, 有一定的几率导致系统残留了该gatt的引用, app这边没有拿到这个引用 (app操作蓝牙api是通过 remote aidl 操作远程的系统service ), 系统蓝牙app 也没有了这个引用 ,于是即使你直接关闭手机蓝牙, 也没有断开连接… 有些手机直到开启飞行模式才会断开, 而有些手机即使开启飞行模式也不会断开! 这得看这些手机的飞行模式的实现代码的区别了,暂时没去研究.
猜测连接设备后被系统杀掉/ 或手动杀掉也会导致这种情况

解决方案

1.首先你可以获取真正的连接状态:

[目前网上没有与我类似的解决办法, 所以具体副作用自测]
参看IBluetooth.aidl系统源码
出现这种假断开问题时, 笔者曾经尝试各种gatt.getConnectionState(),BluetoothManager.getConnectionState都是给我们开发者返回已断开!, 但实际上没有断开, 经过一番研究后发现判断内部连接状态可以通过另一个办法而不通过 gatt,
则BluetoothDevice类内部的isConnected()方法
这个方法被标记为@SystemApi和@hide, 不能直接使用.
并且在低版本的手机上没有, 查看了源码isConnected是由IBluetooth.getConnectionState()实现的, 低版本有getConnectionState：

    @SystemApi
    public boolean isConnected() {
        final IBluetooth service = sService;
        if (service == null) {
            // BT is not enabled, we cannot be connected.
            return false;
        }
        try {
            return service.getConnectionState(this) != CONNECTION_STATE_DISCONNECTED;
        } catch (RemoteException e) {
            Log.e(TAG, "", e);
            return false;
        }
    }

于是我们可以通过反射
BluetoothDevice.isConnected/ IBluetooth .getConnectionState实现内部连接状态的判断
高低版本兼容的代码如下:

public static final int CONNECTION_STATE_DISCONNECTED = 0;
public static final int CONNECTION_STATE_CONNECTED = 1;
public static final int CONNECTION_STATE_UN_SUPPORT = -1;

    @RequiresApi(api = Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP)
    @SuppressLint("PrivateApi")
    public static int getInternalConnectionState(String mac) {
        //该功能是在21 (5.1.0)以上才支持, 5.0 以及以下 都 不支持
        if (Build.VERSION.SDK_INT < Build.VERSION_CODES.M) {
            return CONNECTION_STATE_UN_SUPPORT;
        }
        if(Build.MANUFACTURER.equalsIgnoreCase("OPPO")){//OPPO勿使用这种办法判断, OPPO无解
            return CONNECTION_STATE_UN_SUPPORT;
        }
        BluetoothAdapter adapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter();
        BluetoothDevice remoteDevice = adapter.getRemoteDevice(mac);
        Object mIBluetooth = null;
        try {
            Field sService = BluetoothDevice.class.getDeclaredField("sService");
            sService.setAccessible(true);
            mIBluetooth = sService.get(null);
        } catch (Exception e) {
            return CONNECTION_STATE_UN_SUPPORT;
        }
        if (mIBluetooth == null) return CONNECTION_STATE_UN_SUPPORT;

        boolean isConnected;
        try {
            Method isConnectedMethod = BluetoothDevice.class.getDeclaredMethod("isConnected");
            isConnectedMethod.setAccessible(true);
            isConnected = (Boolean) isConnectedMethod.invoke(remoteDevice);
            isConnectedMethod.setAccessible(false);
        } catch (Exception e) {
        //如果找不到,说明不兼容isConnected, 尝试去使用getConnectionState 判断
            try {
                Method getConnectionState = mIBluetooth.getClass().getDeclaredMethod("getConnectionState", BluetoothDevice.class);
                getConnectionState.setAccessible(true);
                int state = (Integer) getConnectionState.invoke(mIBluetooth, remoteDevice);
                getConnectionState.setAccessible(false);
                isConnected = state == CONNECTION_STATE_CONNECTED;
            } catch (Exception e1) {
                return CONNECTION_STATE_UN_SUPPORT;
            }
        }
        return isConnected ? CONNECTION_STATE_CONNECTED : CONNECTION_STATE_DISCONNECTED;

    }

2.尝试断开

[目前网上没有与我类似的解决办法, 所以具体副作用自测]
参考AdapterService.java系统源码
仍然是从IBluetooth入手, 因为应用层能拿到的东西不多
研究源码发现有两个函数可以尝试让 ble 服务关闭和启动,分别是onLeServiceUp / onBrEdrDown
示例：

    @RequiresApi(api = Build.VERSION_CODES.M)
    public static void setLeServiceEnable(boolean isEnable) {

        Object mIBluetooth;
        try {
            Field sService = BluetoothDevice.class.getDeclaredField("sService");
            sService.setAccessible(true);
            mIBluetooth = sService.get(null);
        } catch (Exception e) {
            return;
        }
        if (mIBluetooth == null) return;

        try {
            if (isEnable) {
                Method onLeServiceUp = mIBluetooth.getClass().getDeclaredMethod("onLeServiceUp");
                onLeServiceUp.setAccessible(true);
                onLeServiceUp.invoke(mIBluetooth);
            } else {
                Method onLeServiceUp = mIBluetooth.getClass().getDeclaredMethod("onBrEdrDown");
                onLeServiceUp.setAccessible(true);
                onLeServiceUp.invoke(mIBluetooth);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

但该方法可能在某些手机上仍然无效,原因是很多国产手机都重新修改了蓝牙底层相关代码, 为了所谓的省电, 所以单靠看原生系统的源码可能是无意义的
之后琢磨出另一个解决办法那就是…. 尝试连接~然后断开!
方法很简单,直接通过gatt.connectGatt()等待连接成功后disconnect一次, 此时设备终于断开了!
原因可能是connect后刷新了残留的gatt引用于是app又重新拿到了最新的引用, 此时可以操作设备断开了

...
gatt.connectGatt();
...
onConnectionStateChange(final BluetoothGatt gatt, final int status, int newState){
       if (newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED){
          gatt.disconnect();
       }
}

不过你要注意下不要和你的正常连接逻辑冲突

以上操作,手机显示的蓝牙图标一直是关闭的, 你可能想问我 : 那手机蓝牙关了怎么反射让他显示开… 这个你只能问这个手机的相关工程师为啥这么脑残了… 无解, 我们只考虑app问题,系统脑残管不了

三.多次打开app/退出app/后台被杀等, 导致扫描不到设备,并返回ScanCallback.SCAN_FAILED_APPLICATION_REGISTRATION_FAILED 错误!

问题描述

但值得注意的是, 这只是第二种原因,[ 扫描不到任何设备的bug]还有其他原因, 详情请看第4点
扫描周围的BLE设备时某些手机会遇到 GATT_Register: cant Register GATT client, MAX client reached!
或者回调中的 onScanFailed 返回了 errorCode =2 则: ScanCallback.SCAN_FAILED_APPLICATION_REGISTRATION_FAILED
具体表现则为明明周围有很多设备,但是扫描不到任何东西
查到
1.https://blog.csdn.net/chy555chy/article/details/53788748
2.https://stackoverflow.com/questions/27516399/solution-for-ble-scans-scan-failed-application-registration-fail
3.http://detercode121.blogspot.com/2012/04/bluetooth-lowenergy-solution-for-ble.html
等等没有一个是正常的解决办法,上面这些修复方案是用代码实现关闭蓝牙然后重新打开蓝牙来释放可是国产的手机会弹出蓝牙授权的比如我们要后台扫描重连设备时遇到这种情况难道要弹出授权让用户确定? 那还要后台重连功能干啥…
而且,有些手机即使关闭蓝牙再打开也无法释放,有些手机关闭蓝牙后再打开会卡死系统, 导致蓝牙图标一直卡在那很久才打开了蓝牙…

解决方案

[目前网上没有与我类似的解决办法, 所以具体副作用自测]

参考IBluetoothGatt.aidl
参考BluetoothLeScanner.java
参考ScanManager.java
参考GattService.java

问题就在于一些手机在startScan扫描的过程中还没来得及stopScan,就被系统强制杀掉了, 导致mClientIf未被正常释放,实例和相关蓝牙对象已被残留到系统蓝牙服务中,
打开app后又重新初始化ScanCallback多次被注册,导致每次的扫描mClientIf的值都在递增, 于是mClientIf的值
在增加到一定程度时(最大mClientIf数量视国产系统而定不做深究),onScanFailed返回了errorCode =2至今网上无任何正常的解决办法
于是我查看了系统源码发现关键位置BluetoothLeScanner类下的 BleScanCallbackWrapper#startRegistration()扫描是通过registerClient传入 mClientIf 来实现的,
在stopScan时调用了iGatt.stopScan()和iGatt.unregisterClient()进行解除注册. 了解该原理后我们就可以反射调用这个方法 , 至于解除mClientIf哪个值需要你自己做存储记录
这里我写的是解除全部客户端 mClientIf的范围是 0~40
问题至此完美解决这可能是目前全网唯一不用关闭/开启蓝牙就能完美解决该问题的方案

 public static boolean releaseAllScanClient() {
        try {
            Object mIBluetoothManager = getIBluetoothManager(BluetoothAdapter.getDefaultAdapter());
            if (mIBluetoothManager == null) return false;
            Object iGatt = getIBluetoothGatt(mIBluetoothManager);
            if (iGatt == null) return false;

            Method unregisterClient = getDeclaredMethod(iGatt, "unregisterClient", int.class);
            Method stopScan;
            int type;
            try {
                type = 0;
                stopScan = getDeclaredMethod(iGatt, "stopScan", int.class, boolean.class);
            } catch (Exception e) {
                type = 1;
                stopScan = getDeclaredMethod(iGatt, "stopScan", int.class);
            }

            for (int mClientIf = 0; mClientIf <= 40; mClientIf++) {
                if (type == 0) {
                    try {
                        stopScan.invoke(iGatt, mClientIf, false);
                    } catch (Exception ignored) {
                    }
                }
                if (type == 1) {
                    try {
                        stopScan.invoke(iGatt, mClientIf);
                    } catch (Exception ignored) {
                    }
                }
                try {
                    unregisterClient.invoke(iGatt, mClientIf);
                } catch (Exception ignored) {
                }
            }
            stopScan.setAccessible(false);
            unregisterClient.setAccessible(false);
            BLESupport.getDeclaredMethod(iGatt, "unregAll").invoke(iGatt);
            return true;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return false;
    }

其中如果你想获得 mClientIf 的值,方便研究该问题可以尝参考以下代码
其中参数ScanCallback类是安卓6.0扫描回调类

@TargetApi(Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP)
    public static boolean isScanClientInitialize(ScanCallback callback) {
        try {
            Field mLeScanClientsField = getDeclaredField(BluetoothLeScanner.class, "mLeScanClients");
            //  HashMap<ScanCallback, BleScanCallbackWrapper>()
            HashMap callbackList = (HashMap) mLeScanClientsField.get(BluetoothAdapter.getDefaultAdapter().getBluetoothLeScanner());
            int size = callbackList == null ? 0 : callbackList.size();
            if (size > 0) {
                Iterator iterator = callbackList.entrySet().iterator();
                while (iterator.hasNext()) {
                    Map.Entry entry = (Map.Entry) iterator.next();
                    Object key = entry.getKey();
                    Object val = entry.getValue();
                    if (val != null && key != null && key == callback) {
                        int mClientIf = 0;
                        if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.O) {
                            Field mScannerIdField = getDeclaredField(val, "mScannerId");
                            mClientIf = mScannerIdField.getInt(val);

                        } else if (Build.VERSION.SDK_INT >= Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP) {
                            Field mClientIfField = getDeclaredField(val, "mClientIf");
                            mClientIf = mClientIfField.getInt(val);
                        }
                        System.out.println("mClientIf=" + mClientIf);
                        return true;
                    }
                }
            } else {
                if (callback != null) {
                    return false;
                }
            }


        } catch (Exception ignored) {

        }

        return true;
    }

四、扫描不到设备

前面说了好几个扫描不到设备的原因, 这里还有呢…
1.未开启位置访问权限Manifest.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION如果你是6.0系统则需要申请该权限才能扫描设备, 检查和申请网上有这里不重复说了
2.检查GPS的 LOCATION_MODE是否开启,否则在OPPO/VIVO等手机无法扫描设备。

//代码 反编译 nrfconnect 参考得来:
public static boolean hasLocationEnablePermission(Context context) {
        if (Build.VERSION.SDK_INT < Build.VERSION_CODES.M) {
            return true;
        }
        int locationMode = Settings.Secure.LOCATION_MODE_OFF;
        try {
            locationMode = Settings.Secure.getInt(context.getContentResolver(), Settings.Secure.LOCATION_MODE);
        } catch (Exception ignored) {
        }
        if (locationMode != Settings.Secure.LOCATION_MODE_OFF) {
            return true;
        }
        return false;
}
//没有权限则跳转到 gps界面授权
if(!hasLocationEnablePermission(this)){
  Intent intent = new Intent(Settings.ACTION_LOCATION_SOURCE_SETTINGS);
  intent.addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_NEW_TASK);
  context.startActivity(intent);
}

3.安卓7.0不允许在30s内连续扫描5次,否则无法扫描到任何设备,只能重启app, 你可以写一个算法比如每次先延时30/5=6秒才开始扫描, 以防止用户一直点扫描按钮 , 或者使用动态计算以减少用户等待时间

五、其他注意点

1.为了加快连接设备的速度 , 你可以不扫描设备直接通过mac地址连接 ,使用 gatt.connectGatt ,但有时候连接不上是因为设备信息可能变化了, 但系统缓存没变,所以一直连接不上, 即使连接上了马上返回各种-133 -192等错误, 解决办法是你需要重新扫描这个mac一下,找到了mac ,再连接

2.扫描设备的时候要切记, 扫描到了后先停止扫描, 过1秒左右再连接, 避免扫描的时候连接, 导致连接过程中缓存再次被刷新

3.无任何原因, app扫描不到该设备,但能搜索到其他设备, 而另一个手机却都能搜索到, 试试下载 nrf的 nrfconnect 去搜索测试(同一台手机), 若 nrfconnect 能搜索到则是app代码问题, 否则检测设备蓝牙晶振频率是否不支持该手机的蓝牙频率发现范围! 联系相关开发人员解决

4.距离防丢功能, 通过rssi可以拿到设备距离手机的信号值来判断设备是否远离手机触发防丢警报, 但rssi信号受各种环境因素影响, 所以有点坑 , 建议做延迟处理 ,意思是达到防丢rssi值时延时n秒才警报, 若在n秒内又恢复, 说明只是信号突然弱了一下. 无需警报. 还有就是因素太多了 ,和手机的蓝牙模块有关, 和设备的蓝牙天线有关, 功率有关等, 建议在app内添加一个用户可以设定的rssi防丢范围, 因为程序没法精准计算

5.扫描蓝牙设备callback回调时建议丢到另外一个线程用队列去处理, 不要在扫描回调里处理耗时逻辑., 同理在onCharacteristicChanged 中接收设备notify通知返回的数据时, 不要在此方法内进行耗时处理, 否则大量数据过来时会100%丢包!!! 解决办法和前面的一样. (话说某BLE开源框架就有这个问题,还好我用我自己写的)

6.同步大量数据时, 某些手机完美正常, 某些手机出现丢包严重,建议修改连接间隔同步前使用gatt.requestConnectionPriority(CONNECTION_PRIORITY_HIGH) , 同步完成后恢复原来的连接间隔CONNECTION_PRIORITY_BALANCED

7.对设备进行OTA升级后,直接使用mac来连接, 连接不上, 原因是系统缓存没刷新, 你需要扫描后停止扫描再连接

8.连接之前建议先把 gatt.close一下

9.使用gatt.discoverServices()发现服务之前,建议先 sleep 500 毫秒, 因为刚刚连接上, 系统有些东西需要刷新,同理,遇到任何问题延时一下看看能否解决, 因为有些系统的蓝牙很慢很卡,甚至手动关闭蓝牙都卡死在那 ,偶尔还死机重启了…

六、补充

贴出一些上面缺失的函数,因为方便和减少代码重复量, 所以上面没贴

    @SuppressLint("PrivateApi")
    public static Object getIBluetoothGatt(Object mIBluetoothManager) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
        Method getBluetoothGatt = getDeclaredMethod(mIBluetoothManager, "getBluetoothGatt");
        return getBluetoothGatt.invoke(mIBluetoothManager);
    }


    @SuppressLint("PrivateApi")
    public static Object getIBluetoothManager(BluetoothAdapter adapter) throws NoSuchMethodException, IllegalAccessException, InvocationTargetException {
        Method getBluetoothManager = getDeclaredMethod(BluetoothAdapter.class, "getBluetoothManager");
        return getBluetoothManager.invoke(adapter);
    }


    public static Field getDeclaredField(Class<?> clazz, String name) throws NoSuchFieldException {
        Field declaredField = clazz.getDeclaredField(name);
        declaredField.setAccessible(true);
        return declaredField;
    }


    public static Method getDeclaredMethod(Class<?> clazz, String name, Class<?>... parameterTypes) throws NoSuchMethodException {
        Method declaredMethod = clazz.getDeclaredMethod(name, parameterTypes);
        declaredMethod.setAccessible(true);
        return declaredMethod;
    }


    public static Field getDeclaredField(Object obj, String name) throws NoSuchFieldException {
        Field declaredField = obj.getClass().getDeclaredField(name);
        declaredField.setAccessible(true);
        return declaredField;
    }


    public static Method getDeclaredMethod(Object obj, String name, Class<?>... parameterTypes) throws NoSuchMethodException {
        Method declaredMethod = obj.getClass().getDeclaredMethod(name, parameterTypes);
        declaredMethod.setAccessible(true);
        return declaredMethod;
    }

你可能还想问, 还有呢还有最重要的连接时总是返回 -133 -86 -192 这些怎么办啊怎么解决啊
我只想和你说, 别抱着希望了你可能在网上看到很多解决办法但最终你使用了解决代码, 仍然无法解决…
放弃吧, 换一种思路, 遇到这种错误, 直接断开+sleep+扫描+重连, , 若检测到无数次返回这种错误,没一次连接成功的情况记录下次数, 达到一定数量时提示让用户关闭/开启飞行模式然后重试吧. 这种因素很多有手机蓝牙辣鸡的,有代码有问题的比如不扫描就连接, 有蓝牙设备有问题的各种因素都有.

七、调试

调试设备的工具有 ios的lightblue,
安卓的推荐nrf芯片公司开发的 nrf connect 调试工具]

我也写了两个小应用,有兴趣可以下来看看
BLE调试器
https://www.coolapk.com/apk/com.toshiba.ble
BLE指令协议窃取工具(需要xposed), 可以窃取手机上的某app和其对应的ble设备正在进行的数据通讯, 你可以理解为蓝牙协议抓包 (仅供学习用途)
https://www.coolapk.com/apk/com.tos.bledetector

拓展阅读

android ble常见问题收集

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