楊 敏 黃麗麗

（1.黔東南民族職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州 凱里 556000；2.貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州 凱里 556000）

1 引言

在如今這個(gè)全球信息化的時(shí)代背景下，網(wǎng)絡(luò)幾乎遍布了世界的每一個(gè)角落，給人類的工作生活帶來了翻天覆地的變革。聊天作為人類日常生活中一個(gè)最普通的行為，受信息化的影響首當(dāng)其沖。近年來，網(wǎng)絡(luò)上涌現(xiàn)出一大批功能強(qiáng)大的聊天工具，但這些工具大多都必須依托于因特網(wǎng)，在某些特定的環(huán)境下使用受限，因此開發(fā)一款無需外網(wǎng)的聊天工具具備一定的現(xiàn)實(shí)意義。

2 系統(tǒng)環(huán)境

2.1 Android系統(tǒng)

安卓（Android）是一種基于Linux 內(nèi)核（不包含GNU 組件）的自由及開放源代碼的操作系統(tǒng)，主要使用于移動(dòng)設(shè)備，如智能手機(jī)和平板電腦[1]。

2.2 藍(lán)牙技術(shù)

藍(lán)牙是一種支持設(shè)備短距離通信（一般是10m 之內(nèi)）的無線電技術(shù)，可以在包括移動(dòng)電話、PDA、無線耳機(jī)、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進(jìn)行無線信息交換。藍(lán)牙的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.15，工作在2.4GHz 頻帶，帶寬為1Mb/s[2]。

3 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 工作流程

兩臺(tái)移動(dòng)設(shè)備安裝并打開藍(lán)牙聊天工具，開啟藍(lán)牙功能，搜索附近可用的藍(lán)牙設(shè)備，發(fā)現(xiàn)對(duì)方后一方發(fā)起配對(duì)請(qǐng)求，雙方確認(rèn)Pin碼后完成配對(duì)，設(shè)備由可用設(shè)備列表轉(zhuǎn)移至已配對(duì)的設(shè)備列表，表示可以連接該設(shè)備，然后其中一臺(tái)移動(dòng)設(shè)備作為服務(wù)端開啟連接監(jiān)聽，另一臺(tái)移動(dòng)設(shè)備則作為客戶端長按已配對(duì)的設(shè)備列表中對(duì)應(yīng)的列表項(xiàng)向服務(wù)端發(fā)起連接請(qǐng)求，連接成功之后雙方自動(dòng)跳轉(zhuǎn)至聊天界面，可互相發(fā)送文本信息。

3.2 界面設(shè)計(jì)

主界面（圖1）參考華為P9手機(jī)藍(lán)牙設(shè)置界面進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用自上而下的布局形式，界面元素依次為藍(lán)牙開關(guān)，設(shè)備名稱，已配對(duì)設(shè)備列表，可用設(shè)備列表，掃描設(shè)備按鈕和開啟監(jiān)聽按鈕。

圖1 應(yīng)用主界面

聊天界面則跟微信聊天界面相似，頂部顯示連接設(shè)備的藍(lán)牙名稱，白色背景文本為接收到的消息，灰色背景文本為本機(jī)發(fā)出的消息，詳見圖2，圖3。

圖2 設(shè)備1聊天界面

圖3 設(shè)備2聊天界面

3.3 Android藍(lán)牙開發(fā)

Android系統(tǒng)支持藍(lán)牙通訊棧，擁有藍(lán)牙模塊的Android設(shè)備和其他的藍(lán)牙設(shè)備之間可以實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸。應(yīng)用程序通過Android 藍(lán)牙API 來調(diào)用藍(lán)牙功能，實(shí)現(xiàn)P2P 或多端無線連接[3]。

一般來說，Android 應(yīng)用程序之間實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙通訊需要執(zhí)行以下四個(gè)步驟：

（1）打開藍(lán)牙

（2）搜索附近可用設(shè)備

（3）設(shè)備間建立連接

（4）設(shè)備間數(shù)據(jù)交換

在Android系統(tǒng)中，所有的藍(lán)牙API都位于android.bluetooth包下面，本次開發(fā)用到了以下四個(gè)常用類：

BluetoothAdapter：表示本地藍(lán)牙適配器，是所有藍(lán)牙交互的入口。應(yīng)用程序通過BluetoothAdapter可以發(fā)現(xiàn)其他藍(lán)牙設(shè)備，查詢已配對(duì)的設(shè)備列表，使用一個(gè)已知的MAC地址來實(shí)例化一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備，以及創(chuàng)建一個(gè)藍(lán)牙服務(wù)器套接字來處理設(shè)備間的通信[3]。

BluetoothDevice：表示一個(gè)遠(yuǎn)程藍(lán)牙設(shè)備，應(yīng)用程序使用該類可以查詢關(guān)于設(shè)備名稱、設(shè)備地址和連接狀態(tài)等設(shè)備信息。

BluetoothSocket：表示一個(gè)藍(lán)牙Socket 的接口（和TCP Socket 類似），它允許藍(lán)牙設(shè)備之間通過輸入輸出流進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

BluetoothServerSocket：表示一個(gè)開放的服務(wù)端socket，它監(jiān)聽其他藍(lán)牙設(shè)備發(fā)起的連接請(qǐng)求。為了連接兩臺(tái)Android 設(shè)備，其中一臺(tái)設(shè)備必須使用該類創(chuàng)建一個(gè)服務(wù)端socket，另一臺(tái)設(shè)備則向該設(shè)備發(fā)起一個(gè)連接請(qǐng)求，若連接成功，BluetoothServerSocket 將會(huì)返回一個(gè)已連接的Bluetooth-Socket[3]。

3.4 技術(shù)難點(diǎn)

3.4.1 權(quán)限

根據(jù)SDK中的文檔說明，Android應(yīng)用想要使用藍(lán)牙特性，只需要申請(qǐng)BLUETOOTH 和BLUETOOTH_ADM IN 兩個(gè)權(quán)限即可保證藍(lán)牙的正常的工作，包括藍(lán)牙功能的開啟和關(guān)閉、搜索可用設(shè)備、數(shù)據(jù)通信等，但出于用戶信息安全方面的考慮，Android6.0 之后所有需要訪問硬件唯一標(biāo)識(shí)符的地方都需要申請(qǐng)位置權(quán)限（ACCESS_FINE_LOCATION 或者ACCESS_COARSE_LOCATION），藍(lán)牙權(quán)限屬于NORMAL級(jí)別，在清單文件中聲明即可，但位置權(quán)限屬于DANGEROUS 級(jí)別，除了在清單文件中聲明之外，還需要在應(yīng)用程序代碼中進(jìn)行動(dòng)態(tài)申請(qǐng)，并跟蹤用戶對(duì)權(quán)限的確認(rèn)結(jié)果[4]。

3.4.2 檢測(cè)藍(lán)牙可用性

BluetoothAdapter 類的靜態(tài)方法getDefaultAdapter()會(huì)返回一個(gè)表示本機(jī)藍(lán)牙適配器的BluetoothAdapter 對(duì)象，該對(duì)象在Android 系統(tǒng)中是唯一的，應(yīng)用程序可以通過它與設(shè)備藍(lán)牙模塊進(jìn)行交互，若getDefaultAdapter()返回null，則表示當(dāng)前設(shè)備不具備藍(lán)牙模塊，即不支持藍(lán)牙功能。

3.4.3 開啟藍(lán)牙

BluetoothAdapter 對(duì)象的isEnabled()方法返回一個(gè)布爾值，表示當(dāng)前設(shè)備的藍(lán)牙功能是否開啟，若返回值為false，則需要請(qǐng)求開啟藍(lán)牙，首先創(chuàng)建一個(gè)Intent對(duì)象，其構(gòu)造方法中傳入BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE，再調(diào)用startActivityForResult()方法將Intent 對(duì)象傳入即可發(fā)起一次開啟系統(tǒng)藍(lán)牙的請(qǐng)求。

3.4.4 搜索可用設(shè)備

應(yīng)用程序可以使用BluetoothAdapter對(duì)象來搜索附近的藍(lán)牙設(shè)備（startDiscovery）或者查詢已配對(duì)的藍(lán)牙設(shè)備（get-BondedDevices）。

設(shè)備搜索是一個(gè)瀏覽流程，它查找附近可用的藍(lán)牙設(shè)備，然后請(qǐng)求設(shè)備的相關(guān)信息。如果一個(gè)設(shè)備是允許被發(fā)現(xiàn)的，它將通過反饋一些數(shù)據(jù)來響應(yīng)發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求，例如設(shè)備名稱、唯一的MAC地址等。借助這些信息，搜索發(fā)起設(shè)備可以選擇和被發(fā)現(xiàn)的設(shè)備創(chuàng)建一個(gè)連接。

3.4.5 連接設(shè)備

兩臺(tái)藍(lán)牙設(shè)備之間的連接需要借助C/S（客戶端/服務(wù)端）機(jī)制來實(shí)現(xiàn)，因此其中一臺(tái)設(shè)備必須創(chuàng)建一個(gè)服務(wù)端socket（BluetoothServerSocket），而另一臺(tái)設(shè)備使用服務(wù)端設(shè)備的MAC地址來初始化一個(gè)連接。連接成功后，兩臺(tái)設(shè)備在相同的RFCOMM通道均持有一個(gè)相互連接的BluetoothSocket對(duì)象，并可以使用該對(duì)象中的輸入輸出流進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

3.4.6 數(shù)據(jù)通信

兩臺(tái)設(shè)備成功連接后，各自都將持有一個(gè)相互連接的BluetoothSocket 對(duì)象，借助BluetoothSocket 對(duì)象可以輕易實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)據(jù)傳輸。

分別調(diào)用BluetoothSocket 對(duì)象的getInputStream() 和getOutputStream()方法取出關(guān)聯(lián)的輸入輸出數(shù)據(jù)流對(duì)象，接著調(diào)用輸入流對(duì)象InputStream 的read(byte[])方法讀取設(shè)備發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，或者調(diào)用輸出流對(duì)象OutputStream的w rite(byte[])方法向設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通信。

開發(fā)過程中還需要考慮一些實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)，舉個(gè)例子，數(shù)據(jù)讀取操作應(yīng)該處于一個(gè)專屬的子線程中，因?yàn)閞ead(byte[])方法是阻塞調(diào)用，放在主線程會(huì)引發(fā)ANR，嚴(yán)重影響用戶體驗(yàn)。通常的做法是開啟一個(gè)子線程循環(huán)等待，如果收到數(shù)據(jù)則利用消息機(jī)制通知UI 線程更新顯示界面，直到設(shè)備斷開連接或者其中一方的BluetoothSocket被關(guān)閉。

4 結(jié)語

藍(lán)牙作為一種小范圍無線連接技術(shù)，能在設(shè)備間實(shí)現(xiàn)方便快捷、靈活安全、低成本、低功耗的數(shù)據(jù)通信和語音通信，而Android是當(dāng)今主流的移動(dòng)設(shè)備操作系統(tǒng)，文章從移動(dòng)社交應(yīng)用的角度，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于Android 藍(lán)牙技術(shù)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)聊天工具，在無網(wǎng)絡(luò)等特殊環(huán)境下有一定的應(yīng)用價(jià)值。