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Android 蓝牙通讯全解析：从基础到实战

news 2025/7/22 7:49:31

蓝牙作为一种短距离无线通信技术，在 Android 设备中应用广泛 —— 从蓝牙耳机、蓝牙音箱等音频设备，到蓝牙打印机、蓝牙传感器等数据传输设备，再到蓝牙手表等穿戴设备，都依赖蓝牙通讯实现交互。本文将从蓝牙技术基础出发，详解 Android 蓝牙通讯的两种核心模式（经典蓝牙、低功耗蓝牙）及开发实战，帮助开发者快速实现蓝牙设备连接与数据交互。

一、Android 蓝牙技术基础

1.1 蓝牙技术分类与应用场景

Android 支持两种主流蓝牙技术，适用场景差异显著：

蓝牙类型	全称	核心特点	适用场景
经典蓝牙（BR/EDR）	Basic Rate/Enhanced Data Rate	传输速率较高（1-3Mbps），通信距离约 10 米，功耗中等	音频传输（如蓝牙耳机）、大数据传输（如蓝牙打印机）
低功耗蓝牙（BLE）	Bluetooth Low Energy	传输速率较低（约 1Mbps），通信距离 10-100 米，功耗极低	物联网设备（如温湿度传感器）、穿戴设备（如心率手环）、低频次数据传输（如门禁卡）

关键区别：经典蓝牙适合 “高带宽、中功耗” 场景，BLE 适合 “低带宽、低功耗” 场景。本文将重点讲解两种模式的开发流程。

1.2 蓝牙通讯核心概念

无论哪种蓝牙类型，通讯过程都涉及以下核心角色：

蓝牙适配器（BluetoothAdapter）：Android 设备的蓝牙硬件接口，负责开启 / 关闭蓝牙、扫描设备、管理连接。

蓝牙设备（BluetoothDevice）：远程蓝牙设备的抽象，包含设备地址（MAC 地址）、名称、类型等信息。

UUID（通用唯一识别码）：用于标识蓝牙服务或数据通道（如串口服务 UUID 为00001101-0000-1000-8000-00805F9B34FB）。

GATT（通用属性配置文件）：BLE 通讯的核心协议，通过 “服务（Service）- 特征（Characteristic）” 结构定义数据交互格式（经典蓝牙无需 GATT）。

1.3 蓝牙权限配置

Android 蓝牙开发需在AndroidManifest.xml中声明权限，根据蓝牙类型和系统版本调整：

<!-- 基础蓝牙权限（所有蓝牙功能必需） -->
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH" />
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN" /><!-- Android 6.0+ 位置权限（蓝牙扫描需获取设备位置，因早期蓝牙与位置服务关联） -->
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION" />
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION" /><!-- Android 12+ 新增蓝牙权限（替代旧权限） -->
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_SCAN" android:usesPermissionFlags="neverForLocation" /> <!-- 扫描权限，禁用位置关联 -->
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADVERTISE" /> <!-- 广播权限（BLE作为外设时需用） -->
<uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_CONNECT" /> <!-- 连接权限 --><!-- 声明设备支持蓝牙（可选，用于Google Play过滤） -->
<uses-featureandroid:name="android.hardware.bluetooth"android:required="true" />
<uses-featureandroid:name="android.hardware.bluetooth_le"android:required="false" /> <!-- BLE可选支持 -->

动态权限申请：Android 6.0+ 需在代码中动态申请危险权限（位置权限、蓝牙连接权限），否则扫描和连接会失败。

二、经典蓝牙（BR/EDR）开发实战

经典蓝牙适合 “一对一数据传输” 场景（如蓝牙串口通讯），开发流程为 “开启蓝牙→扫描设备→配对连接→数据传输→断开连接”。

2.1 核心 API 与工具类

经典蓝牙依赖android.bluetooth包下的类：

BluetoothAdapter：蓝牙适配器，核心入口；

BluetoothDevice：远程设备，通过 MAC 地址或名称标识；

BluetoothSocket：数据传输的 socket（类似 TCP socket）；

BluetoothServerSocket：作为服务端时监听连接的 socket。

2.2 开发流程与代码实现

步骤 1：初始化蓝牙适配器并开启蓝牙

public class ClassicBluetoothHelper {private Context mContext;private BluetoothAdapter mBluetoothAdapter;private BluetoothSocket mSocket; // 连接成功后的socketprivate OutputStream mOutputStream; // 发送数据private InputStream mInputStream; // 接收数据private ReadThread mReadThread; // 接收线程public ClassicBluetoothHelper(Context context) {mContext = context;// 获取蓝牙适配器（设备唯一的蓝牙入口）mBluetoothAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter();}// 检查并开启蓝牙public boolean enableBluetooth() {if (mBluetoothAdapter == null) {// 设备不支持蓝牙Toast.makeText(mContext, "设备不支持蓝牙", Toast.LENGTH_SHORT).show();return false;}// 若蓝牙未开启，请求开启if (!mBluetoothAdapter.isEnabled()) {Intent enableIntent = new Intent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE);mContext.startActivity(enableIntent);return false; // 需等待用户授权，授权后通过广播接收结果}return true;}
}

监听蓝牙状态变化：注册广播接收者，监听蓝牙开启 / 关闭状态：

// 在Activity中注册广播
private BroadcastReceiver mBluetoothReceiver = new BroadcastReceiver() {@Overridepublic void onReceive(Context context, Intent intent) {String action = intent.getAction();if (BluetoothAdapter.ACTION_STATE_CHANGED.equals(action)) {int state = intent.getIntExtra(BluetoothAdapter.EXTRA_STATE, BluetoothAdapter.STATE_OFF);if (state == BluetoothAdapter.STATE_ON) {Toast.makeText(context, "蓝牙已开启", Toast.LENGTH_SHORT).show();// 蓝牙开启后可开始扫描设备startScan();}}}
};// 注册广播
IntentFilter filter = new IntentFilter(BluetoothAdapter.ACTION_STATE_CHANGED);
registerReceiver(mBluetoothReceiver, filter);

步骤 2：扫描并发现设备

扫描设备需通过BluetoothAdapter.startDiscovery()，并注册广播接收扫描结果：

// 开始扫描设备
public void startScan() {// 停止正在进行的扫描（避免重复扫描）if (mBluetoothAdapter.isDiscovering()) {mBluetoothAdapter.cancelDiscovery();}// 注册扫描结果广播IntentFilter filter = new IntentFilter(BluetoothDevice.ACTION_FOUND);mContext.registerReceiver(mDeviceReceiver, filter);// 开始扫描（耗时操作，约12秒，需在子线程或异步处理）mBluetoothAdapter.startDiscovery();
}// 扫描结果广播接收者
private BroadcastReceiver mDeviceReceiver = new BroadcastReceiver() {@Overridepublic void onReceive(Context context, Intent intent) {String action = intent.getAction();if (BluetoothDevice.ACTION_FOUND.equals(action)) {// 从intent中获取发现的设备BluetoothDevice device = intent.getParcelableExtra(BluetoothDevice.EXTRA_DEVICE);if (device != null) {// 设备名称（可能为null）和MAC地址String name = device.getName() == null ? "未知设备" : device.getName();String address = device.getAddress();Log.d("ClassicBT", "发现设备：" + name + "，MAC：" + address);// 可将设备添加到列表展示}}}
};

步骤 3：连接设备（客户端模式）

经典蓝牙连接需指定UUID（常用串口 UUID：00001101-0000-1000-8000-00805F9B34FB），连接过程需在子线程中进行（避免阻塞主线程）：

// 连接指定设备（客户端模式）
public void connectDevice(BluetoothDevice device) {new Thread(() -> {try {// 取消扫描（扫描会占用蓝牙资源，影响连接）mBluetoothAdapter.cancelDiscovery();// 通过UUID创建socket（使用串口服务UUID）UUID uuid = UUID.fromString("00001101-0000-1000-8000-00805F9B34FB");mSocket = device.createRfcommSocketToServiceRecord(uuid);// 建立连接（阻塞操作，需在子线程）mSocket.connect();// 连接成功，获取读写流mOutputStream = mSocket.getOutputStream();mInputStream = mSocket.getInputStream();// 启动接收线程mReadThread = new ReadThread();mReadThread.start();// 通知UI连接成功((Activity) mContext).runOnUiThread(() -> Toast.makeText(mContext, "连接成功", Toast.LENGTH_SHORT).show());} catch (IOException e) {// 连接失败（常见原因：未配对、UUID错误、设备不支持串口服务）e.printStackTrace();((Activity) mContext).runOnUiThread(() -> Toast.makeText(mContext, "连接失败：" + e.getMessage(), Toast.LENGTH_SHORT).show());// 关闭sockettry {if (mSocket != null) {mSocket.close();}} catch (IOException ex) {ex.printStackTrace();}}}).start();
}

注意：经典蓝牙连接前通常需要 “配对”，部分设备可自动配对，部分需用户输入配对码（配对结果通过BluetoothDevice.ACTION_PAIRING_REQUEST广播通知）。

步骤 4：数据传输（发送与接收）

// 发送数据（字节数组）
public void sendData(byte[] data) {if (mOutputStream == null) {Toast.makeText(mContext, "未连接设备", Toast.LENGTH_SHORT).show();return;}try {mOutputStream.write(data);mOutputStream.flush();Log.d("ClassicBT", "发送数据：" + new String(data));} catch (IOException e) {e.printStackTrace();Toast.makeText(mContext, "发送失败", Toast.LENGTH_SHORT).show();}
}// 接收数据的线程（必须在子线程，避免阻塞）
private class ReadThread extends Thread {@Overridepublic void run() {byte[] buffer = new byte[1024];int bytes;while (true) {try {// 读取数据（阻塞操作，无数据时会等待）bytes = mInputStream.read(buffer);if (bytes > 0) {byte[] received = new byte[bytes];System.arraycopy(buffer, 0, received, 0, bytes);// 转换为字符串（根据实际协议解析）String data = new String(received, StandardCharsets.UTF_8);Log.d("ClassicBT", "收到数据：" + data);// 通知UI（通过接口回调或Handler）notifyDataReceived(data);}} catch (IOException e) {// 读取失败（通常是连接断开）e.printStackTrace();break;}}}
}// 数据接收回调（供UI层处理）
private OnDataReceivedListener mListener;
public interface OnDataReceivedListener {void onReceived(String data);
}
public void setOnDataReceivedListener(OnDataReceivedListener listener) {mListener = listener;
}
private void notifyDataReceived(String data) {if (mListener != null) {((Activity) mContext).runOnUiThread(() -> mListener.onReceived(data));}
}

步骤 5：断开连接与资源释放

// 断开连接
public void disconnect() {// 停止接收线程if (mReadThread != null) {mReadThread.interrupt();mReadThread = null;}// 关闭流try {if (mInputStream != null) {mInputStream.close();}if (mOutputStream != null) {mOutputStream.close();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}// 关闭sockettry {if (mSocket != null) {mSocket.close();mSocket = null;}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}
}

2.3 服务端模式（可选）

若需要 Android 设备作为 “蓝牙服务端”（如接收其他设备连接），需使用BluetoothServerSocket监听连接：

// 服务端监听连接（在子线程中执行）
private void startServer() {new Thread(() -> {BluetoothServerSocket serverSocket = null;try {// 创建服务器socket（UUID需与客户端一致）UUID uuid = UUID.fromString("00001101-0000-1000-8000-00805F9B34FB");serverSocket = mBluetoothAdapter.listenUsingRfcommWithServiceRecord("ClassicBT_Server", uuid); // 名称用于客户端识别// 阻塞等待客户端连接（只处理一次连接，如需多连接需循环）mSocket = serverSocket.accept();// 连接成功后，关闭serverSocket（单连接模式）serverSocket.close();// 后续流程：获取流、启动接收线程（同客户端）mOutputStream = mSocket.getOutputStream();mInputStream = mSocket.getInputStream();mReadThread = new ReadThread();mReadThread.start();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {try {if (serverSocket != null) {serverSocket.close();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}).start();
}

三、低功耗蓝牙（BLE）开发实战

BLE 适合 “低功耗、频繁小数据传输” 场景（如传感器数据上报），与经典蓝牙的核心区别是基于 GATT 协议，通过 “服务（Service）” 和 “特征（Characteristic）” 定义数据结构。

3.1 BLE 核心概念与 API

BLE 依赖android.bluetooth.le包下的类，核心概念：

GATT：通用属性配置文件，定义了设备间数据交互的规则；

Service：服务，包含多个特征（如 “心率服务” 包含 “心率测量特征”）；

Characteristic：特征，数据的最小单元（可读写、通知）；

UUID：服务和特征的唯一标识（如心率测量特征 UUID：00002a37-0000-1000-8000-00805f9b34fb）；

Advertising：BLE 设备广播自身信息（如名称、服务 UUID），供其他设备扫描。

核心 API：

BluetoothLeScanner：BLE 扫描工具（替代经典蓝牙的BluetoothAdapter扫描）；

BluetoothGatt：GATT 客户端，负责连接和数据交互；

BluetoothGattCallback：GATT 操作的回调（连接状态、数据接收等）。

3.2 开发流程与代码实现

步骤 1：初始化 BLE 适配器与权限

public class BLEHelper {private Context mContext;private BluetoothAdapter mBluetoothAdapter;private BluetoothLeScanner mLeScanner; // BLE扫描器private BluetoothGatt mGatt; // GATT客户端private String mDeviceAddress; // 连接的设备MAC地址public BLEHelper(Context context) {mContext = context;mBluetoothAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter();if (mBluetoothAdapter != null) {mLeScanner = mBluetoothAdapter.getBluetoothLeScanner();}}// 检查BLE支持与权限（需动态申请BLUETOOTH_SCAN等权限）public boolean checkBLESupport() {if (mBluetoothAdapter == null) {Toast.makeText(mContext, "设备不支持蓝牙", Toast.LENGTH_SHORT).show();return false;}if (!mContext.getPackageManager().hasSystemFeature(PackageManager.FEATURE_BLUETOOTH_LE)) {Toast.makeText(mContext, "设备不支持BLE", Toast.LENGTH_SHORT).show();return false;}return true;}
}

步骤 2：扫描 BLE 设备

BLE 扫描需使用BluetoothLeScanner，支持设置过滤条件（如只扫描指定服务 UUID 的设备）：

// 开始扫描BLE设备（需BLUETOOTH_SCAN权限）
public void startBLEScan() {if (mLeScanner == null) {return;}// 扫描设置（可选：设置扫描周期、过滤条件）ScanSettings settings = new ScanSettings.Builder().setScanMode(ScanSettings.SCAN_MODE_LOW_LATENCY) // 低延迟模式（功耗较高）.build();// 开始扫描（回调在主线程，扫描结果通过ScanCallback返回）mLeScanner.startScan(null, settings, mScanCallback);// 扫描一段时间后自动停止（避免功耗过高）new Handler(Looper.getMainLooper()).postDelayed(this::stopBLEScan, 10000); // 10秒后停止
}// 停止扫描
public void stopBLEScan() {if (mLeScanner != null) {mLeScanner.stopScan(mScanCallback);}
}// 扫描回调
private ScanCallback mScanCallback = new ScanCallback() {@Overridepublic void onScanResult(int callbackType, ScanResult result) {super.onScanResult(callbackType, result);BluetoothDevice device = result.getDevice();if (device == null) return;// 获取设备信息String name = device.getName() == null ? "未知设备" : device.getName();String address = device.getAddress();int rssi = result.getRssi(); // 信号强度（负值，越接近0信号越强）Log.d("BLE", "发现设备：" + name + "，MAC：" + address + "，信号：" + rssi);// 获取设备广播的服务UUID（判断是否是目标设备）List<ScanRecord> records = Collections.singletonList(result.getScanRecord());for (ScanRecord record : records) {List<ParcelUuid> uuids = record.getServiceUuids();if (uuids != null && uuids.contains(ParcelUuid.fromString(TARGET_SERVICE_UUID))) {// 发现目标设备，可停止扫描并连接stopBLEScan();connectDevice(device);}}}
};

步骤 3：连接设备并发现服务

BLE 连接通过BluetoothGatt实现，连接后需 “发现服务”（获取设备支持的 Service 和 Characteristic）：

// 连接BLE设备（需BLUETOOTH_CONNECT权限）
public void connectDevice(BluetoothDevice device) {if (device == null) return;mDeviceAddress = device.getAddress();// 连接设备（autoConnect设为false表示立即连接，true表示当设备可用时自动连接）mGatt = device.connectGatt(mContext, false, mGattCallback);
}// GATT回调（所有BLE操作的结果都通过此回调返回）
private BluetoothGattCallback mGattCallback = new BluetoothGattCallback() {// 连接状态变化回调@Overridepublic void onConnectionStateChange(BluetoothGatt gatt, int status, int newState) {if (newState == BluetoothProfile.STATE_CONNECTED) {// 连接成功，开始发现服务（必须在连接成功后调用）Log.d("BLE", "连接成功，开始发现服务");gatt.discoverServices();} else if (newState == BluetoothProfile.STATE_DISCONNECTED) {// 连接断开Log.d("BLE", "连接断开");// 可尝试重连}}// 发现服务回调（服务发现成功后调用）@Overridepublic void onServicesDiscovered(BluetoothGatt gatt, int status) {if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {// 服务发现成功，获取目标服务和特征BluetoothGattService service = gatt.getService(UUID.fromString(TARGET_SERVICE_UUID));if (service != null) {// 获取可读写的特征（根据设备协议确定特征UUID）BluetoothGattCharacteristic characteristic = service.getCharacteristic(UUID.fromString(TARGET_CHARACTERISTIC_UUID));if (characteristic != null) {// 启用特征通知（当特征值变化时，设备主动推送数据）setCharacteristicNotification(characteristic, true);}}} else {Log.e("BLE", "服务发现失败，状态码：" + status);}}// 特征值变化回调（设备主动推送数据或读取数据成功时触发）@Overridepublic void onCharacteristicChanged(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic) {super.onCharacteristicChanged(gatt, characteristic);// 读取特征值（设备推送的数据）byte[] data = characteristic.getValue();if (data != null) {String value = new String(data, StandardCharsets.UTF_8);Log.d("BLE", "收到数据：" + value);// 通知UI层处理notifyDataReceived(value);}}
};// 启用特征通知（让设备在数据变化时主动推送）
public boolean setCharacteristicNotification(BluetoothGattCharacteristic characteristic, boolean enable) {if (mGatt == null || characteristic == null) return false;// 1. 启用本地通知if (!mGatt.setCharacteristicNotification(characteristic, enable)) {return false;}// 2. 写入CCCD描述符（告知设备允许通知，部分设备需要）BluetoothGattDescriptor descriptor = characteristic.getDescriptor(UUID.fromString("00002902-0000-1000-8000-00805f9b34fb")); // 标准CCCD UUIDif (descriptor != null) {descriptor.setValue(enable ? BluetoothGattDescriptor.ENABLE_NOTIFICATION_VALUE : BluetoothGattDescriptor.DISABLE_NOTIFICATION_VALUE);return mGatt.writeDescriptor(descriptor);}return true;
}

步骤 4：数据传输（读写特征值）

BLE 数据传输通过 “读写特征值” 实现：向 Characteristic 写入数据（发送），读取 Characteristic 的值（接收），或通过通知接收设备主动推送的数据。

// 向特征写入数据（发送数据）
public boolean writeData(String characteristicUuid, byte[] data) {if (mGatt == null) return false;// 获取目标特征BluetoothGattService service = mGatt.getService(UUID.fromString(TARGET_SERVICE_UUID));if (service == null) return false;BluetoothGattCharacteristic characteristic = service.getCharacteristic(UUID.fromString(characteristicUuid));if (characteristic == null) return false;// 设置写入类型（根据设备支持的类型选择）characteristic.setWriteType(BluetoothGattCharacteristic.WRITE_TYPE_DEFAULT);characteristic.setValue(data);// 写入数据（结果通过onCharacteristicWrite回调返回）return mGatt.writeCharacteristic(characteristic);
}// 读取特征值（主动获取数据）
public boolean readData(String characteristicUuid) {if (mGatt == null) return false;BluetoothGattService service = mGatt.getService(UUID.fromString(TARGET_SERVICE_UUID));if (service == null) return false;BluetoothGattCharacteristic characteristic = service.getCharacteristic(UUID.fromString(characteristicUuid));if (characteristic == null) return false;// 读取数据（结果通过onCharacteristicRead回调返回）return mGatt.readCharacteristic(characteristic);
}// 在GATT回调中处理读写结果
@Override
public void onCharacteristicWrite(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) {if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {Log.d("BLE", "数据写入成功");} else {Log.e("BLE", "数据写入失败");}
}@Override
public void onCharacteristicRead(BluetoothGatt gatt, BluetoothGattCharacteristic characteristic, int status) {if (status == BluetoothGatt.GATT_SUCCESS) {byte[] data = characteristic.getValue();Log.d("BLE", "读取数据：" + new String(data, StandardCharsets.UTF_8));}
}

步骤 5：断开连接与释放资源

// 断开连接并释放资源
public void disconnect() {if (mGatt != null) {mGatt.disconnect();mGatt.close(); // 必须调用close释放资源，否则下次连接可能失败mGatt = null;}mDeviceAddress = null;
}

四、经典蓝牙与 BLE 的对比及选型建议

对比维度	经典蓝牙（BR/EDR）	低功耗蓝牙（BLE）
功耗	中（持续连接时较高）	极低（适合电池供电设备）
传输速率	1-3Mbps（适合大数据）	约 1Mbps（适合小数据）
通信距离	约 10 米	10-100 米（视环境而定）
连接方式	基于 Socket，类似 TCP	基于 GATT，服务 - 特征模型
开发复杂度	较低（类似网络 Socket）	较高（需理解 GATT 协议）
典型应用	蓝牙串口、蓝牙耳机、蓝牙打印机	传感器、穿戴设备、智能家居