Android BLE 库中的写操作无响应问题分析与解决方案

问题背景

在 NordicSemiconductor 的 Android-BLE-Library 项目中，开发者报告了一个关于蓝牙低功耗(BLE)通信的关键问题：当设备在执行writeCharacteristic写操作时突然断开连接，该方法会陷入无响应状态，既不会返回成功也不会返回失败。这个问题不仅影响用户体验，还可能导致资源泄漏和线程阻塞。

问题复现

开发者提供了一个典型的问题复现场景：

1. 先调用disconnect()方法断开设备连接
2. 紧接着调用writeCharacteristic()方法写入特征值
3. 断开操作成功完成，但写操作既没有触发成功回调(done)，也没有触发失败回调(fail)

当使用协程的suspend()方法时，问题更为严重——协程会永久挂起，即使使用withTimeout也无法取消。

问题根源分析

经过深入分析，发现问题出在以下几个关键点：

1. 资源清理不完整：当用户请求断开连接时，最终会调用close()方法，该方法会清除任务列表但没有以任何方式通知这些任务。

2. 状态同步问题：在涉及设备配对(bonding)的场景下，当读取或写入受保护的特征值时，如果用户取消配对对话框，系统状态变化没有被正确处理。

3. 请求超时处理不当：连接请求的超时机制与配对过程存在冲突，导致在配对过程中超时被错误触发。

解决方案

1. 基础写操作无响应问题修复

针对最基本的写操作无响应问题，项目维护者已经发布了修复方案：

• 修改了任务清理逻辑，确保在连接关闭时正确通知所有待处理请求
• 确保写操作在设备断开时能够收到适当的失败通知

2. 配对过程中的请求处理优化

对于配对过程中出现的问题，开发者提出了以下解决方案：

1. 修改广播接收器逻辑：当设备从BOND_BONDING状态变为BOND_NONE状态时，如果当前有读/写请求，立即通知请求失败。

2. 连接超时处理改进：建议在配对过程中暂停连接超时计时，直到配对过程完成。

3. 显式调用配对请求：在读取受保护特征前，先显式调用createBond()或createBondInsecure()方法，这样可以更可控地处理配对过程。

开发者临时解决方案

在官方修复发布前，开发者可以使用以下临时解决方案：

suspend fun writeCharacteristic(
    characteristic: BluetoothGattCharacteristic,
    data: ByteArray,
    timeout: Duration
): Unit = withTimeoutOrNull(timeout) {
    suspendCancellableCoroutine { continuation ->
        writeCharacteristic(
            characteristic,
            data,
            WRITE_TYPE_DEFAULT
        )
            .done {
                if (!continuation.isCancelled) {
                    continuation.resume(Unit)
                }
            }
            .fail { _, status ->
                if (!continuation.isCancelled) {
                    continuation.resumeWithException(
                        BLERequestException("Write request failed with status $status")
                    )
                }
            }
            .enqueue()
    }
} ?: throw BLERequestException("Write request timed out")

这个方案通过手动管理协程状态和超时，避免了官方suspend()方法的不可取消问题。

最佳实践建议

基于这些问题和经验，建议开发者在实现BLE通信时：

1. 合理设置超时：为所有BLE操作设置适当的超时，并处理超时情况。

2. 状态检查：在执行敏感操作前检查设备连接和配对状态。

3. 错误处理：实现全面的错误处理机制，特别是对于可能长时间阻塞的操作。

4. 测试覆盖：特别测试设备在配对过程中断开或取消的场景。

总结

Android BLE开发中的异步操作处理一直是复杂且容易出错的环节。NordicSemiconductor的Android-BLE-Library通过持续的迭代和改进，正在逐步解决这些问题。开发者应当关注库的更新，及时应用修复版本，同时在自己的代码中实现防御性编程，以提供更稳定的BLE通信体验。

最新版本的库已经包含了针对这些问题的修复，建议开发者升级到2.9.0-beta03或更高版本，以获得更可靠的BLE通信能力。