iOS蓝牙常见问题

iOS 蓝牙开发是面试中经常考察的知识点，尤其是涉及硬件交互、IoT 等领域的岗位。下面我为你整理了常见的面试问题，分为基础概念 、核心流程 、进阶问题 和实战问题几大类。

---

一、基础概念

1. 蓝牙有几种技术标准？iOS 开发主要用哪种？

• 经典蓝牙 (Bluetooth Classic)： 传输速率高、功耗大，主要用于音频传输、文件传输等场景。iOS 对经典蓝牙的设备间通信支持有限（主要通过 MFI 认证）。
• 低功耗蓝牙 (Bluetooth Low Energy, BLE) ： 功耗低、数据量小，主要用于设备状态同步、传感器数据采集等。iOS 蓝牙开发主要围绕 BLE。

2. iOS 中处理蓝牙的核心框架是哪个？

• CoreBluetooth.framework。
• 它提供了与 BLE 设备交互的所有必要类和方法。

3. 解释 BLE 中的中心设备 (Central) 和外设 (Peripheral) 角色

• 外设 (Peripheral)： 广播数据的设备，例如智能手环、心率监测器。它持有数据。
• 中心设备 (Central)： 扫描并连接外设的设备，例如 iPhone。它消费数据。
• 在 iOS 开发中，我们的 App 通常作为 Central 去连接其他 BLE 设备。 但 iOS 设备也可以作为 Peripheral（通过 CBPeripheralManager）。

---

二、核心流程与 API

4. 描述一个完整的 Central 端连接和数据交互流程

这是最核心的问题，几乎必问。

1. 创建中心管理器

   centralManager = CBCentralManager(delegate: self, queue: nil)

2. 监听蓝牙状态 (CBCentralManagerDelegate)

   func centralManagerDidUpdateState(_ central: CBCentralManager) {
       if central.state == .poweredOn {
           // 蓝牙已开启，开始扫描
           central.scanForPeripherals(withServices: nil, options: nil)
       }
   }

3. 发现外设

   func centralManager(_ central: CBCentralManager, didDiscover peripheral: CBPeripheral, advertisementData: [String : Any], rssi RSSI: NSNumber) {
       // 检查外设名称或广播数据，找到目标设备
       if peripheral.name == "MyDevice" {
           self.targetPeripheral = peripheral
           central.stopScan()
           central.connect(peripheral, options: nil)
       }
   }

4. 连接外设

   func centralManager(_ central: CBCentralManager, didConnect peripheral: CBPeripheral) {
       // 连接成功，设置 Peripheral 的代理并开始发现服务
       peripheral.delegate = self
       peripheral.discoverServices(nil) // 传入 nil 发现所有服务
   }

5. 发现服务 (CBPeripheralDelegate)

   func peripheral(_ peripheral: CBPeripheral, didDiscoverServices error: Error?) {
       if let services = peripheral.services {
           for service in services {
               // 根据目标服务的 UUID 进行过滤
               if service.uuid == CBUUID(string: "180D") { // 心率服务
                   peripheral.discoverCharacteristics(nil, for: service)
               }
           }
       }
   }

6. 发现特征

   func peripheral(_ peripheral: CBPeripheral, didDiscoverCharacteristicsFor service: CBService, error: Error?) {
       if let characteristics = service.characteristics {
           for characteristic in characteristics {
               // 根据特征的属性进行操作
               if characteristic.properties.contains(.notify) {
                   peripheral.setNotifyValue(true, for: characteristic)
               }
               if characteristic.properties.contains(.read) {
                   peripheral.readValue(for: characteristic)
               }
               // 如果需要写入
               // if characteristic.properties.contains(.write) { ... }
           }
       }
   }

7. 数据交互

   • 读取数据 ： peripheral.readValue(for: characteristic) 然后在 didUpdateValueFor 回调中获取数据。
   • 订阅通知 ： peripheral.setNotifyValue(true, for: characteristic) 数据更新时，会在 didUpdateValueFor 回调中收到。
   • 写入数据 ： peripheral.writeValue(data, for: characteristic, type: .withResponse) (或 .withoutResponse)

8. 断开连接

   centralManager.cancelPeripheralConnection(peripheral)

5. 解释 BLE 的 GATT 结构

• GATT (Generic Attribute Profile)： 定义了 BLE 设备间数据传输的格式和结构。
• 层级关系 ： Device -> Service -> Characteristic -> Descriptor
  • Service (服务)： 一个设备提供的特定功能，例如电池服务、设备信息服务。用 UUID 标识。
  • Characteristic (特征)： 服务下的具体数据点，是数据交互的真正载体。例如电池电量、心率测量值。它有自己的 UUID、值和属性（读、写、通知等）。
  • Descriptor (描述符)： 对 Characteristic 的额外描述，例如用户描述、特征格式等。

6. CBCharacteristic 的 properties 有哪些？各自含义是什么？

• .read： 可读
• .write： 可写（需要响应）
• .writeWithoutResponse： 可写（不需要响应，速度快但不可靠）
• .notify： 可订阅（外设主动推送数据，无确认）
• .indicate： 可指示（外设主动推送数据，有确认，更可靠）
• 等等。在操作一个特征前，必须检查其属性。

---

三、进阶问题

7. 后台模式下的蓝牙处理

• 配置 ： 在 Capabilities 中开启 Background Modes 并勾选 Uses Bluetooth LE accessories。
• 限制 ：
  • 扫描时需要使用 Service UUIDs（scanForPeripherals(withServices: [CBUUID], options: ...)），否则在后台扫描不到设备。
  • App 在后台或被挂起时，所有蓝牙事件都会在后台队列中被缓存，当 App 回到前台时会一并交付。
• 状态保存与恢复 ： 通过实现 restoreIdentifier 和 centralManager(_:willRestoreState:) 方法，可以让系统在 App 被杀死后重新启动时恢复蓝牙连接和状态。

8. 如何保证蓝牙连接的稳定性和重连机制？

• 监听断开事件 ： 实现 centralManager(_:didDisconnectPeripheral:error:) 代理方法。
• 实现重连逻辑： 在断开回调中，根据错误码和业务逻辑进行重试连接。
• 连接超时处理 ： CoreBluetooth 没有原生超时，需要自己用 DispatchWorkItem 或 Timer 实现。
• 错误处理： 妥善处理常见的错误，如连接失败、服务发现失败等。

9. 蓝牙配对和绑定 (Bonding) 的区别？

• 配对 (Pairing)： 一个一次性的过程，用于交换密钥、认证身份，建立安全的连接。
• 绑定 (Bonding)： 在配对成功后，将交换的密钥（LTK, Long-Term Key）存储起来，以便后续重新连接时无需再次配对。在 iOS 上，这个过程由系统自动管理。

10. 作为 Peripheral 端 (CBPeripheralManager) 需要做什么？

• 创建 CBPeripheralManager。
• 设置服务和特征（CBMutableService 和 CBMutableCharacteristic）。
• 发布服务到本地数据库。
• 开始广播。
• 处理 Central 的订阅、读请求和写请求。

---

四、实战与经验

11. 你在项目中遇到的蓝牙难点是什么？如何解决的？

这是一个开放性问题，考察实际经验。可能的答案：

• 连接不稳定： 实现了指数退避算法的重连机制。
• 数据分包与组包： BLE 单次传输数据量有限（通常是 20 字节），需要设计协议来处理长数据。
• 多设备连接管理 ： 使用字典或数组管理多个 CBPeripheral 实例。
• 不同厂商设备兼容性： 处理非标准的 UUID 或不符合规范的 GATT 结构。

12. 如何调试蓝牙问题？

• 使用 LightBlue 、nRF Connect 等第三方 App 模拟 Peripheral 或扫描设备，验证硬件本身是否正常。
• 在 Xcode 中查看 CoreBluetooth 的日志（有时需要额外的系统日志工具）。
• 检查所有的 Delegate 回调，特别是错误回调。
• 使用 Packet Logger（需要苹果开发者账号）进行底层 HCI 日志抓取，这是最强大的调试手段。

13. 了解 Bluetooth 5.0 的新特性吗？

• 2M PHY： 更高的传输速率。
• LE Audio： 新一代蓝牙音频标准。
• Long Range： 更长的传输距离。
• Advertising Extensions： 更强大的广播数据能力。
• 注意： 这些特性需要手机硬件和外围设备同时支持，并且 iOS API 可能对部分特性有版本要求。