近場通信（Near Field Communication，NFC）是一種短距離（最多20cm）、高頻率的無線通信技術。它是一個標準，通過把智能卡和閱讀器接口集成到單個設備中，擴展了無線電頻率識別（RFID）標準。該標準最初是為了在手機上使用，因此吸引了很多對非接觸式數據傳輸感興趣的供應商（例如信用卡銷售商）。該標準使得NFC有以下3種具體應用方式：
智能卡仿真
設備是非接觸式智能卡（因此其他閱讀器可以讀取）。
讀卡器模式
設備可以讀取RFID標籤。
P2P模式
兩個設備可以來回溝通並交換數據。
在Android 2.3(API level 9)中，Google引入了NFC功能中的讀卡器模式。從Android 2.3.3(API level 10)開始，還可以將數據寫到NFC標籤並通過P2P模式交換。
NFC標籤中包含的是使用NFC數據交換格式編碼的數據，其消息格式遵循的協議是：NFC Forum Type 2 Specification。每條NDEF消息包含一條或多條NDEF記錄。關於NFC的官方技術說明書可以在http://www.nfc-forum.org/獲取。為了開發和測試NFC應用，強烈建議獲取NFC兼容的設備（例如Nexus S，在http://www.google.com/phone/detail/nexus-s）和NFC兼容的標籤。
為了在應用中使用NFC功能，需要在清單文件中聲明以下許可權限：
<uses-permission android:name="android.permission.NFC" />
為了把應用限制為使用NFC的設備，需要在manifest文件中添加以下代碼：
<uses-feature android:name="android.hardware.nfc" />
讀標籤
當掃瞄RFID/NFC標籤時，讀卡器模式會接收通知。在Android 2.3（API level 9）中，實現這一點的唯一方式是創建一個Activity，它監聽android.nfc.action.TAG_DISCOVERED intent，當讀取一個標籤時會廣播該intent。Android 2.3.3(API level 10)提供了更全面的方式來接收該通知，其遵循如圖17-2所示的過程。
圖17-2：Android 2.3.3（API level 10）中的NFC標記流
在Android 2.3.3（API level 10）以及更新的版本中，當發現NFC標籤時，在Intent中會放置一個標籤對像（Parcelable）作為EXTRA_TAG。然後，系統開始跟從邏輯流，確定要發送Intent的最佳Activity。在設計上，它優先把標籤分發給正確的活動，而不需要向用戶彈出活動選擇器對話框（即在透明模式下），以避免在標籤和設備之間的連接被不必要的用戶交互干擾。首先要檢查的是在前端是否存在Activity，其調用了enableForegroundDispatch方法。如果該Activity存在，intent就會傳遞給該Activity並結束；如果不存在，系統會檢查標籤數據的第一條NdefMessage。如果NdefRecord是URI、Smart Poster或MIME數據，系統會檢查註冊了ACTION_NDEF_DISCOVEREDintent並包含這種類型數據的Activity（android.nfc.action.NDEF_DISCOVERED）。如果存在該Activity，該匹配的Activity（匹配越接近越好）會接收intent。如果不存在匹配的Activity，系統會查找註冊了ACTION_TECH_DISCOVERED的活動，並且匹配特定的標籤技術集（再次強調，匹配越接近越好）。如果存在匹配的活動，intent會傳遞給該活動。然而，如果在前面的檢查中都沒有找到匹配的活動，intent會最終作為ACTION_TAG_DISCOVERED傳遞，這和Android 2.3（API level 9）處理標籤的方式類似。
為了把前端的Activity設置為第一個接收標籤的Activity，必須檢索NFC設備適配器，並調用Activity的context引用的enableForegroundDispatch方法。實際的NFC設備適配器是由類NfcAdapter表示的。為了檢索該設備的適配器，啟動Android 2.3（API level 9）中的getDefaultAdapter方法或Android 2.3.3（API level 10）中的getDefaultAdapter(context)方法：
NfcAdapter adapter = NfcAdapter.getDefaultAdapter;
// --- for API 10 only
// NfcAdapter adapter = NfcAdapter.getDefaultAdapter(context);
if(adapter != null) {
// true if enabled, false if not
boolean enabled = adapter.isEnabled;
}
一旦檢索到NFC設備適配器，構建PendingIntent對象，並把它傳遞給enableForegroundDispatch方法。該方法必須從主線程中調用，而且Activity必須正在前端運行（調用了onResume方法）：
PendingIntent intent =
PendingIntent.getActivity(this, 0,
new Intent(this, getClass).addFlags(Intent.FLAG_ACTIVITY_SINGLE_TOP),
0);
NfcAdapter.getDefaultAdapter(this).enableForegroundDispatch(this, intent,
null, null);
當Activity離開前端（調用了onPause方法）後，必須調用disableForeground-Dispatch方法：
@Override
protected void onPause {
super.onPause;
if(NfcAdapter.getDefaultAdapter(this) != null)
NfcAdapter.getDefaultAdapter(this).disableForegroundDispatch(this);
}
}
如果一個Activity註冊了ACTION_NDEF_DISCOVERED，那麼這個Activity必須把android.nfc.action.NDEF_DISCOVERED作為intent-filter，並在manifest文件中將其指定為專用的數據過濾器：
<activity android:name=".NFC233">
<!-- listen for android.nfc.action.NDEF_DISCOVERED -->
<intent-filter>
<action android:name="android.nfc.action.NDEF_DISCOVERED"/>
<data android:mimeType="text/*" />
</intent-filter>
</activity>
這也適合TECH_DISCOVERED的情況（以下示例也包含描述特定技術的元數據資源，它保存在NFC標籤中，如NDEF內容）：
<activity android:name=".NFC233">
<intent-filter>
<action android:name="android.nfc.action.TECH_DISCOVERED" />
</intent-filter>
<meta-data android:name="android.nfc.action.TECH_DISCOVERED"
android:resource="@xml/nfcfilter"
/>
</activity>
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<!-- capture anything using NfcF or with NDEF payloads-->
<resources xmlns:xliff="urn:oasis:names:tc:xliff:document:1.2">
<tech-list>
<tech>android.nfc.tech.NfcF</tech>
</tech-list>
<tech-list>
<tech>android.nfc.tech.NfcA</tech>
<tech>android.nfc.tech.MifareClassic</tech>
<tech>android.nfc.tech.Ndef</tech>
</tech-list>
</resources>
註冊ACTION_TAG_DISCOVERED intent的示例manifest文件的內容如下所示：
<!-- this will show up as a dialog when the nfc tag is scanned -->
<activity android:name=".NFC" android:theme="@android:style/Theme.Dialog">
<intent-filter>
<action android:name="android.nfc.action.TAG_DISCOVERED"/>
<category android:name="android.intent.category.DEFAULT"/>
</intent-filter>
</activity>
當讀取一個標籤時，系統會把有效負荷作為關聯數據廣播intent。在Android 2.3.3（API level 10）中，Tag對象也作為EXTRA_TAG包含進來。該Tag對像提供檢索特定的TagTechnology的方式，並能夠執行高級操作（如I/O）。注意，該類傳遞和返回數組時沒有使用clone方式，所以注意不要修改它們：
Tag tag = (Tag) intent.getParcelableExtra(NfcAdapter.EXTRA_TAG);
在Android 2.3（API level 9）及更新的版本中，該標籤的ID作為字節數組封裝在intent中，其key是「android.nfc.extra.ID」（NfcAdapter.EXTRA_ID）：
byte byte_id = intent.getByteArrayExtra(NfcAdapter.EXTRA_ID);
該數據是作為Parcelable對像（NdefMessage）數組打包的，其key是「android.nfc.extra.NDEF_MESSAGES」(NfcAdapter.EXTRA_NDEF_MESSAGES)：
Parcelable msgs =
intent.getParcelableArrayExtra(NfcAdapter.EXTRA_NDEF_MESSAGES);
NdefMessage nmsgs = new NdefMessage[msgs.length];
for(int i=0;i<msgs.length;i++) {
nmsgs[i] = (NdefMessage) msgs[i];
}
每個NdefMessage對像內部都有一個NdefRecord數組。該記錄總是包含3比特的TNF(類型名稱格式，type name format)、記錄類型、唯一ID以及有效負荷。關於這方面的具體信息，可查看NdefRecord文檔(http://developer.android.com/reference/android/nfc/NdefRecord.html)。現在，已經存在一些已知的類型，這裡將探討4種最常見的：TEXT、URI、SMART_POSTER和ABSOLUTE_URI：
// enum of types we are interested in
private static enum NFCType {
UNKNOWN, TEXT, URI, SMART_POSTER, ABSOLUTE_URI
}
private NFCType getTagType(final NdefMessage msg) {
if(msg == null) return null;
// we are only grabbing the first recognizable item
for (NdefRecord record : msg.getRecords) {
if(record.getTnf == NdefRecord.TNF_WELL_KNOWN) {
if(Arrays.equals(record.getType, NdefRecord.RTD_TEXT)) {
return NFCType.TEXT;
}
if(Arrays.equals(record.getType, NdefRecord.RTD_URI)) {
return NFCType.URI;
}
if(Arrays.equals(record.getType, NdefRecord.RTD_SMART_POSTER)) {
return NFCType.SMART_POSTER;
}
} else if(record.getTnf == NdefRecord.TNF_ABSOLUTE_URI) {
return NFCType.ABSOLUTE_URI;
}
}
return null;
}
NdefRecord.RTD_TEXT類型的有效載荷，其第一個字節會定義狀態，這種類型還會對有效載荷中的文本進行編碼：
/*
* the First Byte of the payload contains the "Status Byte Encodings" field,
* per the NFC Forum "Text Record Type Definition" section 3.2.1.
*
* Bit_7 is the Text Encoding Field.
* * if Bit_7 == 0 the the text is encoded in UTF-8
* * else if Bit_7 == 1 then the text is encoded in UTF16
* Bit_6 is currently always 0 (reserved for future use)
* Bits 5 to 0 are the length of the IANA language code.
*/
private String getText(final byte payload) {
if(payload == null) return null;
try {
String textEncoding = ((payload[0] & 0200) == 0) ? "UTF-8" : "UTF-16";
int languageCodeLength = payload[0] & 0077;
return new String(payload, languageCodeLength + 1,
payload.length - languageCodeLength - 1, textEncoding);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace;
}
return null;
}
標準URI類型（NdefRecord.RTD_URI）的有效載荷，其第一個字節定義URI的前綴：
/**
* NFC Forum "URI Record Type Definition"
*
* Conversion of prefix based on section 3.2.2 of the NFC Forum URI Record
* Type Definition document.
*/
private String convertUriPrefix(final byte prefix) {
if(prefix == (byte) 0x00) return "";
else if(prefix == (byte) 0x01) return "http://www.";
else if(prefix == (byte) 0x02) return "https://www.";
else if(prefix == (byte) 0x03) return "http://";
else if(prefix == (byte) 0x04) return "https://";
else if(prefix == (byte) 0x05) return "tel:";
else if(prefix == (byte) 0x06) return "mailto:";
else if(prefix == (byte) 0x07) return "ftp://anonymous:anonymous@";
else if(prefix == (byte) 0x08) return "ftp://ftp.";
else if(prefix == (byte) 0x09) return "ftps://";
else if(prefix == (byte) 0x0A) return "sftp://";
else if(prefix == (byte) 0x0B) return "smb://";
else if(prefix == (byte) 0x0C) return "nfs://";
else if(prefix == (byte) 0x0D) return "ftp://";
else if(prefix == (byte) 0x0E) return "dav://";
else if(prefix == (byte) 0x0F) return "news:";
else if(prefix == (byte) 0x10) return "telnet://";
else if(prefix == (byte) 0x11) return "imap:";
else if(prefix == (byte) 0x12) return "rtsp://";
else if(prefix == (byte) 0x13) return "urn:";
else if(prefix == (byte) 0x14) return "pop:";
else if(prefix == (byte) 0x15) return "sip:";
else if(prefix == (byte) 0x16) return "sips:";
else if(prefix == (byte) 0x17) return "tftp:";
else if(prefix == (byte) 0x18) return "btspp://";
else if(prefix == (byte) 0x19) return "btl2cap://";
else if(prefix == (byte) 0x1A) return "btgoep://";
else if(prefix == (byte) 0x1B) return "tcpobex://";
else if(prefix == (byte) 0x1C) return "irdaobex://";
else if(prefix == (byte) 0x1D) return "file://";
else if(prefix == (byte) 0x1E) return "urn:epc:id:";
else if(prefix == (byte) 0x1F) return "urn:epc:tag:";
else if(prefix == (byte) 0x20) return "urn:epc:pat:";
else if(prefix == (byte) 0x21) return "urn:epc:raw:";
else if(prefix == (byte) 0x22) return "urn:epc:";
else if(prefix == (byte) 0x23) return "urn:nfc:";
return null;
}
在絕對URI（NdefRecord.TNF_ABSOLUTE_URI）類型中，整個有效負荷是以UTF-8編碼並組成URI：
if(record.getTnf == NdefRecord.TNF_ABSOLUTE_URI) {
String uri = new String(record.getPayload, Charset.forName("UTF-8");
}
特殊的Smart Poster（NdefRecord.RTD_SMART_POSTER）類型包含多條文本子記錄或URI（或絕對URI）數據：
private void getTagData(final NdefMessage msg) {
if(Arrays.equals(record.getType, NdefRecord.RTD_SMART_POSTER)) {
try {
// break out the subrecords
NdefMessage subrecords = new NdefMessage(record.getPayload);
// get the subrecords
String fulldata = getSubRecordData(subrecords);
System.out.println("SmartPoster: "+fulldata);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace;
}
}
}
// method to get subrecord data
private String getSubRecordData(final NdefRecord records) {
if(records == null || records.length < 1) return null;
String data = "";
for(NdefRecord record : records) {
if(record.getTnf == NdefRecord.TNF_WELL_KNOWN) {
if(Arrays.equals(record.getType, NdefRecord.RTD_TEXT)) {
data += getText(record.getPayload) + "\n";
}
if(Arrays.equals(record.getType, NdefRecord.RTD_URI)) {
data += getURI(record.getPayload) + "\n";
} else {
data += "OTHER KNOWN DATA\n";
}
} else if(record.getTnf == NdefRecord.TNF_ABSOLUTE_URI) {
data += getAbsoluteURI(record.getPayload) + "\n";
} else data += "OTHER UNKNOWN DATA\n";
}
return data;
}
寫入Tag對像
Android 2.3.3（API level 10）提供了把數據寫入Tag對象的功能。為了實現此功能，必須使用Tag對像獲取該標籤內合適的TagTechnology。NFC標籤基於很多獨立的技術，提供了很多功能。TagTechnology實現了基於這些技術的各種功能。因此，需要使用NDEF技術來檢索和修改標籤中的NdefRecords和NdefMessages：
// get the tag from the Intent Tag mytag = (Tag) intent.getParcelableExtra(NfcAdapter.EXTRA_TAG); // get the Ndef (TagTechnology) from the tag Ndef ndefref = Ndef.get(mytag);
注意，當使用TagTechnology執行I/O操作時需要注意如下幾點：
·在使用其他I/O操作前必須調用connect方法。
·I/O操作可能是阻塞式的，而且在應用的main線程中永遠都不應該調用它。
·一次只能連接一個TagTechnology。後續的connect調用會返回IOException。
·在通過TagTechnology完成I/O操作後，必須調用close方法，該方法會通過IOException撤銷所有在其他線程（包括connect方法）中執行的阻塞式的I/O操作。
因此，要把數據寫到tag中，會在獨立於main線程的線程中調用connect方法。一旦完成該操作，會檢查isConnected方法，來驗證連接是否已經建立。如果連接已經建立，則會調用包含構造的NdefMessage（至少包含一條記錄）的writeNdefMessage方法。寫入數據之後，接下來會調用close方法來清理進程。
使用NDEF TagTechnology引用，把文本記錄寫入到tag中的完整代碼如下：
// pass in the Ndef TagTechnology reference and the text we wish to encode
private void writeTag(final Ndef ndefref, final String text) {
if(ndefref == null || text == null || !ndefref.isWritable) {
return;
}
(new Thread {
public void run {
try {
Message.obtain(mgsToaster, 0,
"Tag writing attempt started").sendToTarget;
int count = 0;
if(!ndefref.isConnected) {
ndefref.connect;
}
while(!ndefref.isConnected) {
if(count > 6000) {
throw new Exception("Unable to connect to tag");
}
count++;
sleep(10);
}
ndefref.writeNdefMessage(msg);
Message.obtain(mgsToaster, 0,
"Tag write successful!").sendToTarget;
} catch (Exception t) {
t.printStackTrace;
Message.obtain(mgsToaster, 0,
"Tag writing failed! - "+t.getMessage).sendToTarget;
} finally {
// ignore close failure...
try { ndefref.close; }
catch (IOException e) { }
}
}
}).start;
}
// create a new NdefRecord
private NdefRecord newTextRecord(String text) {
byte langBytes = Locale.ENGLISH.
getLanguage.
getBytes(Charset.forName("US-ASCII"));
byte textBytes = text.getBytes(Charset.forName("UTF-8"));
char status = (char) (langBytes.length);
byte data = new byte[1 + langBytes.length + textBytes.length];
data[0] = (byte) status;
System.arraycopy(langBytes, 0, data, 1, langBytes.length);
System.arraycopy(textBytes, 0, data, 1 + langBytes.length, textBytes.length);
return new NdefRecord(NdefRecord.TNF_WELL_KNOWN,
NdefRecord.RTD_TEXT,
new byte[0],
data);
}
P2P模式和Beam
在Android 2.3.3(API level 10)中，當一個設備被設置為通過NFC把數據傳輸到另一個NFC數據接收設備上時，會啟用P2P模式。發送數據的設備可能也會接收到數據接收設備所發送的數據，因此會出現對等（P2P）通信。在API 10中，這是通過前置推送方式來完成的，但是該方法在後期的API發佈（API 14+，Android 4.0+）中被廢棄了，取而代之的是一個新的推送API，稱為Beam。在這一節中，我們將描述這兩個方法。
API 10-13
在API 10中，NfcAdapter類的enableForegroundNdePush方法會完成P2P NFC消息交換。因此，當Activity處於活動狀態（在前台運行）時，會向另一台支持com.android.npp NDEF推送協議的設備發送一條NdefMessage消息。enableForegroundNdefPush方法必須在主線程中、在通信開始之前調用（正如其onResume方法），當Activity在後台運行（在onPause方法）時，應該取消該方法。
@Override
public void onResume {
super.onResume;
NdefRecord rec = new NdefRecord[1];
rec[0] = newTextRecord("NFC Foreground Push Message");
NdefMessage msg = new NdefMessage(rec);
NfcAdapter.getDefaultAdapter(this).enableForegroundNdefPush(this, msg);
}
// create a new NdefRecord
private NdefRecord newTextRecord(String text) {
byte langBytes = Locale.ENGLISH.
getLanguage.
getBytes(Charset.forName("US-ASCII"));
byte textBytes = text.getBytes(Charset.forName("UTF-8"));
char status = (char) (langBytes.length);
byte data = new byte[1 + langBytes.length + textBytes.length];
data[0] = (byte) status;
System.arraycopy(langBytes, 0, data, 1, langBytes.length);
System.arraycopy(textBytes, 0, data, 1 + langBytes.length, textBytes.length);
return new NdefRecord(NdefRecord.TNF_WELL_KNOWN,
NdefRecord.RTD_TEXT,
new byte[0],
data);
}
當enableForegroundNdefPush方法處在活躍狀態時，標準的tag分發方式會被禁用。只有前端的活動可能會通過enableForegroundDispatch方法接收到標籤發現（tag-discovered）請求。通過這種方式，可以確保其他活動和服務不會攔截正在掃瞄的NFC標籤，從而保證正在運行的活動接收到數據。
當Activity不再在前端（調用完onPause方法後）時，注意必須調用disableFore-groundNdefPush方法：
@Override
protected void onPause {
super.onPause;
if(NfcAdapter.getDefaultAdapter(this) != null) {
NfcAdapter.getDefaultAdapter(this).disableForegroundNdefPush(this);
}
}
Beam：API 14+
要使用Android Beam，其設備必須取消鎖定屏幕，初始化該beam的設備必須正在運行相應的Activity。
在API 14以及更新版本中，Android Beam功能是通過NfcAdapter的兩個方法來實現的：setNdefPushMessage和setNdefPushMessageCallback。setNdefPushMessage方法接收參數NdefMessage，並且會立即發送一條消息，而setNdefPushMessageCallback是異步執行的，並提供了接口NfcAdapter.CreateNdefMessageCallback。當一台設備在另一台設備的NFC通信範圍內，會調用該接口的CreateNdefMessage方法。如果調用兩個pushMessage方法，會先執行setNdefPushMessageCallback方法。
// here we use the callback to push a message via the NfcAdapter
NfcAdapter nfcadapter = NfcAdapter.getDefaultAdapter(this);
// here a callback is generated
CreateNdefMessageCallback nfccallback = new CreateNdefMessageCallback {
@Override
public NdefMessage createNdefMessage(NfcEvent event) {
String text = "Beaming via callback";
byte mimeBytes = "application/com.oreilly.demo.android.pa.sensordemo".
getBytes(Charset.forName("US-ASCII"));NdefRecord mimeRecord = new Ndef
Record(NdefRecord.TNF_MIME_MEDIA, mimeBytes, new byte[0], text.getBytes);
NdefMessage msg = new NdefMessage(new NdefRecord {mimeRecord});
return msg;
}
};
nfcadapter.setNdefPushMessageCallback(nfccallback, this);
// here we just push a message directly
String directtext = "Beaming Directly";
byte directMimeBytes = "application/com.oreilly.demo.android.pa.sensordemo".
getBytes(Charset.forName("US-ASCII"));NdefRecord directMimeRecord = new NdefRecord
(NdefRecord.TNF_MIME_MEDIA, directMimeBytes, new byte[0], directtext.getBytes);
NdefMessage directmsg = new NdefMessage(new NdefRecord {directMimeRecord});
nfcadapter.setNdefPushMessage(directmsg, this);
在前面的例子中，沒有使用Android Application Record（AAR），因此在manifest文件中，關於該活動的定義會包含如下intent過濾器：
<activity android:name=".NFC40">
<intent-filter>
<action android:name="android.nfc.action.NDEF_DISCOVERED"/>
<category android:name="android.intent.category.DEFAULT"/>
<data android:mimeType="application/com.oreilly.demo.android.pa.sensordemo"/>
</intent-filter>
</activity>
如果你想在應用層處理NFC操作，強烈建議你使用AAR，而不是intent過濾器（由於包名約束，AAR在活動級別不可用），因此其他應用不能干預特定的NFC操作的處理。
// generate the NdefMessage with an AAR
NdefMessage msg = new NdefMessage(new NdefRecord {mimeRecord,
NdefRecord.createApplicationRecord("com.oreilly.demo.android.pa.sensordemo")});
nfcadapter.setNdefPushMessage(msg, this);