最近开发了一款基于Android6.0系统的钢琴学习系统，本文将主要介绍MIDI协议的常识、Android MIDI 相关API的使用，以及MIDI应用程序开发需要借鉴的开源项目，最后分析本项目的架构。

本文的主要结构如下图所示：

本文项目架构

1.MIDI概述

1.1乐器数字接口

(Musical Instrument Digital Interface，简称MIDI)是一个工业标准的电子通信协议.为电子乐器等演奏设备(如合成器)定义各种音符或弹奏码，容许电子乐器、电脑、手机或其它的舞台演出配备彼此连接，调整和同步，得以即时交换演奏数据。MIDI不发送声音，只发送像是音调和音乐强度的数据，音量，颤音和相位[1]等参数的控制信号，还有设置节奏的时钟信号。在不同的电脑上，输出的声音也因音源器不同而有差异。

1.2 MIDI的优点

1.共通语言及语法：

键盘乐器，电子鼓，电脑，编曲机及其他为MIDI设计出来的特殊功能电子乐器之间可以轻易的相互链接

2.简化的链接：

减少了音乐设备之间导线、信号线链接的复杂性(如音量控制)

3.更少的演出者：

1980年代初期，音乐演出者可以仅靠一至两人进行现场演出，同时操作数台MIDI设备，制造出像交响乐团般的演出效果

4.更低的获取门槛：

用户可以以更少的花费创作、编辑、制作高质量的数字音乐。专业的音乐家可以在家里自己录音，宅录，不用花钱租录音室，也不用请一堆乐手来帮忙录音。同时更让没音乐基础的爱好者可以利用MIDI音乐软件高度扩充性进行高质量录音

5.方便可携的电子音乐器材：

大量减少了乐手巡回演出时所需携带的乐器、器材与线材的数量，在搬运、装载、架设器材也简易了许多，却仍可以制造出相当的音色与效果.

1.3 MIDI的运作过程

当MIDI播放器演奏了一个音符的时候，它随之将音符转换成MIDI信息。一个典型的由键盘获取的音符的MIDI信息的过程包括：

1.用户以特定速率(又译，力度-velocity)演奏中央C音符。

2.用户改变按压键盘按键的力度-这个技术称为键后触感(aftertouch)。

3.用户释放并停止演奏中央C音符。

2.Android Midi相关API

2.1用到的主要类在android.media.midi中，除此之外还要用到音频播放相关的API:AudioTrack,AudioRecord等相关API.

2.2接口 MidiManager.OnDeviceOpenedListener

/**    * Listener class used for receiving the results of {@link #openDevice} and    * {@link #openBluetoothDevice}    */    public interface OnDeviceOpenedListener {        /**        * Called to respond to a {@link #openDevice} request        *        * @param device a {@link MidiDevice} for opened device, or null if opening failed        */        abstract public void onDeviceOpened(MidiDevice device);    } 在调用Midimanger.openDevice(MidiDeviceInfo, MidiManager.OnDeviceOpenedListener, Handler)方法时需要传入这样一个接口，再回调函数里能够得到打开的设备MidiDevice

2.3相关类

2.3.1 MidiDevice该类属于Midi设备，该类的创建比较特殊，需要通过 openDevice(MidiDeviceInfo, MidiManager.OnDeviceOpenedListener, Handler)进行创建，在MidiManager.OnDeviceOpenedListener的回调中会得到该类1 MidiDeviceInfo getInfo ()2 MidiInputPort openInputPort (int portNumber)3 MidiOutputPort openOutputPort (int portNumber)这三个方法相对比较容易理解，主要用来得到设备的信息，通过端口号来打开一个输入端口和输出端口4 MidiDevice.MidiConnection connectPorts (MidiInputPort inputPort,                int outputPortNumber)这个方法相对比较特殊，主要用来将两个设备连接起来，第一个参数为需要连接的设备的输入端口，第二个参数为输出设备的输出端口号

2.3.2 MidiDevice.MidiConnection两个设备连接在一起的connection当需要断开连接时需要关闭对应的connection ，释放流和相应的系统资源，防止内存泄漏等

2.3.3 MidiDeviceInfoMidiDeviceInfo 包含了设备的所有物理信息的详细描述,而真正在不通设备之间建立连接的是MidiDevice.MidiDeviceInfo包含丰富的物理信息：PROPERTY_BLUETOOTH_DEVICEPROPERTY_MANUFACTURERPROPERTY_NAMEPROPERTY_PRODUCTPROPERTY_SERIAL_NUMBERPROPERTY_USB_DEVICEPROPERTY_VERSIONTYPE_BLUETOOTHTYPE_USBTYPE_VIRTUAL可以通过下面的方法传入不同的常量来获得对应的信息info.getProperties()                    .getString(MidiDeviceInfo.PROPERTY_MANUFACTURER);int getId ()：返回设备的id号int getInputPortCount ()：得到设备的输入端口的个数int getOutputPortCount ()得到设备输出端口的个数PortInfo[] getPorts ()：返回设备的端口  ，返回的变量是一个数组，可能包含设备的输入端口和输出端口，PortInfo是MidiDeviceInfo的内部类，包含端口的信息，输入输出类型等Bundle getProperties ()：返回一个bundle对象，可以用其或得设备的物理信息int getType ()：得到设备的类型boolean isPrivate ()：判断设备是否属于私有设备

2.3.4 MidiDeviceInfo.PortInfoString getName ()int getPortNumber ()int getType ()几个方法很容易理解分别返回端口的名字 端口号 以及输入输出类型

2.3.5 MidiDeviceServiceMidiDeviceService  继承于Service ,用于创建一个虚拟的Midi设备一般情况下，我们通过继承这个类去构建一个虚拟的Midi设备，继承这个类必须重写两个方法，分别用来接收其他Midi设备发出的信息，或者向其他设备发送信息  MidiReceiver[] onGetInputPortReceivers ()，向service设备提供MidiReceiver 去接收信息  MidiReceiver[] getOutputPortReceivers () ，用来提供发送信息的MidiReceiver并且继承这个类必须在Manifest文件中进行注册我们可以定义该虚拟设备的制造商，产品  以及输入输出类型等信息MidiDeviceInfo getDeviceInfo ()得到该设备的信息void onDeviceStatusChanged (MidiDeviceStatus status)在设备的状态被改变时进行回调

2.3.6 MidiDeviceStatus1.MidiDeviceInfo getDeviceInfo ()能够通过状态改变的回调，得到设备的信息2.int getOutputPortOpenCount (int portNumber)假如该设备是一个输出设备，能够得到所有与该输出设备某端口(portNumbe)连接的设备的数量，一个输出设备能够同时被多个设备连接。3.boolean isInputPortOpen (int portNumber)假如该设备是一个输入设备，能够得到该输入设备的某个端口是否打开，一个输入设备，只能被一个设备连接

2.3.7 MidiInputPort

2.3.8 MidiManagerMidiManger 是MIDI设备的管理者 ，类似于PackgerManger MediaManger 等系统某一类的管理者，其得到的方式与其他Manger的得到方式类似：MidiManager manager = (MidiManager) getSystemService(Context.MIDI_SERVICE);几个常用的公用方法：1 MidiDeviceInfo[] getDevices ()  该方法能够返回 系统所连结的所有MIDI设备，系统能够识别多个不同的MIDI设备，甚至包括输入输出设备，并将这些设备的相关信息以数组的形式返回2 void openBluetoothDevice (BluetoothDevice bluetoothDevice,                MidiManager.OnDeviceOpenedListener listener,                Handler handler)  该方法表明系统可以连接通过蓝牙连接MIDI设备，假设该Midi设备支持蓝牙，因开发过程中没有此设备，没有做过测试，但蓝牙Midi设备的可扩展性、便携性无疑更强3 void openDevice (MidiDeviceInfo deviceInfo,                MidiManager.OnDeviceOpenedListener listener,                Handler handler) 该方法用来打开一个设备，需要传入被打开设备的信息 打开设备的回调接口 以及Handler4 void registerDeviceCallback (MidiManager.DeviceCallback callback,                Handler handler) 注册一个回调接口，用来检测设备的插入与连接，当设备被连接时，如果该设备有打开的端口， onDeviceStatusChanged(MidiDeviceStatus)方法会立刻被调用.5 void unregisterDeviceCallback (MidiManager.DeviceCallback callback) 注销回调接口

2.3.9 MidiManager.DeviceCallback当设备被连接时的回调：void onDeviceAdded (MidiDeviceInfo device)void onDeviceRemoved (MidiDeviceInfo device)void onDeviceStatusChanged (MidiDeviceStatus status)  分别对应设备插入 移除 状态改变的 notifaction 通知

2.3.10 MidiOutputPort

2.3.11 MidiReceiverMidiReceiver 用来接收来自Midi设备的信息或者向Midi设备发送信息1.int getMaxMessageSize () 返回MidiReceiver可以接受的信息的最大容量2 void onSend (byte[] msg,                int offset,                int count,                long timestamp)当信息被传递的时候被调用3 void send (byte[] msg,                int offset,                int count)用来发送信息(不包含发送时间)4 void send (byte[] msg,                int offset,                int count,                long timestamp)用来发送信息(包含时间戳)

2.3.12MidiSenderMidiSender 用来绑定Midi设备的MidiReceiver1 void connect (MidiReceiver receiver)用来连接某个MidiReceiver

2.2.4相关开源项目

https://github.com/googlesamples/android-MidiScope.git(只发送信息，不发声音)https://github.com/googlesamples/android-MidiSynth.git(能够检测设备，连接设备并发声)

3.项目架构项目架构及详细分析见项目源码

https://github.com/duanjiefei/MidiPaino.git