RxAndroidBle: если клиент находится в наблюдаемом состоянии, как выполнять операции чтения и записи?

Что вы имеете в виду под client is in observable state? .asObservable() — это не свойство, а функция, которая — в данном конкретном случае — ничего не меняет, поскольку результат .flatMap() уже является Observable.

Already connected to device with MAC address происходит от BleAlreadyConnectedException и указывает на то, что кто-то пытается установить новое соединение, когда оно уже открыто.

Возможно, вы захотите объединить два независимых потока в один, который будет выполнять как swapScanResult, так и чтение характеристик. Вы можете сделать это так:

subscription = rxBleDevice.establishConnection(false) // first we want to establish the connection
  .flatMap( // once the connection is established
    RxBleConnection::discoverServices, // we want to explicitly discover the services
    (rxBleConnection, rxBleDeviceServices) -> { // when both the connection and services are available
      swapScanResult(rxBleDeviceServices); // we swap scan result?
      return Observable.combineLatest( // and start reading characteristics
        rxBleConnection.readCharacteristic(gattCharacteristicList.get(6).getUuid(),
        rxBleConnection.readCharacteristic(gattCharacteristicList.get(7).getUuid(),
        ReadValuesOnConnection::new // when both characteristics are read we combine the result
      );
    }
  )
  .flatMap(observable -> observable) // we need to flatMap the result as we returned an Observable from the first flatMap
  .take(1) // after the read has completed we unsubscribe from the upstream to make the connection close
  .subscribe( // we consume the result
    readValuesOnConnection -> Log.i("UUid 6 Value: ", readValuesOnConnection.value_1+""),
    throwable -> Log.e("Error", throwable.getMessage())
  );

Кроме того, этот поток использует некоторые побочные эффекты, которые делают его потенциально недетерминированным. Вы вызываете метод swapScanResult(RxBleDeviceServices), а в другом месте используете gattCharacteristicList.get(int).getUuid() и возвращаете его обратно в поток.

Код можно упростить, изменив вышеупомянутый метод и получив доступ к списку характеристик (который хранится как свойство). Это так же просто, как превратить его в чистую функцию, которая может иметь сигнатуру вроде:

static Pair<UUID, UUID> getUuidsOfCharacteristicsToRead(RxBleDeviceServices services);