互聯網推送消息的方式很常見，特別是移動互聯網上，手機每天都能收到好多推送消息，經過研究發現，這些推送服務的原理都是維護一個長連接（要不不可能達到實時效果），但普通的socket連接對服務器的消耗太大了，所以才會出現像MQTT這種輕量級低消耗的協議來維護長連接。
那么要如何維護長連接呢:
維護任何一個長連接都需要心跳機制，客戶端發送一個心跳給服務器，服務器給客戶端一個心跳應答，這樣就形成客戶端服務器的一次完整的握手，這個握手是讓雙方都知道他們之間的連接是沒有斷開，客戶端是在線的。如果超過一個時間的閾值，客戶端沒有收到服務器的應答，或者服務器沒有收到客戶端的心跳，那么對客戶端來說則斷開與服務器的連接重新建立一個連接，對服務器來說只要斷開這個連接即可。
心跳機制
Keep Alive指定連接最大空閑時間T，當客戶端檢測到連接空閑時間超過T時，必須向Broker發送心跳報文PINGREQ，Broker收到心跳請求后返回心跳響應PINGRESP。若Broker超過1.5T時間沒收到心跳請求則斷開連接，並且投遞遺囑消息到訂閱方；同樣，若客戶端超過一定時間仍沒收到心跳響應PINGRESP則斷開連接。
連接空閑時發送心跳報文可以降低網絡請求，弱化對帶寬的依賴。
Keep Alive設定時機
創建連接時，在CONNECT報文中指定，單位s。
Client Take-Over
場景：客戶端與Broker連接正常，然后客戶端快速重啟（小於1.5T），再重新連接Broker，在未達到1.5T這段時間內，客戶端與Broker存在兩條連接。
處理措施： 先斷開之前的連接再建立新的連接。
MQTT協議原理
4 MQTT協議原理
4.1 MQTT協議實現方式
實現MQTT協議需要客戶端和服務器端通訊完成，在通訊過程中，MQTT協議中有三種身份：發布者（Publish）、代理（Broker）（服務器）、訂閱者（Subscribe）。其中，消息的發布者和訂閱者都是客戶端，消息代理是服務器，消息發布者可以同時是訂閱者。
MQTT傳輸的消息分為：主題（Topic）和負載（payload）兩部分：
（1）Topic，可以理解為消息的類型，訂閱者訂閱（Subscribe）后，就會收到該主題的消息內容（payload）；
（2）payload，可以理解為消息的內容，是指訂閱者具體要使用的內容。
4.2 網絡傳輸與應用消息
MQTT會構建底層網絡傳輸：它將建立客戶端到服務器的連接，提供兩者之間的一個有序的、無損的、基於字節流的雙向傳輸。
當應用數據通過MQTT網絡發送時，MQTT會把與之相關的服務質量（QoS）和主題名（Topic）相關連。
一個使用MQTT協議的應用程序或者設備，它總是建立到服務器的網絡連接。客戶端可以：
（1）發布其他客戶端可能會訂閱的信息；
（2）訂閱其它客戶端發布的消息；
（3）退訂或刪除應用程序的消息；
（4）斷開與服務器連接。
4.4 MQTT服務器
MQTT服務器以稱為“消息代理”（Broker），可以是一個應用程序或一台設備。它是位於消息發布者和訂閱者之間，它可以：
（1）接受來自客戶的網絡連接；
（2）接受客戶發布的應用信息；
（3）處理來自客戶端的訂閱和退訂請求；
（4）向訂閱的客戶轉發應用程序消息。
4.5 MQTT協議中的訂閱、主題、會話
一、訂閱（Subscription）
訂閱包含主題篩選器（Topic Filter）和最大服務質量（QoS）。訂閱會與一個會話（Session）關聯。一個會話可以包含多個訂閱。每一個會話中的每個訂閱都有一個不同的主題篩選器。
二、會話（Session）
每個客戶端與服務器建立連接后就是一個會話，客戶端和服務器之間有狀態交互。會話存在於一個網絡之間，也可能在客戶端和服務器之間跨越多個連續的網絡連接。
三、主題名（Topic Name）
連接到一個應用程序消息的標簽，該標簽與服務器的訂閱相匹配。服務器會將消息發送給訂閱所匹配標簽的每個客戶端。
四、主題篩選器（Topic Filter）
一個對主題名通配符篩選器，在訂閱表達式中使用，表示訂閱所匹配到的多個主題。
五、負載（Payload）
消息訂閱者所具體接收的內容。
4.6 MQTT協議中的方法
MQTT協議中定義了一些方法（也被稱為動作），來於表示對確定資源所進行操作。這個資源可以代表預先存在的數據或動態生成數據，這取決於服務器的實現。通常來說，資源指服務器上的文件或輸出。主要方法有：
（1）Connect。等待與服務器建立連接。
（2）Disconnect。等待MQTT客戶端完成所做的工作，並與服務器斷開TCP/IP會話。
（3）Subscribe。等待完成訂閱。
（4）UnSubscribe。等待服務器取消客戶端的一個或多個topics訂閱。
（5）Publish。MQTT客戶端發送消息請求，發送完成后返回應用程序線程。
參考:
Mqtt精髓系列之心跳機制
一文讀懂MQTT協議