【整理操作】MQTT簡單使用學習

一、簡述

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息隊列遙測傳輸協議），是一種基於發布/訂閱（publish/subscribe）模式的"輕量級"通訊協議，該協議構建於TCP/IP協議上，由IBM在1999年發布。MQTT最大優點在於，可以以極少的代碼和有限的帶寬，為連接遠程設備提供實時可靠的消息服務。作為一種低開銷、低帶寬占用的即時通訊協議，使其在物聯網、小型設備、移動應用等方面有較廣泛的應用。

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。

二、圖說

MQTT協議的架構，用一個示例說明。比如有1個溫度傳感器（1個Machine），2個小的顯示屏（2個Machine)，顯示屏要顯示溫度傳感器的溫度值。

顯示器需要先通過MQTT協議subscribe（訂閱）一個比如叫temperature的topic（主題）：

   　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

當溫度傳感器publish（發布）溫度數據，顯示器就可以收到了：

 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 

注：以上兩張圖，取自MQTT and CoAP, IoT Protocols

　　中間人（Broker）

　　和MQTT客戶端協作的另一部分是MQTT broker，其被稱為發布/訂閱協議的心臟部分，根據具體的實現不同，一個broker可以支持數以千計的客戶端並發連接。broker的主要職責是接受所有消息，並將其過濾后分發給不同的消息訂閱者。

三、服務器

支持MQTT協議消息中間件產品： 目前有很多的MQTT消息中間件服務器，如下，都是MQTT協議的服務器端的實現。

Mosquitto

Eclipse Paho

MQ Telemetry

Apache ActiveMQ

Apache Apollo

……

Linux環境下Mosquitto安裝

教程很多，安裝時報錯記錄：

　　Invalid user 'mosquitto'

 注：上面兩個方法使用其中一個就可以了，當時腦子抽抽以為兩個都要成功才可以。→_→

安裝成功后，訂閱發布通信即可；

訂閱

mosquitto_sub -t my_topic

發布

mosquitto_pub -t my_topic -m my_message

 注：【-h】指定要連接的MQTT服務器 

　　 【-t】訂閱主題，此處為mqtt 

　　【-v】打印更多的調試信息

　　【-m】指定消息內容

四、MQTT實例（Java語言）

 1.Maven依賴

<!-- MQTT -->
    <dependency>
    　　<groupId>org.eclipse.paho</groupId>
    　　<artifactId>org.eclipse.paho.client.mqttv3</artifactId>
    　　<version>1.1.1</version>
    </dependency>

2.ServerMQTT.java

package ServerMQTT;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttClient;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttConnectOptions;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttDeliveryToken;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttException;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttMessage;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttPersistenceException;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttTopic;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.persist.MemoryPersistence;

import Back.PushCallback;

/**
 * 
 * Title:Server Description: 服務器向多個客戶端推送主題，即不同客戶端可向服務器訂閱相同主題
 * 
 */
public class ServerMQTT {

    // tcp://MQTT安裝的服務器地址:MQTT定義的端口號
    public static final String HOST = "tcp://192.168.8.101:1884";
    // 定義一個主題
    public static final String TOPIC = "root/topic/testDx";
    // 定義MQTT的ID，可以在MQTT服務配置中指定
    private static final String clientid =     "server11";

    private MqttClient client;
    private MqttTopic topic11;
//    private String userName = "root";
//    private String passWord = "1234qwer";

    private MqttMessage message;

    /**
     * 構造函數
     * 
     * @throws MqttException
     */
    public ServerMQTT() throws MqttException {
        // MemoryPersistence設置clientid的保存形式，默認為以內存保存
        client = new MqttClient(HOST, clientid, new MemoryPersistence());
        connect();
    }

    /**
     * 用來連接服務器
     */
    private void connect() {
        MqttConnectOptions options = new MqttConnectOptions();
        options.setCleanSession(false);
        // 設置超時時間
        options.setConnectionTimeout(10);
        // 設置會話心跳時間
        options.setKeepAliveInterval(20);
        try {
            client.setCallback(new PushCallback());
            client.connect(options);

            topic11 = client.getTopic(TOPIC);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 
     * @param topic
     * @param message
     * @throws MqttPersistenceException
     * @throws MqttException
     */
    public void publish(MqttTopic topic, MqttMessage message) throws MqttPersistenceException, MqttException {
        MqttDeliveryToken token = topic.publish(message);
        token.waitForCompletion();
        System.out.println("message is published completely! " + token.isComplete());
    }

    /**
     * 啟動入口
     * 
     * @param args
     * @throws MqttException
     */
    public static void main(String[] args) throws MqttException {
        ServerMQTT server = new ServerMQTT();

        server.message = new MqttMessage();
        server.message.setQos(1);
        server.message.setRetained(true);
        server.message.setPayload("hello,topic1日4".getBytes());
        server.publish(server.topic11, server.message);
        System.out.println(server.message.isRetained() + "------ratained狀態");
    }
}

3.ClientMQTT.java

package ClientMQTT;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;

import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttClient;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttConnectOptions;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttException;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttTopic;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.persist.MemoryPersistence;

import Back.PushCallback;

public class ClientMQTT {

    public static final String HOST = "tcp://192.168.8.101:1884";
    public static final String TOPIC = "root/topic/testDx";
    private static final String clientid = "client11";
    private MqttClient client;
    private MqttConnectOptions options;
//    private String userName = "admin";
//    private String passWord = "admin";

    private ScheduledExecutorService scheduler;

    private void start() {
        try {
            // host為主機名，clientid即連接MQTT的客戶端ID，一般以唯一標識符表示，MemoryPersistence設置clientid的保存形式，默認為以內存保存
            client = new MqttClient(HOST, clientid, new MemoryPersistence());
            // MQTT的連接設置
            options = new MqttConnectOptions();
            // 設置是否清空session,這里如果設置為false表示服務器會保留客戶端的連接記錄，這里設置為true表示每次連接到服務器都以新的身份連接
            options.setCleanSession(true);
            // 設置連接的用戶名
            //options.setUserName(userName);
//            // 設置連接的密碼
//            options.setPassword(passWord.toCharArray());
            // 設置超時時間 單位為秒
            options.setConnectionTimeout(10);
            // 設置會話心跳時間 單位為秒 服務器會每隔1.5*20秒的時間向客戶端發送個消息判斷客戶端是否在線，但這個方法並沒有重連的機制
            options.setKeepAliveInterval(20);
            // 設置回調
            client.setCallback(new PushCallback());
            MqttTopic topic = client.getTopic(TOPIC);
            // setWill方法，如果項目中需要知道客戶端是否掉線可以調用該方法。設置最終端口的通知消息
            options.setWill(topic, "close".getBytes(), 2, true);

            client.connect(options);
            // 訂閱消息
            int[] Qos = { 1 };
            String[] topic1 = { TOPIC };
            client.subscribe(topic1, Qos);

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws MqttException {
        ClientMQTT client = new ClientMQTT();
        client.start();
    }
}

3.回調PushCallback.java

package Back;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.IMqttDeliveryToken;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttCallback;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttMessage;

/**
 * 發布消息的回調類
 * 
 * 必須實現MqttCallback的接口並實現對應的相關接口方法CallBack 類將實現 MqttCallBack。
 * 每個客戶機標識都需要一個回調實例。在此示例中，構造函數傳遞客戶機標識以另存為實例數據。 在回調中，將它用來標識已經啟動了該回調的哪個實例。
 * 必須在回調類中實現三個方法：
 * 
 * public void messageArrived(MqttTopic topic, MqttMessage message)接收已經預訂的發布。
 * 
 * public void connectionLost(Throwable cause)在斷開連接時調用。
 * public void deliveryComplete(MqttDeliveryToken token)) 接收到已經發布的 QoS 1 或 QoS 2
 * 消息的傳遞令牌時調用。 由 MqttClient.connect 激活此回調。
 * 
 */
public class PushCallback implements MqttCallback {

    public void connectionLost(Throwable cause) {
        // 連接丟失后，一般在這里面進行重連   連接丟失后 
        System.out.println("連接斷開，可以做重連");
    }

    public void deliveryComplete(IMqttDeliveryToken token) {
        System.out.println("推送合理呀deliveryComplete---------" + token.isComplete());
    }

    public void messageArrived(String topic, MqttMessage message) throws Exception {
        // subscribe后得到的消息會執行到這里面
        System.out.println("接收消息主題 : " + topic);
        System.out.println("接收消息Qos : " + message.getQos());
        System.out.println("接收消息內容 : " + new String(message.getPayload()));
    }
}