Python 是一種廣泛使用的解釋型、高級編程、通用型編程語言。Python 的設計哲學強調代碼的可讀性和簡潔的語法（尤其是使用空格縮進划分代碼塊，而非使用大括號或者關鍵詞）。Python 讓開發者能夠用更少的代碼表達想法，不管是小型還是大型程序，該語言都試圖讓程序的結構清晰明了。[1]
MQTT 是一種基於發布/訂閱模式的 輕量級物聯網消息傳輸協議 ，可以用極少的代碼和帶寬為聯網設備提供實時可靠的消息服務，它廣泛應用於物聯網、移動互聯網、智能硬件、車聯網、電力能源等行業。
本文主要介紹如何在 Python 項目中使用 paho-mqtt 客戶端庫 ，實現客戶端與 MQTT 服務器的連接、訂閱、取消訂閱、收發消息等功能。
項目初始化
本項目使用 Python 3.6 進行開發測試，讀者可用如下命令確認 Python 的版本。
➜ ~ python3 --version
Python 3.6.7
選擇 MQTT 客戶端庫
paho-mqtt 是目前 Python 中使用較多的 MQTT 客戶端庫，它在 Python 2.7 或 3.x 上為客戶端類提供了對 MQTT v3.1 和 v3.1.1 的支持。它還提供了一些幫助程序功能，使將消息發布到 MQTT 服務器變得非常簡單。
Pip 安裝 Paho MQTT 客戶端
Pip 是 Python 包管理工具，該工具提供了對 Python 包的查找、下載、安裝、卸載的功能。
pip3 install -i https://pypi.doubanio.com/simple paho-mqtt
Python MQTT 使用
連接 MQTT 服務器
本文將使用 EMQ X 提供的 免費公共 MQTT 服務器，該服務基於 EMQ X 的 MQTT 物聯網雲平台 創建。服務器接入信息如下：
- Broker: broker.emqx.io
- TCP Port: 1883
- Websocket Port: 8083
導入 Paho MQTT客戶端
from paho.mqtt import client as mqtt_client
設置 MQTT Broker 連接參數
設置 MQTT Broker 連接地址，端口以及 topic，同時我們調用 Python random.randint 函數隨機生成 MQTT 客戶端 id。
broker = 'broker.emqx.io'
port = 1883
topic = "/python/mqtt"
client_id = f'python-mqtt-{random.randint(0, 1000)}'
編寫 MQTT 連接函數
編寫連接回調函數 on_connect，該函數將在客戶端連接后被調用，在該函數中可以依據 rc 來判斷客戶端是否連接成功。通常同時我們將創建一個 MQTT 客戶端，該客戶端將連接到 broker.emqx.io。
def connect_mqtt():
def on_connect(client, userdata, flags, rc):
if rc == 0:
print("Connected to MQTT Broker!")
else:
print("Failed to connect, return code %d\n", rc)
# Set Connecting Client ID
client = mqtt_client.Client(client_id)
client.on_connect = on_connect
client.connect(broker, port)
return client
發布消息
首先定義一個 while 循環語句，在循環中我們將設置每秒調用 MQTT 客戶端 publish 函數向 /python/mqtt 主題發送消息。
def publish(client):
msg_count = 0
while True:
time.sleep(1)
msg = f"messages: {msg_count}"
result = client.publish(topic, msg)
# result: [0, 1]
status = result[0]
if status == 0:
print(f"Send `{msg}` to topic `{topic}`")
else:
print(f"Failed to send message to topic {topic}")
msg_count += 1
訂閱消息
編寫消息回調函數 on_message，該函數將在客戶端從 MQTT Broker 收到消息后被調用，在該函數中我們將打印出訂閱的 topic 名稱以及接收到的消息內容。
def subscribe(client: mqtt_client):
def on_message(client, userdata, msg):
print(f"Received `{msg.payload.decode()}` from `{msg.topic}` topic")
client.subscribe(topic)
client.on_message = on_message
完整代碼
消息發布代碼
# python 3.6
import random
import time
from paho.mqtt import client as mqtt_client
broker = 'broker.emqx.io'
port = 1883
topic = "/python/mqtt"
# generate client ID with pub prefix randomly
client_id = f'python-mqtt-{random.randint(0, 1000)}'
def connect_mqtt():
def on_connect(client, userdata, flags, rc):
if rc == 0:
print("Connected to MQTT Broker!")
else:
print("Failed to connect, return code %d\n", rc)
client = mqtt_client.Client(client_id)
client.on_connect = on_connect
client.connect(broker, port)
return client
def publish(client):
msg_count = 0
while True:
time.sleep(1)
msg = f"messages: {msg_count}"
result = client.publish(topic, msg)
# result: [0, 1]
status = result[0]
if status == 0:
print(f"Send `{msg}` to topic `{topic}`")
else:
print(f"Failed to send message to topic {topic}")
msg_count += 1
def run():
client = connect_mqtt()
client.loop_start()
publish(client)
if __name__ == '__main__':
run()
消息訂閱代碼
# python3.6
import random
from paho.mqtt import client as mqtt_client
broker = 'broker.emqx.io'
port = 1883
topic = "/python/mqtt"
# generate client ID with pub prefix randomly
client_id = f'python-mqtt-{random.randint(0, 100)}'
def connect_mqtt() -> mqtt_client:
def on_connect(client, userdata, flags, rc):
if rc == 0:
print("Connected to MQTT Broker!")
else:
print("Failed to connect, return code %d\n", rc)
client = mqtt_client.Client(client_id)
client.on_connect = on_connect
client.connect(broker, port)
return client
def subscribe(client: mqtt_client):
def on_message(client, userdata, msg):
print(f"Received `{msg.payload.decode()}` from `{msg.topic}` topic")
client.subscribe(topic)
client.on_message = on_message
def run():
client = connect_mqtt()
subscribe(client)
client.loop_forever()
if __name__ == '__main__':
run()
測試
消息發布
運行 MQTT 消息發布代碼，我們將看到客戶端連接成功，並且成功將消息發布。
python3 pub.py
消息訂閱
運行 MQTT 消息訂閱代碼，我們將看到客戶端連接成功，並且成功接收到發布的消息。
python3 sub.py
總結
至此，我們完成了使用 paho-mqtt 客戶端連接到 公共 MQTT 服務器，並實現了測試客戶端與 MQTT 服務器的連接、消息發布和訂閱。
與 C ++ 或 Java 之類的高級語言不同，Python 比較適合設備側的業務邏輯實現，使用 Python 您可以減少代碼上的邏輯復雜度，降低與設備的交互成本。我們相信在物聯網領域 Python 將會有更廣泛的應用。
接下來我們將會陸續發布更多關於物聯網開發及 Python 的相關文章，敬請關注。
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