物聯網協議MQTT學習分享-介紹&安裝&java樣例 原 薦

背景

MQTT全稱：Message Queuing Telemetry Transport（消息隊列遙測傳輸協議），是一種基於發佈/訂閱（publish/subscribe）模式的"輕量、簡單、開放和易於實現的"通訊協議。

MQTT協議

官方定義：mqtt — MQ Telemetry Transport。官網：https://mosquitto.org/。
它構建於TCP/IP協議上，由IBM在1999年發佈。MQTT最大優點在於，可以以極少的代碼和有限的帶寬，爲連接遠程設備提供實時可靠的消息服務。作爲一種低開銷、低帶寬佔用的即時通訊協議，使其在物聯網、小型設備、移動應用等方面有較廣泛的應用，如：機器與機器（M2M）通信和物聯網（IoT）。其在，通過衛星鏈路通信傳感器、偶爾撥號的醫療設備、智能家居中已廣泛使用。 不得不提：M2M和IoT，在這個領域裏面MQTT應用範圍很廣。

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：發佈者（Publish）、代理（Broker）（服務器）、訂閱者（Subscribe）。其中，消息的發佈者和訂閱者都是客戶端，消息代理是服務器，消息發佈者可以同時是訂閱者。
MQTT傳輸的消息分爲：主題（Topic）和負載（payload）兩部分：
（1）Topic，可以理解爲消息的類型，訂閱者訂閱（Subscribe）後，就會收到該主題的消息內容（payload）。
（2）payload，可以理解爲消息的內容，是指訂閱者具體要使用的內容。
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。

Qos消息服務質量

Broker針對message提供的服務模式，不同模式對message的保證機制不同。

QoS=0：最多一次送達。
broker發送後就不管了，client不需要響應broker也不會重發。消息可能會丟失。

QoS=1：至少一次送達。
broker會維護msg生命週期。broker發出去之後必須等待反饋，沒有反饋就找時機重發，client反饋後broker結束該msg生命週期。可能會導致msg重複發情況。

QoS=2：確送達到且只有一次送達。最高等級消息服務質量模式，相應來說開銷會增大。
broker會維護msg生命週期。broker發送msg後等待client反饋，收到反饋後再發送給client確認收到反饋，client收到反饋確認後，再發送broker確認完成，broker結束msg生命週期。也就是兩次握手，第一次msg確認，第二次反饋確認。

Mosquitto中間件及其他Mqtt Broker

實現MQTT協議的中間件，市面上有很多，如RabbitMq就不同程度的實現了該協議。

這裏我們主要介紹Mosquitto，它是eclipse產品下面。
Mosquitto is an open source implementation of a server for version 3.1 and 3.1.1 of the MQTT protocol. It also includes a C and C++ client library, and the mosquitto_pub and mosquitto_sub utilities for publishing and subscribing.
它包含C&C++的庫，主要是mosquitto.h這個庫，封裝了很多方法。可以參考文檔：https://mosquitto.org/api/files/mosquitto-h.html。

對於JAVA下的用戶推薦 org.eclipse.paho\rg.eclipse.paho.client.mqttv3 工具包，目前大多數公司都使用這款。因爲MQTT基於TCP/IP且原理簡單，也可以自研connect-client或者站在開源的基礎上封裝。

安裝Mosquitto（window|linux）

下載地址：https://mosquitto.org/download/ 。

1、window安裝方式
直接下載exe文件，進行安裝即可。
如果window盜版，大致會出現dll包丟失問題（反正我是出現了），按要求去網上下載複製到c:\windows\system32目錄下。

安裝後目錄如下：

需要掌握以下這幾個文件：

• mosquitto.conf: 這是配置文件，可以修改端口、消息內容大小等等。
• mosquitto.exe：這是中間件服務（broker），首先就係統啓動它才能提供MQTT協議的消息服務。
• mosquitto_sub.exe：這是訂閱消息命令工具。
• mosquitto_pub.exe：這是發佈消息命令工具。
• mosquitto_passwd.exe：用來管理密碼。

具體命令詳情，參考官網文檔：
mosquitto_conf
mosquitto
mosquitto_sub
mosquitto_passwd
mosquitto_pub

2、linux安裝方式
官網直接下載 mosquitto-1.5.4.tar.gz
我的linux環境：2.6.32-696.el6.x86_64
tar -xvf mosquitto-1.5.4.tar.gz，會生成目錄：mosquitto-1.5.4
進入該目錄執行： make install
不同環境會遇到不同的坑：我遇到的是少了文件：uuid/uuid.h，如下圖：

百度查了下，需要安裝 libuuid-devel ,使用 yum install libuuid-devel，之後在 make install 順利成功。
成功後會生成命令：mosquitto mosquitto_passwd mosquitto_pub mosquitto_sub
配置文件生成在：/etc/mosquitto 目錄下
啓動mosquitto命令：mosquitto -c /etc/mosquitto/mosquitto.conf -d
又遇到個坑：libmosquitto.so.1 路徑不正確。
編譯完mosquitto之後，進入到lib目錄下，將編譯之後的libmosquitto.so.1 拷貝到目錄/usr/local/lib下，執行如下命令：
cp libmosquitto.so.1 /usr/local/lib
然後再執行： ln -s /usr/local/lib/libmosquitto.so.1 /usr/lib/libmosquitto.so.1 和 ldconfig 即可。

測試是否成功三個命令：

• mosquitto -c /etc/mosquitto/mosquitto.conf -d
• mosquitto_sub -h 127.0.0.1 -p 1885 -t test001
• mosquitto_pub -h 127.0.0.1 -p 1885 -t test001 -m "hello"

使用mosquitto,及mosquitto、mosquitto_sub、mosquitto_pub命令

mosquitto 就是中間件服務器，類似我們使用的rocketmq、redis，安裝後需要啓動這個服務。 mosquitto_sub\mosquitto_pub 這兩個是訂閱\發佈命令。

官方提供詳細文檔介紹命令如何使用，如下：

• mosquitto -c ./mosquitto.conf -p 1883 -v
• mosquitto_sub -h 127.0.0.1 -p 1883 -t Test/test/1
• mosquitto_pub -h 192.168.1.1 -p 1885 -t sensors/temperature -m "1266193804 32"

window安裝的話會有mosquitto_sub.exe\mosquitto_pub.exe可執行文件，你可以直接CMD使用。如下圖：

項目中如何集成

JAVA項目推薦mqttv3包，eclipse旗下官方包。

<dependency>
    <groupId>org.eclipse.paho</groupId>
    <artifactId>org.eclipse.paho.client.mqttv3</artifactId>
    <version>1.2.0</version>
</dependency>

mqttv3設計原理詳解

eclipse-paho mqttv3模型結構：

mqttv3定義了兩個接口實現分別是:MqttClient和MqttAsyncClient。

消息持久化兩種模式：MemoryPersistence和MqttDefaultFilePersistence。

mqttv3並沒有實現訂閱的保持策略，需要自己去維護。

樣例代碼展示

1、發佈消息

@Test
public void mqttPub(){
    try {
        MqttConnectOptions options = new MqttConnectOptions();
        options.setKeepAliveInterval(20);
        options.setConnectionTimeout(10);
        options.setCleanSession(false);

        mqttClient = new MqttClient(serverUri, clientIp, new MemoryPersistence());
        mqttClient.setCallback(new MqttCallBackImpl(mqttClient));
        IMqttToken mqttToken = mqttClient.connectWithResult(options);
        boolean isComplete = mqttToken.isComplete();
        System.out.println("connect is " + isComplete);

        int count = 50;
        while (count-->0) {
            String msg = "hello world : " + System.currentTimeMillis();
            MqttMessage mqttMessage = new MqttMessage();
            mqttMessage.setQos(2);
            mqttMessage.setPayload(msg.getBytes("UTF-8"));
            mqttClient.publish(testTopic, mqttMessage);
            Thread.sleep(500);
        }
        System.out.println("mqttPub is closed.");
		closeMqtt();
    } catch (UnsupportedEncodingException e){
        e.printStackTrace();
    } catch (MqttException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

2、訂閱消息callback方式

@Test
public void mqttSubByCallBack(){
    try {
        MqttConnectOptions options = new MqttConnectOptions();
        options.setKeepAliveInterval(20);
        options.setConnectionTimeout(10);
        options.setCleanSession(false);

        mqttClient = new MqttClient(serverUri, clientIp, new MemoryPersistence());
        mqttClient.setCallback(new MqttCallBackImpl());
        IMqttToken mqttToken = mqttClient.connectWithResult(options);
        boolean isComplete = mqttToken.isComplete();
        System.out.println("connect is " + isComplete);

        int count = 50;
        while (count-- > 0) {
            mqttClient.subscribe(testTopic);
            Thread.sleep(300);
        }
        System.out.println("mqttSubByCallBack is closed.");
		closeMqtt();
    } catch (MqttException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

3、訂閱消息messagelistener方式

@Test
public void mqttSubByListener(){
    try {
        MqttConnectOptions options = new MqttConnectOptions();
        options.setKeepAliveInterval(20);
        options.setConnectionTimeout(10);
        options.setCleanSession(false);

        mqttClient = new MqttClient(serverUri, clientIp, new MemoryPersistence());
        IMqttToken mqttToken = mqttClient.connectWithResult(options);
        boolean isComplete = mqttToken.isComplete();
        System.out.println("connect is " + isComplete);

        int count = 50;
        while(count-- > 0){
            mqttClient.subscribeWithResponse(testTopic, new MqttMessageListenerImpl());
            Thread.sleep(200);
        }
        System.out.println("mqttSubByListener is closed.");
		closeMqtt();
    } catch (MqttException e) {
        e.printStackTrace();
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

---

作者：Owen Jia , 歡迎關注他的博客 Owen Blog 。

掃描下方二維碼，收藏本篇博客哦。