简介
MQTT 可以被解释为一种低开销，低带宽占用的即时通讯协议，可以用较少的代码和带宽为远程设备连接提供实时可靠的消息服务，它适用于硬件性能低下的远程设备以及网络状况糟糕的环境下，因此 MQTT 协议在 IoT（Internet of things，物联网），小型设备应用，移动应用等方面有较广泛的应用。
优点：代码量少，开销低，带宽占用小，即时通讯协议。
MQTT原理
实现mqtt协议需要客户端和服务器端通讯完成，在通讯中，mqtt协议中有三种身份：发布者（publish），代理（broker）(服务器)，订阅者（subscribe）。其中，消息的发布者和订阅者都是客户端。消息代理是服务器，消息发布者可以同时是订阅者，传输过程如下如所示。
有别于传统的客户端/服务器通讯协议，MQTT协议并不是端到端的，消息传递通过代理，包括会话（session）也不是建立在发布者和订阅者之间，而是建立在端和代理之间。代理解除了发布者和订阅者之间的耦合。
除了发布者和订阅者之间传递普通消息，代理还可以为发布者处理保留消息和遗愿消息，并可以更改服务质量（QoS）等级。
MQTT主题
1、主题层级分隔符"/"
用于分割主题的每个层级，为主题名提供一个分层结构。如主题:
bash
china/anhui
china/anhui/hefei2、多层通配符"#"
用于匹配主题中任意层级的通配符。如主题:china/#
bash
china/anhui
china/anhui/hefei
china/anhui/hefei/shushan3、单层通配符"+"
加号是只能用于单个主题层级匹配的通配符。如主题:
bash
china/+ 只能匹配 china/anhui
china/+/+/shushan 能匹配china/anhui/hefei/shushan4、通配符"$"
通配符"$"表示匹配一个字符，只要不是放在主题的最开头，即:
bash
$xx
/$xx
/xx$实战应用
对接协议部分内容
SpringBoot集成Mqtt协议
本篇文章就不重点介绍MQTT相关的内容了，主要学会怎么运用到实际开发工作中。
- 添加依赖
xml
<dependency>
<groupId>org.springframework.integration</groupId>
<artifactId>spring-integration-mqtt</artifactId>
</dependency>- 添加配置类
java
@Configuration
@ConfigurationProperties(prefix="spring.mqtt")
public class MqttProperties {
private String url;
private String username;
private String password;
private String clientId;
public String getUrl() {
return url;
}
public void setUrl(String url) {
this.url = url;
}
public String getUsername() {
return username;
}
public void setUsername(String username) {
this.username = username;
}
public String getPassword() {
return password;
}
public void setPassword(String password) {
this.password = password;
}
public String getClientId() {
return clientId;
}
public void setClientId(String clientId) {
this.clientId = clientId;
}
}
java
@Configuration
@ConditionalOnBean(MqttProperties.class)
public class MqttConfiguration {
@Autowired
private MqttProperties mqttProperties;
@Autowired
private MqttMessageHandler mqttMessageHandler;
/**
* 创建MqttPahoClientFactory，设置MQTT Broker连接属性，如果使用SSL验证，也在这里设置。
*
* @return factory
*/
@Bean
public MqttPahoClientFactory mqttClientFactory() {
DefaultMqttPahoClientFactory factory = new DefaultMqttPahoClientFactory();
MqttConnectOptions options = new MqttConnectOptions();
// 设置代理端的URL地址，可以是多个
options.setServerURIs(new String[]{mqttProperties.getUrl()});
options.setUserName(mqttProperties.getUsername());
options.setPassword(mqttProperties.getPassword().toCharArray());
options.setKeepAliveInterval(120);
factory.setConnectionOptions(options);
return factory;
}
/**
* 入站通道
*/
@Bean
public MessageChannel mqttInputChannel() {
return new DirectChannel();
}
/**
* 入站
*/
@Bean
public MessageProducer inbound() {
// Paho客户端消息驱动通道适配器，主要用来订阅主题
MqttPahoMessageDrivenChannelAdapter adapter = new MqttPahoMessageDrivenChannelAdapter(
mqttProperties.getClientId() + "-consumer",
mqttClientFactory(),
MqttConstants.UP_DEVICE_STATE,
MqttConstants.UP_DEVICE_STATUS,
MqttConstants.UP_DEVICE_EVENT,
MqttConstants.UP_DEVICE_SET_ACK,
MqttConstants.UP_DEVICE_GET_ACK,
MqttConstants.UP_DEVICE_CAPTURE_REPORT,
MqttConstants.UP_DEVICE_CONTROL_QUERY_ACK,
MqttConstants.UP_DEVICE_CONTROL_ACK);
// Paho消息转换器
DefaultPahoMessageConverter defaultPahoMessageConverter = new DefaultPahoMessageConverter();
adapter.setConverter(defaultPahoMessageConverter);
adapter.setCompletionTimeout(5000);
// 设置QoS
adapter.setQos(1);
adapter.setOutputChannel(mqttInputChannel());
return adapter;
}
/**
* ServiceActivator注解表明：当前方法用于处理MQTT消息，inputChannel参数指定了用于消费消息的channel。
*
* @return
*/
@Bean
@ServiceActivator(inputChannel = "mqttInputChannel")
public MessageHandler handler() {
return mqttMessageHandler;
}
/**
* 出站通道
*/
@Bean
public MessageChannel mqttOutboundChannel() {
return new DirectChannel();
}
/**
* 出站
*/
@Bean
@ServiceActivator(inputChannel = "mqttOutboundChannel")
public MessageHandler outbound() {
// 发送消息和消费消息Channel可以使用相同MqttPahoClientFactory
MqttPahoMessageHandler mqttPahoMessageHandler = new MqttPahoMessageHandler(
mqttProperties.getClientId() + "-producer", mqttClientFactory());
// 如果设置成true，即异步，发送消息时将不会阻塞。
mqttPahoMessageHandler.setAsync(true);
// 设置默认QoS
mqttPahoMessageHandler.setDefaultQos(1);
// Paho消息转换器
DefaultPahoMessageConverter defaultPahoMessageConverter = new DefaultPahoMessageConverter();
mqttPahoMessageHandler.setConverter(defaultPahoMessageConverter);
return mqttPahoMessageHandler;
}
}- 消息处理类
java
@Service
public class MqttMessageHandler implements MessageHandler {
private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(MqttMessageHandler.class);
@Override
public void handleMessage(Message<?> message) throws MessagingException {
try {
String payload = message.getPayload().toString();
String topic = message.getHeaders().get("mqtt_receivedTopic").toString();
logger.info("接受来自mqtt的订阅信息，topic：{}", topic);
//离线上报
if (topic.matches(".+/offline")) {
statusReport(payload);
}
//状态上报
else if (topic.matches(".+/status")) {
deviceInfoReport(payload);
}
//事件上报
else if (topic.matches(".+/eventReport")) {
eventReport(payload);
} else {
logger.info("主题topic:{}，负载payload:{}", topic, payload);
}
} catch (Exception e) {
logger.error("handleMessage 接受mqtt订阅消息异常：", e);
}
}
/**
* 设备状态上报
*
* @param payload
*/
private void statusReport(String payload) {
OfflineReport offlineReport = JSONUtil.toBean(payload, OfflineReport.class);
logger.info("收到设备状态信息上报：{}", offlineReport);
//...省略
}
//...省略
}
java
/**
* 消息发送
*/
@MessagingGateway(defaultRequestChannel = "mqttOutboundChannel")
public interface MqttGateway {
/**
* 定义重载方法，用于消息发送
*
* @param payload
*/
void sendToMqtt(String payload);
/**
* 指定topic进行消息发送
*
* @param topic
* @param payload
*/
void sendToMqtt(@Header(MqttHeaders.TOPIC) String topic, String payload);
void sendToMqtt(@Header(MqttHeaders.TOPIC) String topic, @Header(MqttHeaders.QOS) int qos, String payload);
void sendToMqtt(@Header(MqttHeaders.TOPIC) String topic, @Header(MqttHeaders.QOS) int qos, byte[] payload);
}小结
本文简单介绍了一下MQTT协议的基本知识，在实际工作中，MQTT通常应用于物联网、智能家居等设备和应用程序之间的通信。在嵌入式领域，MQTT已经占据着无法替代的分量，因为大多数的嵌入式设备，都需要这样的协议进行数据交互。
2024一起加油~