unity 中使用zeroMq和Mqtt 进行通讯

香菜+2024-11-02 23:07

最近我在做一个车上的HMI项目，也就是车机应用，需要与云端和域控进行通信。HMI的功能已经外包了，但消息的统一层留给我自己来做。因为项目组其他人都没有经验，所以这个任务就落到了我头上，尽管我自己也没有太多经验，但也没办法，只能直接上手了。大概架构如下

1、整体设计

设计原则很简单，通过阻塞队列进行交互，因为要和第三方进行对接，这里通过topic和 bytes 进行交互，让他们自己转化 看下消息队列定义，也没啥，就是两个阻塞队列，通过队列和第三方交互。

public class MsgQueue 
{
    // 用于存储接收到的二进制消息
    private static BlockingCollection<Msg> recMessageQueue = new BlockingCollection<Msg>();
    private static BlockingCollection<Msg> sendMessageQueue = new BlockingCollection<Msg>();

    public static BlockingCollection<Msg> RecvMessageQueue
    {
        get { return recMessageQueue; }
    }

    public static BlockingCollection<Msg> SendMessageQueue
    {
        get { return sendMessageQueue; }
    }
}

2、zeroMq功能实现

这次的需求是和域控进行通信，主要使用发布订阅模式，也就是我本地需要一个client，一个server。

2.1 zeroMq 介绍

第一次使用zeroMq ，稍微介绍下；ZeroMQ 是一个高性能的异步消息库，旨在简化分布式或多线程应用程序中的消息传递。它提供了一种灵活且高效的方式来进行数据交换，支持多种消息模式，能够在不同的进程、机器和网络之间进行通信。以下是 ZeroMQ 的一些关键特性和概念：ZeroMQ 支持多种消息模式，包括：

  • 请求-响应（Req-Rep）：客户端发送请求，服务器处理并回复。

  • 发布-订阅（Pub-Sub）：发布者发布消息，订阅者接收感兴趣的消息。

  • 推送-拉取（Push-Pull）：用于分布式任务处理，推送端将任务发送到拉取端。

  • 管道（Pipeline）：将多个组件连接起来形成数据处理管道。简单说就是一个TCP通信的框架，可以在本地作为客户端和服务器 官方网站：https://zeromq.org/languages/csharp/

2.2 插件介绍

zeromq的在C#上主要是通过netMq库，这玩意好多年不更新了 具体地址：https://github.com/zeromq/netmq 这玩意折腾了好久，第一次上手，主要要注意版本，通过Nuget 安装

Install-Package NetMQ

不知道为什么我安装不成功，unity里还是无法使用，我直接拷贝了dll到plugins拷贝的时候注意依赖项，总共有三个，要不然会报错

2.3 代码实现

using NetMQ;
using NetMQ.Sockets;
using System;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using UnityEngine;

public class ZeroStarter : MonoBehaviour
{
    private SubscriberSocket subscriber;
    private PublisherSocket publisherSocket;
    private bool isRunning = true;

    void Start()
    {
        AsyncIO.ForceDotNet.Force(); // 确保 NetMQ 在 Unity 中正确工作

        // 初始化发布者
        publisherSocket = new PublisherSocket();
        publisherSocket.Bind("tcp://*:5557");

        subscriber = new SubscriberSocket();
        subscriber.Connect("tcp://localhost:5556");

        // 启动发布和订阅任务
        Task.Run(() => StartPub());
        Task.Run(() => StartSubscriber());
    }

    private void StartPub()
    {
        while (isRunning)
        {
            try
            {
                // 使用 BlockingCollection 的 Take 方法获取消息
                Msg message = MsgQueue.SendMessageQueue.Take();
                publisherSocket.SendMoreFrame(message.Topic).SendFrame(message.Data);
            }
            catch (Exception e)
            {
                Debug.LogError("Error in StartPub: " + e.Message);
            }
        }
        publisherSocket?.Close(); // 确保发布套接字在退出时关闭
    }

    private void StartSubscriber()
    {

        subscriber.Subscribe("");

        while (isRunning)
        {
            try
            {
                // 通过超时和 TryReceiveFrameString 检查订阅消息
                if (subscriber.TryReceiveFrameString(out string topic))
                {
                    byte[] bytes = subscriber.ReceiveFrameBytes();
                    MsgQueue.RecvMessageQueue.Add(new Msg(topic, bytes));
                    string str = Encoding.Default.GetString(bytes);
                    Debug.Log($"{topic} {str}");
                }
                Task.Delay(10).Wait(); // 使用短暂的延迟来避免过度循环
            }
            catch (Exception e)
            {
                Debug.LogError("Error in StartSubscriber: " + e.Message);
            }
        }

        subscriber.Close(); // 手动关闭订阅者套接字
    }

    private void OnDestroy()
    {
        isRunning = false; // 设置标志位，通知任务退出

        // 确保发布套接字关闭
        publisherSocket?.Close();
        NetMQConfig.Cleanup(); // 清理 NetMQ
    }
}

这里有一个注意点就是zeroMq 不支持topic， 但是支持 SendMoreFrame(message.Topic).SendFrame(message.Data) 这个有点风险，也很奇怪，但是貌似是官方推荐的做法，不纠结，就这样吧。

3、Mqtt功能实现

3.1 emqx介绍

mqtt也是一个消息队列，主要是用在IOT，简单来说就是一个TCP服务器，消息头会小一些。适合不稳定的网络。我们用的是Emqx ，还行，挺好用。工具客户端使用的是mqttx，下载地址：https://mqttx.app/zh 官方网站：https://www.emqx.com/zh

3.2 unity插件

这里使用的是官方推荐的插件库 sdk 介绍地址：https://docs.emqx.com/zh/emqx/latest/connect-emqx/introduction.html

官方示例：https://github.com/emqx/MQTT-Client-Examples

我这里使用的是：https://github.com/eclipse/paho.mqtt.m2mqtt 我也使用nuget安装了库，也不起作用，不知道为毛，盲猜是版本的问题，打开上面库，下载之后自己编译 因为用unity，所以打开了mono的库

编译之后

将生成的dll拷贝到plugins下

3.3 代码实现

using System.Text;
using UnityEngine;
using uPLibrary.Networking.M2Mqtt;
using uPLibrary.Networking.M2Mqtt.Messages;

public class MqttStarter : MonoBehaviour
{
    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        string ipAddr = "192.168.3.8";
        int emqxPort = 1883;
        string clientId = "csharpclientid";
        //服务器默认密码是这个
        string username = "username";
        string password = "pwd";
        MqttClient client = new MqttClient(ipAddr, emqxPort,  false, null, null, MqttSslProtocols.None);

        // register to message received
        client.MqttMsgPublishReceived += client_MqttMsgPublishReceived;

        client.Connect(clientId,username,password);

        // 
        client.Subscribe(
            new string[] { "idse/cloud2veh/#" }, 
            new byte[] { MqttMsgBase.QOS_LEVEL_AT_MOST_ONCE });

    }

    private void client_MqttMsgPublishReceived(object sender, MqttMsgPublishEventArgs e)
    {
        MsgQueue.RecvMessageQueue.Add(new Msg(e.Topic, e.Message));
        Debug.Log("mqtt--> " +e.Topic +"  ==== >" + Encoding.Default.GetString(e.Message));
    }
}

这里需要注意的是m2mqtt 会自动开启线程，不需要单独实现线程。其他的都是常规操作。

4、验证

先看下zeromq的收发

验证下Mqtt的收发

5、Java代码zeromq的使用

pom中加入

   <dependency>
      <groupId>org.zeromq</groupId>
      <artifactId>jeromq</artifactId>
      <version>0.5.2</version>
    </dependency>

zeromq 发布者

package org.example;

/**
 * Hello world!
 *
 */
import org.zeromq.ZMQ;
import org.zeromq.ZContext;

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        int i = 0;
        // 创建一个ZeroMQ的上下文
        try (ZContext context = new ZContext()) {
            // 创建一个发布者socket
            ZMQ.Socket publisher = context.createSocket(ZMQ.PUB);

            // 绑定到指定的端口
            String address = "tcp://*:5556";
            publisher.bind(address);
            System.out.println("Publisher started at " + address);

            // 持续发送消息
            int messageNumber = 0;
            while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
                String message = "Message " + messageNumber;
                publisher.sendMore("t:"+ (messageNumber%2));
                publisher.send("abc".getBytes());
                System.out.println("Sent: " + message);

                // 增加消息计数并休眠1秒
                messageNumber++;
                Thread.sleep(1000);
            }

            // 关闭发布者socket
            publisher.close();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

zeromq 订阅者

package org.example;

import org.zeromq.ZMQ;
import org.zeromq.ZContext;

import java.nio.ByteBuffer;

public class ZmqSubscriber {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个ZeroMQ的上下文
        try (ZContext context = new ZContext()) {
            // 创建一个订阅者socket
            ZMQ.Socket subscriber = context.createSocket(ZMQ.SUB);

            // 连接到发布者的地址
            String address = "tcp://localhost:5557"; // 确保使用正确的地址
            subscriber.connect(address);
            System.out.println("Subscriber connected to " + address);

            // 订阅所有消息
            subscriber.subscribe("".getBytes()); // 订阅所有消息，可以根据需要指定主题

            // 持续接收消息
            while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
                // 接收消息
                String topic = subscriber.recvStr(0);
                byte[] message = subscriber.recv(0);
                ByteBuffer wrap = ByteBuffer.wrap(message);

                if (message != null) {
                    System.out.println("Received: " + topic +"  " + wrap.order(java.nio.ByteOrder.LITTLE_ENDIAN).getInt());
                }
            }

            // 关闭订阅者socket
            subscriber.close();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

6、总结

第一次搞zeromq的消息队列，和平常用的kafka和rocketmq 差的很多，甚至完全不在同一个讨论方向。

还有一些需要研究

  • 在unity中nuget的学习

  • c# 不同平台的学习

  • 启动后台线程之后无法关闭，导致unity死掉。

    byte[] bytes = BitConverter.GetBytes(66666);

  • C#侧生成的bytes 是小端序列

相关推荐
tealcwu40 分钟前
【Unity服务】关于Unity LevelPlay的基本情况
unity·游戏引擎
大眼睛姑娘3 小时前
Unity3d场景童话梦幻卡通Q版城镇建筑植物山石3D模型游戏美术素材
unity·游戏美术
鹿野素材屋8 小时前
Unity Dots下的动画合批工具：GPU ECS Animation Baker
unity·游戏引擎
唐诺13 小时前
android MQTT使用示例
android·mqtt
小春熙子15 小时前
Unity图形学之着色器之间传递参数
unity·游戏引擎·技术美术·着色器
Java Fans20 小时前
在Unity中实现电梯升降功能的完整指南
unity·游戏引擎
GrimRaider1 天前
[Unity]TileMap开发，TileMap地图缝隙问题
unity·游戏引擎·tilemap
无敌最俊朗@1 天前
unity3d——基础篇小项目（开始界面）
unity·游戏引擎
suzh1qian1 天前
Unity类银河战士恶魔城学习总结（P133 Merge skill tree with Parry skill把技能树和格挡技能相组合）
学习·unity·c#·游戏引擎
泠曦れいひ1 天前
Unity的反射机制及游戏场景
游戏·unity·游戏引擎
热门推荐
01(欧拉)openEuler系统添加网卡文件配置流程、(欧拉)openEuler系统手动配置ipv6地址流程、(欧拉)openEuler系统网络管理说明02PyTorch机器学习实现液态神经网络03【HarmonyOS】HUAWEI DevEco Studio 下载地址汇总04玄机平台应急响应—webshell查杀05Coze扣子平台完整体验和实践（附国内和国际版对比）06RAG 实践- Ollama+RagFlow 部署本地知识库07怎样让音频速度变慢？请跟随以下方法进行操作08Unity中PICO实现 隔空取物 和 接触抓取物体09Ubuntu 20.04使用Livox mid 360 测试 FAST_LIO10【目标跟踪】相机运动补偿