零基础入门学用物联网（ESP8266）第二部分 MQTT基础篇（四）

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十、保留消息

1、保留消息的概念及作用

（1）MQTT服务端收到指定为保留消息的MQTT报文后，会将其保存，只要有MQTT客户端订阅该主题，MQTT服务端马上将该主题信息发给它；MQTT服务端收到指定为非保留消息的MQTT报文后，则不会将其保存。

（2）当MQTT服务端收到同一主题的保留消息时，后者将会覆盖前者，当有MQTT客户端订阅该主题时，MQTT服务端会将该主题最新收到的保留消息发给MQTT客户端。

2、发布保留消息的方法

MQTT设备发布的保留消息的流程与发布普通消息的流程十分类似，唯一区别是，在发布保留消息时，MQTT设备需要将PUBLISH报文中retainFlag设置为true；如果要发布非保留消息，那么PUBLISH报文中retainFlag设置为false

3、修改保留消息的方法

每一个主题只能有一个"保留消息"，如果MQTT客户端想要更新"保留消息"，就需要向该主题发送一条新的"保留消息"，这样MQTT服务端会将新的"保留消息"覆盖旧的"保留消息"，当有MQTT客户端订阅该主题时，MQTT服务端就会将最新的"保留消息"发送给订阅的MQTT客户端了

4、删除保留消息的方法

如果要删除一个主题的"保留消息"，可以向该主题发布一条空的"保留消息"，也就是发送一条0字节payload的"保留消息"

5、ESP8266保留消息应用

（1）先前介绍了publish函数的其中一种形式，在调用PubSubClient类的publish函数发布消息时，函数参数依次为要发布的主题和消息内容，不过publish函数还有第二种形式，该形式下需要传入的函数参数不仅有要发布的主题和消息内容，还有retainFlag配置参数，置为True则指定该消息为保留消息，置为False则指定该消息为非保留消息。

（2）使用ESP8266发布MQTT保留消息示例代码：

cpp 复制代码

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
 
// 设置Wi-Fi接入信息
const char* ssid = "Zevalin_Computer";
const char* password = "00114514";
const char* mqttServer = "test.mosquitto.org";   //如无法使用，可更换为其它公用MQTT服务端地址
 
WiFiClient wifiClient;
PubSubClient mqttClient(wifiClient);
 
int count;    // Ticker计数用变量
 
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  WiFi.mode(WIFI_STA);  //设置ESP8266工作模式为无线终端模式
  connectWifi();        //连接Wi-Fi
  
  mqttClient.setServer(mqttServer, 1883);  //设置MQTT服务端和端口号
  connectMQTTServer();  //连接MQTT服务端
 
  if (mqttClient.connected()) { // 如果开发板成功连接服务器
    pubRetMQTTmsg();            // 发布信息   
}
 
void loop() { 
    // 保持心跳
    mqttClient.loop();
}

void connectMQTTServer(){
  // 根据ESP8266的MAC地址生成客户端ID（避免与其它ESP8266的客户端ID重名）
  String clientId = "esp8266-" + WiFi.macAddress();
 
  // 连接MQTT服务端
  if (mqttClient.connect(clientId.c_str())) { 
    Serial.println("MQTT Server Connected.");
    Serial.println("Server Address: ");
    Serial.println(mqttServer);
    Serial.println("ClientId:");
    Serial.println(clientId);
  }
  else {
    Serial.print("MQTT Server Connect Failed. Client State:");
    Serial.println(mqttClient.state());
    delay(3000);
  }   
}
 
void pubRetMQTTmsg(){  // 发布信息
  // 建立发布主题
  String topicString = "Taichi-Maker-Ret-" + WiFi.macAddress();
  char publishTopic[topicString.length() + 1];  
  strcpy(publishTopic, topicString.c_str());
 
  // 建立即将发布的保留消息，消息内容为"Retained Msg"
  String messageString = "Retained Msg"; 
  char publishMsg[messageString.length() + 1];   
  strcpy(publishMsg, messageString.c_str());
  
  // 实现ESP8266向主题发布retained信息
  // 以下publish函数第三个参数用于设置保留信息（retained message)
  if(mqttClient.publish(publishTopic, publishMsg, true)){
    Serial.println("Publish Topic:");Serial.println(publishTopic);
    Serial.println("Publish Retained message:");Serial.println(publishMsg);    
  }
  else {
    Serial.println("Message Publish Failed."); 
  }
}
 
void connectWifi(){   // ESP8266连接Wi-Fi
  WiFi.begin(ssid, password);
 
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(1000); Serial.print(".");
  }
  Serial.println("");
  Serial.println("WiFi Connected!");  
  Serial.println(""); 
}

（3）使用ESP8266删除MQTT保留消息示例代码，与使用ESP8266发布MQTT保留消息示例代码类似，修改pubRetMQTTmsg的函数实现即可。

cpp 复制代码

void pubRetMQTTmsg(){  // 发布信息
  // 建立发布主题
  String topicString = "Taichi-Maker-Ret-" + WiFi.macAddress();
  char publishTopic[topicString.length() + 1];  
  strcpy(publishTopic, topicString.c_str());
 
  // 如果要删除主题的"保留消息"，可以通过向该主题发布一条空的"保留消息"
  String messageString = ""; 
  char publishMsg[messageString.length() + 1];   
  strcpy(publishMsg, messageString.c_str());
  
  // 实现ESP8266向主题发布retained信息
  // 以下publish函数第三个参数用于设置保留信息（retained message)
  if(mqttClient.publish(publishTopic, publishMsg, true)){
    Serial.println("Publish Topic:");Serial.println(publishTopic);
    Serial.println("Publish Retained message:");Serial.println(publishMsg);    
  }
  else {
    Serial.println("Message Publish Failed."); 
  }
}

十一、心跳机制

1、心跳机制的概念及作用

（1）心跳机制就是MQTT客户端在没有向MQTT服务端发送信息时，定时地向MQTT服务端发送一条消息，这条用于心跳机制的消息也被称作心跳请求（PINGREQ），心跳请求的作用正是用于告知MQTT服务端，当前MQTT客户端依然在线，MQTT服务端在收到MQTT客户端的心跳请求后，会回复一条消息，这条回复消息被称作心跳响应（PINGRESP）。

（2）由于心跳请求是MQTT客户端定时发送的，一旦MQTT服务端发现MQTT客户端停止发送请求信息，那么MQTT服务端就会知道，这台MQTT客户端已经断开了连接。

（3）这个心跳机制不仅可以用于MQTT服务端判断MQTT客户端是否保持连接，也可以用于MQTT客户端判断自己与MQTT服务端是否保持连接，如果MQTT客户端在发送心跳请求（PINGREQ）后，没有收到MQTT服务端的心跳响应（PINGRESP），那么MQTT客户端就会认为自己与MQTT服务端的连接已经被断开了。

2、心跳时间间隔的设置

（1）MQTT客户端连接服务端时会向MQTT服务端发送CONNECT报文，而CONNECT报文可以包含参数KeepAlive------心跳时间间隔，单位为s。

（2）如果CONNECT报文中将此参数明确，那么MQTT客户端和MQTT服务端都明确了心跳时间间隔，MQTT客户端知道多久要发送一条心跳请求给MQTT服务端，MQTT服务端知道多久没收到MQTT客户端的心跳请求算是连接断开。

3、心跳机制的运作

（1）如果MQTT客户端在心跳时间间隔内发布了消息给MQTT服务端，那么MQTT服务端不需要MQTT客户端发送心跳请求，也可以确定该MQTT客户端在线。

（2）如果MQTT客户端在心跳时间间隔内没有发布消息给MQTT服务端，那么MQTT客户端将主动发送一个心跳请求消息给MQTT服务端，以表面自己仍然在线。

（3）简而言之，MQTT客户端在心跳间隔时间内，如果有消息发布，那就直接发布消息而不发布心跳请求，但是在心跳间隔时间内，MQTT客户端没有消息发布，那么它就会发布一条心跳请求给MQTT服务端。

（4）在实际运行中，如果MQTT服务端没有在1.5倍心跳时间间隔内收到MQTT客户端发布的消息（PUBLISH）或心跳请求（PINGREQ），那么MQTT服务端就会认为这个MQTT客户端已经掉线。举例来说，如果心跳时间间隔是60秒，那么MQTT服务端在90秒内没有收到MQTT客户端发布的消息，也没有收到MQTT客户端的PINGREQ请求，那么它就会认为MQTT客户端已经掉线。

（5）心跳机制不仅仅用于MQTT服务端判断MQTT客户端是否在线，MQTT客户端也可以利用这一机制来判断自己是否与MQTT服务端仍保持连接，如果MQTT客户端发送了心跳请求（PINGREQ）给MQTT服务端一段时间后，没有收到MQTT服务端回复的心跳确认，那么MQTT客户端也会认为自己已经断开了与MQTT服务端的连接。

零基础入门学用物联网（ESP8266） 第二部分 MQTT基础篇（四）