MQTT协议介绍及Java教程

一、 概述

　　MQTT(Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议)，是一种基于发布/订阅模式的"轻量级"通讯协议，它和 Modbus TCP 一样都是基于 TCP/IP 之上的应用层协议。

　　1.1 MQTT 具备以下几个特点

　　简单容易实现、支持设置消息服务质量等级(QoS)、轻量且省带宽。

　　1.2 为什么是 MQTT

　　物联网设备通信有一些问题需要针对性的解决：网络环境复杂而不可靠、硬件内存和闪存容量小、处理器能力有限。MQTT 协议就是为了解决遇到的这些问题而创建的。

　　1.3 MQTT 与 HTTP 协议对比

　　MQTT 最小报文仅为 2 个字节，比 HTTP 占用更少网络开销。

　　http需要指定请求头、请求方式、请求协议版本等比MQTT请求更多的内容，也代表着它要比MQTT的网络开销要更多。

　　MQTT 基于发布订阅模式，HTTP 基于请求响应。　

　　MQTT 可实时推送消息，HTTP 需要通过轮询获取数据。

　　MQTT 是有状态的，HTTP 是无状态的。

　　MQTT客户端启动之后与Broker进行连接之后后续请求不用再带自身认证信息，而对于http来说客户端需要每次请求都带着自身认证信息表明自身身份。

　　1.4 MQTT 与消息队列对比

　　MQTT 和消息队列的很多行为和特性非常接近， 比如都采用发布/订阅模式，但是他们面向的场景却 有着显著的不同。消息队列主要用于服务端应用之间的消息存储与转发，这类场景往往数据量大但客户端 数量少。MQTT 是一种消息传输协议，主要用于物联网设备之间的消息传递，这类场景的特点是海量的设备接入、管理与消息传输。

　　1.5 MQTT消息服务质量等级

　　MQTT协议可以对消息设置三种不同的服务质量等级，分别是：

　　QoS=0：最多发送一次，订阅方不会发送接收到消息的响应，发布方也不会重新发送消息，消息可能会丢失。

　　QoS=1：最少发送一次，订阅方接收到消息之后发送响应给发布方，如果发布方没收到响应会重新发送消息，直到接收到响应为止，消息可能会重复。

　　QoS=2：保证只有一次，订阅方不会重复接收到消息，也不会丢失消息。发布方和订阅方之间需要进行两次请求响应确认消息传输，保证相同消息只接收一次，QoS为2时消耗网络资源也最多。

　　1.6 MQTT 主题通配符

　　MQTT 通配符包含单层通配符 `+` 和多层通配符`#`,主要用于客户端一次订阅多个主题。在发布的时候不能用通配符下发到多个主题中。

　　单层通配符适用于单个主题层级匹配的通配符,单层通配符必须占据整个层级才能生效。

　　多层通配符适用于主题匹配任意层级的通配符，多层通配符表示它的父级和任意数量的子层级，多层通配符必须单独占据一个层级才能生效。

　　二、 创建 MQTT 链接

　　下面我们通过 Java 代码创建一个 MQTT 链接，模拟设备发送数据，通过代码模拟订阅者接收数据。

　　2.1添加依赖

1.<dependency>

2. <groupId>org.eclipse.paho</groupId>

3. <artifactId>org.eclipse.paho.client.MQTTv3</artifactId>

4. <version>1.2.5</version>

5.</dependency>

　　2.2编写发布者代码

1./**

2. *

3. * @param topic

4. * @param content

5. * @param qos 有3个值分别为:

6. * 0:消息最多传递一次,如果客户端没有接收到消息,那么消息会丢失

7. * 1:消息传递至少一次,发布者发送消息会等待订阅者的ACK,如果在规定时间内没有收到ACK则会重新发送,可能会出现消息重复

8. * 2:消息仅且只发送一次,保证消息到达对方并且只发送一次

9. */

10.public void sendMessage(MQTTClient client,String topic,String content,int qos){

11. MQTTMessage message = new MQTTMessage(content.getBytes());

12. message.setQos(qos);

13. try {

14. client.publish(topic,message);

15. } catch (MQTTException e) {

16. //todo publish fail

17. }

18.}

19./**

20. * 连接MQTT客户端

21. * @return

22. */

23.public MQTTClient connectMQTT() {

24. MQTTClient client = null;

25. try {

26. //broker

27. String broker = "tcp://localhost:1883";

28. //用户名

29. String username = "admin";

30. //密码

31. String password = "123456";

32. //clientId

33. String clientId = System.currentTimeMillis() + "";

34. //创建MQTT客户端（指定broker、客户端id、消息持久策略）

35. client = new MQTTClient(broker, clientId, new MemoryPersistence());

36. //创建连接参数配置

37. MQTTConnectOptions options = new MQTTConnectOptions();

38. options.setUserName(username);

39. options.setPassword(password.toCharArray());

40. //是否清除会话

41. options.setCleanSession(true);

42. //心跳间隔

43. options.setKeepAliveInterval(20);

44. //连接超时时间

45. options.setConnectionTimeout(20);

46. //是否自动重连

47. options.setAutomaticReconnect(true);

48. //连接

49. client.connect(options);

50.

51. }catch (Exception e){

52. //todo connect fail

53. }

54. return client;

55.}

56.

57./**

58. * 关闭MQTT客户端

59. * @param client

60. */

61.public void closeClient(MQTTClient client){

62. try {

63. //关闭连接

64. client.disconnect();

65. //关闭客户端

66. client.close();

67. } catch (MQTTException e) {

68. //todo close fail

69. }

70.}

　　现在我们来模拟给订阅者发送一条消息，我们通过 MQTTX 客户端来模拟测试：

1.Demo demo = new Demo();

2.MQTTClient client = demo.connectMQTT();

3.String content = "{\n" +

4. " \"deviceNo\": \"x5a2aw\",\n" +

5. " \"val\": 19\n" +

6. "}";

7.//执行主题

8.String topic = "deviceUp";

9.int qos = 1;

10.if (null != client){

11. demo.sendMessage(client,topic,content,qos);

12.}

13.demo.closeClient(client);

　　2.3编写订阅者代码

1.String broker = "tcp://localhost:1883";

2.String topic = "/deviceUp";

3.String username = "admin";

4.String password = "123456";

5.String clientId = System.currentTimeMillis() + "";

6.int qos = 1;

7.

8.try {

9. MQTTClient client = new MQTTClient(broker, clientId, new MemoryPersistence());

10. // 连接参数

11. MQTTConnectOptions options = new MQTTConnectOptions();

12. options.setUserName(username);

13. options.setPassword(password.toCharArray());

14. options.setConnectionTimeout(60);

15. options.setKeepAliveInterval(60);

16. // 设置回调

17. client.setCallback(new MQTTCallback() {

18. public void connectionLost(Throwable cause) {

19. }

20. public void messageArrived(String topic, MQTTMessage message) {

21. System.out.println("topic为: " + topic);

22. System.out.println("topic为: " + message.getQos());

23. System.out.println("消息内容为: " + new String(message.getPayload()));

24. }

25. public void deliveryComplete(IMQTTDeliveryToken token) {

26. }

27. });

28. client.connect(options);

29. client.subscribe(topic, qos);

30.} catch (Exception e) {

31. //todo subscribe failed

32.}

　　启动订阅者之后再启动发布者代码，与此同时也可以启动自己本地的MQTTX接收消息。

　　订阅者收到消息为：

　　MQTTX收到消息为：

　　三、 总结

　　以上就是对MQTT的简单介绍和通过Java代码创建一个 MQTT 链接，模拟设备发送数据，通过代码模拟订阅者接收数据，希望可以对你有所帮助。更多关于MQTT的细节可以留言获取或者通过阅读MQTT官方文档进一步学习。