MQTT介紹

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）是一種輕量級(jí)的、基于發(fā)布/訂閱模式的通信協(xié)議，常用于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間的通信。它具有以下特點(diǎn)：

• 簡(jiǎn)單：MQTT協(xié)議設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，易于實(shí)現(xiàn)和部署。
• 輕量級(jí)：協(xié)議頭部信息小，適合在帶寬有限的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中使用。
• 發(fā)布/訂閱模式：支持發(fā)布者將消息發(fā)布到特定的主題，訂閱者可以選擇性地訂閱感興趣的主題，從而實(shí)現(xiàn)消息的分發(fā)和接收。
• 可靠性：支持三種服務(wù)質(zhì)量等級(jí)（QoS），包括最多一次、至少一次和恰好一次的消息傳遞保證。

MQTT協(xié)議的消息格式如下：

[

固定頭部可變頭部有效載荷固定長(zhǎng)度可變長(zhǎng)度長(zhǎng)度可變

]

其中，固定頭部包含控制報(bào)文類型、標(biāo)志位和剩余長(zhǎng)度字段；可變頭部包含協(xié)議名稱、協(xié)議版本、連接標(biāo)志位等信息；有效載荷包含實(shí)際的消息內(nèi)容。

MQTT協(xié)議適合在資源受限的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中進(jìn)行可靠的通信。

應(yīng)用場(chǎng)景

1. 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通信：MQTT可以用于連接和通信各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，包括傳感器、執(zhí)行器、嵌入式設(shè)備等，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換和控制。例如，傳感器節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)MQTT協(xié)議將數(shù)據(jù)發(fā)送到云端服務(wù)器，或者設(shè)備之間可以通過(guò)MQTT進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。
2. 遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制：MQTT可以用于遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制系統(tǒng)，例如遠(yuǎn)程監(jiān)控工廠設(shè)備、智能家居設(shè)備、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)等。
3. 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸：MQTT支持發(fā)布/訂閱模式，可以用于實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，例如氣象數(shù)據(jù)、交通信息、股票行情等。
4. 移動(dòng)應(yīng)用通知：MQTT可以用于向移動(dòng)應(yīng)用發(fā)送實(shí)時(shí)通知，例如社交媒體更新、新聞提醒、即時(shí)消息等。
5. 資源受限的環(huán)境：由于MQTT協(xié)議的輕量級(jí)特性，它適合在資源受限的環(huán)境中使用，例如嵌入式系統(tǒng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)和低帶寬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

MQTT適用于需要輕量級(jí)、可靠、實(shí)時(shí)通信的各種物聯(lián)網(wǎng)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸場(chǎng)景。

協(xié)議說(shuō)明

MQTT控制報(bào)文格式

1. 「固定報(bào)頭（Fixed Header）」：包含報(bào)文類型和標(biāo)志位。
2. 「可變報(bào)頭（Variable Header）」：根據(jù)報(bào)文類型不同而不同，包含一些額外的信息。
3. 「有效載荷（Payload）」：包含實(shí)際的數(shù)據(jù)內(nèi)容。

MQTT數(shù)據(jù)包類型：

1. 「CONNECT」：客戶端連接到服務(wù)器時(shí)發(fā)送的數(shù)據(jù)包類型。
2. 「CONNACK」：服務(wù)器對(duì)客戶端連接請(qǐng)求的響應(yīng)數(shù)據(jù)包類型。
3. 「PUBLISH」：用于發(fā)布消息的數(shù)據(jù)包類型。
4. 「PUBACK」：對(duì)PUBLISH消息的確認(rèn)數(shù)據(jù)包類型。
5. 「PUBREC、PUBREL、PUBCOMP」：用于發(fā)布消息的QoS級(jí)別2的數(shù)據(jù)包類型。
6. 「SUBSCRIBE」：訂閱主題的數(shù)據(jù)包類型。
7. 「SUBACK」：對(duì)訂閱請(qǐng)求的確認(rèn)數(shù)據(jù)包類型。
8. 「UNSUBSCRIBE」：取消訂閱主題的數(shù)據(jù)包類型。
9. 「UNSUBACK」：對(duì)取消訂閱請(qǐng)求的確認(rèn)數(shù)據(jù)包類型。
10. 「PINGREQ、PINGRESP」：用于保持連接的數(shù)據(jù)包類型。
11. 「DISCONNECT」：客戶端斷開(kāi)連接時(shí)發(fā)送的數(shù)據(jù)包類型。

每種數(shù)據(jù)包類型都有特定的格式和用途，用于在MQTT協(xié)議中進(jìn)行通信和消息傳遞。

MQTT報(bào)文標(biāo)志位:

1. 「保留位（Retain）」：指示服務(wù)器是否應(yīng)保留消息。
2. 「QoS等級(jí)（QoS Level）」：指定消息傳遞的質(zhì)量。
3. 「主題訂閱標(biāo)識(shí)（Topic Subscription Identifier）」：指示是否使用主題訂閱標(biāo)識(shí)符。

一個(gè)PUBLISH報(bào)文的格式如下：

| 固定報(bào)頭 | 可變報(bào)頭 | 有效載荷 |

其中，固定報(bào)頭包含報(bào)文類型和標(biāo)志位，可變報(bào)頭包含主題名和報(bào)文標(biāo)識(shí)符，有效載荷包含實(shí)際的消息內(nèi)容。

MQTT使用

導(dǎo)入依賴：

repositories {
    maven {
        url "https://repo.eclipse.org/content/repositories/paho-snapshots/"
    }
}


dependencies {
    compile 'org.eclipse.paho:org.eclipse.paho.client.mqttv3:1.1.0'
    compile 'org.eclipse.paho:org.eclipse.paho.android.service:1.1.1'
}

創(chuàng)建客戶端并發(fā)布消息（服務(wù)端需搭建MQTT服務(wù)）：

import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttClient;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttConnectOptions;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttException;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttMessage;

public class MqttJavaExample {
    public static void main(String[] args) {
        String broker = "tcp://iot.eclipse.org:1883";
        String clientId = "JavaExample";
        try {
            MqttClient client = new MqttClient(broker, clientId);
            MqttConnectOptions connOpts = new MqttConnectOptions();
            connOpts.setCleanSession(true);
            System.out.println("Connecting to broker: " + broker);
            client.connect(connOpts);
            System.out.println("Connected");
            String topic = "iot/topic";
            String content = "Hello, MQTT!";
            int qos = 2;
            MqttMessage message = new MqttMessage(content.getBytes());
            message.setQos(qos);
            System.out.println("Publishing message: " + content);
            client.publish(topic, message);
            System.out.println("Message published");
            client.disconnect();
            System.out.println("Disconnected");
            System.exit(0);
        } catch (MqttException me) {
            System.out.println("reason " + me.getReasonCode());
            System.out.println("msg " + me.getMessage());
            System.out.println("loc " + me.getLocalizedMessage());
            System.out.println("cause " + me.getCause());
            System.out.println("excep " + me);
            me.printStackTrace();
        }
    }
}

這是一個(gè)簡(jiǎn)單的使用 Eclipse Paho MQTT Java 客戶端庫(kù)的例子。

import org.eclipse.paho.client.mqttv3.*;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.persist.MemoryPersistence;

public class MqttClientExample {

    public static void main(String[] args) {
        String broker = "tcp://iot.eclipse.org:1883";
        String clientId = "JavaSample";
        MemoryPersistence persistence = new MemoryPersistence();

        try {
            MqttClient client = new MqttClient(broker, clientId, persistence);
            MqttConnectOptions connOpts = new MqttConnectOptions();
            connOpts.setCleanSession(true);

            System.out.println("Connecting to broker: " + broker);
            client.connect(connOpts);
            System.out.println("Connected");

            String topic = "iot/topic";
            int qos = 2;
            client.subscribe(topic, qos);
            System.out.println("Subscribed to topic: " + topic);

            String content = "Hello, MQTT!";
            MqttMessage message = new MqttMessage(content.getBytes());
            message.setQos(qos);
            client.publish(topic, message);
            System.out.println("Message published");

            client.disconnect();
            System.out.println("Disconnected");
            System.exit(0);
        } catch (MqttException me) {
            System.out.println("reason " + me.getReasonCode());
            System.out.println("msg " + me.getMessage());
            System.out.println("loc " + me.getLocalizedMessage());
            System.out.println("cause " + me.getCause());
            System.out.println("excep " + me);
            me.printStackTrace();
        }
    }
}

這是一個(gè)簡(jiǎn)單的使用 Eclipse Paho MQTT Java 客戶端的示例。在這個(gè)示例中，我們創(chuàng)建了一個(gè) MQTT 客戶端并連接到指定的 MQTT 代理，然后訂閱了一個(gè)主題并發(fā)布了一條消息。

MQTT優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)

1. 「輕量級(jí)協(xié)議」：MQTT是一種輕量級(jí)的發(fā)布/訂閱消息傳輸協(xié)議，適用于受限的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和設(shè)備。
2. 「低帶寬消耗」：由于其精簡(jiǎn)的協(xié)議頭和二進(jìn)制消息格式，MQTT在傳輸過(guò)程中消耗的帶寬較低。
3. 「可靠性」：MQTT支持三種級(jí)別的服務(wù)質(zhì)量（QoS），可以根據(jù)需求選擇適當(dāng)?shù)募?jí)別來(lái)確保消息的可靠傳輸。
4. 「靈活性」：MQTT支持多種場(chǎng)景下的消息傳輸，包括設(shè)備與云端的通信、移動(dòng)應(yīng)用通知推送等。
5. 「易于集成」：MQTT協(xié)議已經(jīng)得到廣泛支持，有許多開(kāi)源的客戶端和服務(wù)器實(shí)現(xiàn)，易于集成到各種應(yīng)用中。

缺點(diǎn)

1. 「安全性」：MQTT本身并不提供加密功能，需要通過(guò)TLS/SSL等方式來(lái)確保通信的安全性。
2. 「復(fù)雜性」：在一些特定場(chǎng)景下，如需要實(shí)現(xiàn)高級(jí)的消息隊(duì)列功能或者大規(guī)模部署時(shí)，可能需要復(fù)雜的配置和管理。
3. 「不適用于大數(shù)據(jù)傳輸」：由于其輕量級(jí)的特性，MQTT并不適合用于大規(guī)模數(shù)據(jù)的傳輸，適合傳輸小型的控制信息和傳感器數(shù)據(jù)。
4. 「需要穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接」：由于其基于TCP的特性，MQTT需要穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接來(lái)保證消息的可靠傳輸，不適合在網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的環(huán)境中使用。