Spring boot 搭建mqtt服务端向设备发送数据

目录

什么是mqtt

• 简介
• 特性
• 实现方式

• apollo1.7服务器的下载和使用

• 下载
• 使用

• Springboot整合mqtt客户端

• Springboot和mqtt的依赖
• 客户端代码
• Controller代码
• 启动类

• 演示

• 连接apollo服务器
• 客户端之间的交互

• 遇到的问题
• 源码

什么是mqtt

简介

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议），是一种基于发布/订阅（publish/subscribe）模式的轻量级协议，该协议构建于TCP/IP协议之上，MQTT最大优点在于，可以以极少的代码和有限的带宽，为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。作为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议，使其在物联网、小型设备、移动应用等方面有较广泛的应用。 　　 MQTT是一个基于客户端-服务器的消息发布/订阅传输协议。MQTT协议 是轻量、简单、开放和易于实现的，这些特点使它适用范围非常广泛。在很多情况下，包括受限的环境中，如：机器与机器（M2M）通信和物联网（IoT）。其在，通过卫星链路通信传感器、偶尔拨号的医疗设备、智能家居、及一些小型化设备中已广泛使用。

特性

MQTT协议工作在低带宽、不可靠的网络的远程传感器和控制设备通讯而设计的协议，它具有以下主要的几项特性：

（1）使用发布/订阅消息模式，提供一对多的消息发布，解除应用程序耦合。

（2）对负载内容屏蔽的消息传输。

（3）使用TCP/IP提供网络连接。

主流的MQTT是基于TCP连接进行数据推送的，但是同样有基于UDP的版本，叫做MQTT-SN。这两种版本由于基于不同的连接方式，优缺点自然也就各有不同了。

（4）有三种消息发布服务质量：

“至多一次”，消息发布完全依赖底层TCP/IP网络。会发生消息丢失或重复。这一级别可用于如下情况，环境传感器数据，丢失一次读记录无所谓，因为不久后还会有第二次发送。这一种方式主要普通APP的推送，倘若你的智能设备在消息推送时未联网，推送过去没收到，再次联网也就收不到了。

“至少一次”，确保消息到达，但消息重复可能会发生。

“只有一次”，确保消息到达一次。在一些要求比较严格的计费系统中，可以使用此级别。在计费系统中，消息重复或丢失会导致不正确的结果。这种最高质量的消息发布服务还可以用于即时通讯类的APP的推送，确保用户收到且只会收到一次。

（5）小型传输，开销很小（固定长度的头部是2字节），协议交换最小化，以降低网络流量。

这就是为什么在介绍里说它非常适合“在物联网领域，传感器与服务器的通信，信息的收集”，要知道嵌入式设备的运算能力和带宽都相对薄弱，使用这种协议来传递消息再适合不过了。

实现方式

实现MQTT协议需要客户端和服务器端通讯完成，在通讯过程中，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。

MQTT传输的消息分为：主题（Topic）和负载（payload）两部分：

（1）Topic，可以理解为消息的类型，订阅者订阅（Subscribe）后，就会收到该主题的消息内容（payload）；

（2）payload（message），可以理解为消息的内容，是指订阅者具体要使用的内容。

apollo1.7服务器的下载和使用

下载

apache官网对于apollo已经不更新了，我传上来了，大家可以去我这里，0积分就能下。

使用

下载后解压，然后cmd进入bin目录下，

然后执行命令，apollo.cmd create mybroker，

create mybroker1之后会在bin目录下生成mybroker1文件夹，里面包含有很多信息，其中etc\apollo.xml文件下是配置服务器信息的文件，etc\users.properties文件包含连接MQTT服务器时用到的用户名和密码，默认账号和密码分别为，admin和password。

接着进入到mybroker1的bin目录下，并执行命令apollo-broker.cmd run，启动服务器。

最后可以在浏览器中输入http://127.0.0.1:61680/查看是否安装成功。

输入用户名：admin，密码：password，登录。

Springboot整合mqtt客户端

Springboot和mqtt的依赖

<dependencies>
		<dependency>
			<groupId>org.springframework.boot</groupId>
			<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
		</dependency>

		<dependency>
			<groupId>org.eclipse.paho</groupId>
			<artifactId>org.eclipse.paho.client.mqttv3</artifactId>
			<version>1.2.0</version>
		</dependency>

		<dependency>
			<groupId>org.projectlombok</groupId>
			<artifactId>lombok</artifactId>
			<optional>true</optional>
		</dependency>
		<dependency>
			<groupId>org.springframework.boot</groupId>
			<artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
			<scope>test</scope>
		</dependency>
	</dependencies>

客户端代码

@Component
public class client1 {
    public client1() throws MqttException {
    }
    //主题名
    String topic = "test1";
    //QoS服务质量等级
    int qos = 1;
    //访问服务器地址
    private String broker="tcp://127.0.0.1:61613";
    //账号
    String userName="admin";
    //密码
    String password="password" ;

    String clientId = "Client1";
    // 内存存储
    MemoryPersistence persistence = new MemoryPersistence();
    // 创建客户端
    MqttClient sampleClient = new MqttClient(broker, clientId, persistence);
/初始化设置订阅的回调
    public void init(){
        sampleClient.setCallback(new MqttCallback() {
            @Override
            public void connectionLost(Throwable throwable) {
            }

			//当有订阅的消息时会从这里接收
            public void messageArrived(String topic, MqttMessage message) throws Exception {
                System.out.println("clien1收到主题为:"+topic+"的消息。------\n"+"消息为：:"+new String(message.getPayload()));
            }


            public void deliveryComplete(IMqttDeliveryToken token) {
                System.out.println("deliveryComplete---------"+ token.isComplete());
            }
        });


    }
///
public void connect() throws MqttException {
        // 创建链接参数
        MqttConnectOptions connOpts = new MqttConnectOptions();
    // 设置是否清空session,这里如果设置为false表示服务器会保留客户端的连接记录，这里设置为true表示每次连接到服务器都以新的身份连接
        connOpts.setCleanSession(true);
        // 设置连接的用户名
        connOpts.setUserName(userName);
        connOpts.setPassword(password.toCharArray());
        // 建立连接
        IMqttToken iMqttToken = sampleClient.connectWithResult(connOpts);
        boolean r=iMqttToken.isComplete();
        if(r){
            System.out.println("client1连接到服务器成功");
        }else {
            System.out.println("client1连接到服务器失败");
        }
    }

public void publish(String mes) throws MqttException {
        // 创建消息
        MqttMessage message = new MqttMessage(mes.getBytes());
        // 设置消息的服务质量
        message.setQos(qos);
        // 发布消息
        sampleClient.publish(topic, message);
    }
/
public void subscribe(String topic) throws MqttException {
        //订阅消息
        sampleClient.subscribe(topic, qos);
    }
    ///
    public void disconnect() throws MqttException {
        // 断开连接
        sampleClient.disconnect();
        // 关闭客户端
        sampleClient.close();
    }
}

我一共建了3客户端类，分别是client1、client2、client3，代码基本上都一样，上面的是client1。这三个类加上@Component注解后，在创建Spring容器时就会在容器中创建这三个类的实例，要使用时用@Autowired注解注入一下就好了。 然后对于client1我这里让他发布消息时，主题默认是"test1"，client2的默认为"test2"，client3的默认为"test3"（偷个懒）。（client1、client2、client3代码绝大部分都相同，之后topic和clientId这两个变量不一样）

Controller代码

@RestController
@RequestMapping("mqttDemo")
public class MqttDemoController {
    @Autowired
    public client1 c1;
    @Autowired
    public client2 c2;
    @Autowired
    public client3 c3;

    @RequestMapping("init")//先让用户client1、client2、client3连接上服务器
    public void init() throws MqttException {
        c1.init();
        c1.connect();
        c2.init();
        c2.connect();
        c3.init();
        c3.connect();
    }


    @RequestMapping("client1/sub/{topic}")//让用户client1订阅一个话题
    public void client1_sub( @PathVariable String topic) throws MqttException {
        c1.subscribe(topic);
        System.out.println(new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(new Date())+
                "---client1订阅了名为："+topic+"的。");
    }

    @RequestMapping("client1/pub/{mes}")//让用户主题client1发布一个消息（话题默认为"test1"）
    public void client1_pub( @PathVariable String mes) throws MqttException {
        System.out.println(new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(new Date()));
        c1.publish(mes);
    }

    /


    @RequestMapping("client2/sub/{topic}")//让用户client2订阅一个话题
    public void client2_sub( @PathVariable String topic) throws MqttException {
        c2.subscribe(topic);
        System.out.println(new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(new Date())+
                "---client2订阅了名为："+topic+"的主题。");
    }

    @RequestMapping("client2/pub/{mes}")//让用户client2发布一个消息（话题默认为"test2"）
    public void client2_pub( @PathVariable String mes) throws MqttException {
        System.out.println(new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(new Date()));
        c2.publish(mes);
    }

    


    @RequestMapping("client3/sub/{topic}")//让用户client3订阅一个话题
    public void client3_sub( @PathVariable String topic) throws MqttException {
        c3.subscribe(topic);
        System.out.println(new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(new Date())+
                "---client3订阅了名为："+topic+"的主题。");
    }

    @RequestMapping("client3/pub/{mes}")//让用户client3发布一个消息（话题默认为"test3"）
    public void client_pub( @PathVariable String mes) throws MqttException {
        System.out.println(new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(new Date()));
        c3.publish(mes);
    }


}

通过游览器输入网址的方式执行这些业务方法。主要就是一个客户都有两个动作，即订阅和发布。然后都是通过@PathVariable获取路径中的参数，效果都在控制台打印出来。

启动类

@SpringBootApplication
public class SpringbootApplication {

	public static void main(String[] args) throws MqttException {
		SpringApplication.run(SpringbootApplication.class, args);

	}

}

演示

连接apollo服务器

先连接上apollo服务器，通过访问http://localhost:8080/mqttDemo/init，执行MqttDemoController里的–init()–方法。

控制台会打印信息，

去apollo的控制台，检查是否真的连接上了服务器。

连接成功。

客户端之间的交互

连接到服务器后，客户端之间就可以交互了。 比如我现在要让client3订阅一个名为test1的话题（这个话题的信息默认由client1发布），访问http://localhost:8080/mqttDemo/client3/sub/test1，执行MqttDemoController里的–client3_sub()–方法。

订阅成功。然后现在我让client1发一条信息（当然默认主题是test1），client3就会收到。访问http://localhost:8080/mqttDemo/client1/pub/我是client1，执行MqttDemoController里的–client1_pub()–方法。

接收成功。

最后这里可以实现一对多、多对一，就不一一演示了。

遇到的问题

刚接触mqtt这个协议不久，在做这个demo时遇到一个小问题，

就是在这个连接函数里的connOpts.setCleanSession(true);这句代码的意思是每次连接到服务器都以新的身份连接，然后我一开始是false，导致我上次的测试时的客户端之间的订阅关系都被记录了，影响了我下一次的测试。

比如，上次的测的时候client1订阅了test2，然后这次测时，无论client有没有订阅test2，都会收到这个话题的信息。

源码

demo源码