Java实现MQTT通信(发布订阅消息)

news2024/11/14 12:13:28

文章目录

  • 前言
  • 一、相关pom依赖
  • 二、相关代码
    • 1.MQTT工具类
    • 2.MQTT回调函数
    • 3.订阅消息
    • 4.发布消息
  • 三、安装mosquitto
    • 1.mosquitto简介
    • 2.下载
  • 四、安装MQTT.fx
    • 1.MQTT.fx简介
    • 2.下载
    • 3.使用
  • 五、java订阅消息
  • 六、java发布消息

前言

MQTT是一种轻量级的物联网通信协议，基于客户端-服务器的消息发布/订阅传输协议，支持QoS级别，适用于低带宽、高延迟的网络环境。它具有精简的协议设计，开放的消息协议，以及广泛应用于物联网(IOT)、M2M通信、消息推送和智能设备等领域。MQTT协议涉及发布者、订阅者和消息代理（Broker）的角色，以及连接、订阅、发布消息的过程，并包含会话保持和心跳机制，确保消息的可靠传输。

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。

一、相关pom依赖

        <!-- MQTT -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.integration</groupId>
            <artifactId>spring-integration-mqtt</artifactId>
        </dependency>

二、相关代码

1.MQTT工具类

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.*;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.persist.MemoryPersistence;
import org.springframework.stereotype.Component;
 
/**
 * MQTT工具类
 */
@Slf4j
@Component
public class MQTTConnect {

    private String HOST = "tcp://127.0.0.1:1883"; //mqtt服务器的地址和端口号
    private final String clientId = "Test";
    private final String username = "test";
    private final String password = "123456";
    private MqttClient mqttClient;

    /**
     * 测试订阅消息
     */
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        MQTTConnect mqttConnect = new MQTTConnect();
        mqttConnect.start();
        //订阅消息
        mqttConnect.sub("/topic/#",0);
    }

    public void start() throws MqttException {
        // host为主机名，clientid即连接MQTT的客户端ID，一般以唯一标识符表示，MemoryPersistence设置clientid的保存形式，默认为以内存保存
        mqttClient = new MqttClient(HOST, clientId + System.currentTimeMillis(), new MemoryPersistence());
        // MQTT的连接设置
        MqttConnectOptions options = new MqttConnectOptions();
        options.setUserName(username);
        options.setPassword(password.toCharArray());
        // 设置超时时间 单位为秒
        options.setConnectionTimeout(10);///默认：30
        // 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，设置为true表示每次连接到服务器都以新的身份连接
        options.setCleanSession(false);//默认：true
        // 设置断开后重新连接(设置为true时将启用自动重新连接)
        options.setAutomaticReconnect(true);//默认：false
        // 设置会话心跳时间 单位为秒 服务器会每隔1.5*20秒的时间向客户端发送个消息判断客户端是否在线，但这个方法并没有重连的机制
        options.setKeepAliveInterval(20);//默认：60
        // 设置回调
        mqttClient.setCallback(new Callback());
        mqttClient.connect(options);
    }

    /**
     * 自定义mqtt连接
     * @param host
     * @param clientId
     * @param userName
     * @param passWord
     * @param connectionTimeout
     * @param cleanSession
     * @param automaticReconnect
     * @param keepAliveInterval
     * @param mqttCallback
     * @throws MqttException
     */
    public void start(String host,String clientId, String userName, String passWord,
                      int connectionTimeout, boolean cleanSession,boolean automaticReconnect,
                      int keepAliveInterval,MqttCallback mqttCallback) throws MqttException {
        // host为主机名，clientid即连接MQTT的客户端ID，一般以唯一标识符表示，MemoryPersistence设置clientid的保存形式，默认为以内存保存
        mqttClient = new MqttClient(host, clientId + System.currentTimeMillis(), new MemoryPersistence());
        // MQTT的连接设置
        MqttConnectOptions options = new MqttConnectOptions();
        options.setUserName(userName);
        options.setPassword(passWord.toCharArray());
        // 设置超时时间 单位为秒
        options.setConnectionTimeout(connectionTimeout);///默认：30
        // 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，设置为true表示每次连接到服务器都以新的身份连接
        options.setCleanSession(cleanSession);//默认：true
        // 设置断开后重新连接(设置为true时将启用自动重新连接)
        options.setAutomaticReconnect(automaticReconnect);//默认：false
        // 设置会话心跳时间 单位为秒 服务器会每隔1.5*20秒的时间向客户端发送个消息判断客户端是否在线，但这个方法并没有重连的机制
        options.setKeepAliveInterval(keepAliveInterval);//默认：60
        // 设置回调
        mqttClient.setCallback(mqttCallback);
        mqttClient.connect(options);
    }
 
    /**
     * 关闭MQTT连接
     */
    public void close() throws MqttException {
        mqttClient.disconnect();
        mqttClient.close();
    }
 
    /**
     * 向某个主题发布消息 默认qos：1
     *
     * @param topic:发布的主题
     * @param msg：发布的消息
     */
    public void pub(String topic, String msg) throws MqttException {
        MqttMessage mqttMessage = new MqttMessage();
        //mqttMessage.setQos(2);
        mqttMessage.setPayload(msg.getBytes());
        MqttTopic mqttTopic = mqttClient.getTopic(topic);
        MqttDeliveryToken token = mqttTopic.publish(mqttMessage);
        token.waitForCompletion();
    }
 
    /**
     * 向某个主题发布消息
     *
     * @param topic: 发布的主题
     * @param msg:   发布的消息
     * @param qos:   消息质量    Qos：0、1、2
     */
    public void pub(String topic, String msg, int qos) throws MqttException {
        MqttMessage mqttMessage = new MqttMessage();
        mqttMessage.setQos(qos);
        mqttMessage.setPayload(msg.getBytes());
        MqttTopic mqttTopic = mqttClient.getTopic(topic);
        MqttDeliveryToken token = mqttTopic.publish(mqttMessage);
        token.waitForCompletion();
    }
 
    /**
     * 订阅某一个主题 ，此方法默认的的Qos等级为：1
     *
     * @param topic 主题
     */
    public void sub(String topic) throws MqttException {
        mqttClient.subscribe(topic);
    }
 
    /**
     * 订阅某一个主题，可携带Qos
     *
     * @param topic 所要订阅的主题
     * @param qos   消息质量：0、1、2
     */
    public void sub(String topic, int qos) throws MqttException {
        mqttClient.subscribe(topic, qos);
    }
}

2.MQTT回调函数

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.IMqttDeliveryToken;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttCallback;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttMessage;
 
/**
 * 常规MQTT回调函数
 * MqttCallback 接口定义了用于处理 MQTT 客户端异步事件的方法。
 * 当使用 Eclipse Paho MQTT 客户端库时，你可以实现这个接口来接收连接状态的变化和消息传递的通知。
 */
@Slf4j
public class Callback implements MqttCallback {

    /**
     * MQTT 断开连接会执行此方法
     *
     * 方法说明：当客户端与 MQTT 服务器之间的连接丢失时，此方法被调用。
     * @param throwable 表示导致连接丢失的原因，通常为一个 Throwable 对象
     */
    @Override
    public void connectionLost(Throwable throwable) {
        log.info("断开了MQTT连接 ：{}", throwable.getMessage());
        log.error(throwable.getMessage(), throwable);
    }

    /**
     * publish发布成功后会执行到这里
     *
     * 方法说明：当一个消息的交付完成并且所有必要的确认都已收到时，此方法被调用。
     * 注意事项：
     * 对于 QoS 0 消息，在消息被网络层接收后会调用此方法。
     * 对于 QoS 1 消息，在接收到 PUBACK 包后调用此方法。
     * 对于 QoS 2 消息，在接收到 PUBCOMP 包后调用此方法。
     * @param iMqttDeliveryToken the delivery token associated with the message.
     */
    @Override
    public void deliveryComplete(IMqttDeliveryToken iMqttDeliveryToken) {
        log.info("发布消息成功");
    }
 

    /**
     * subscribe订阅后得到的消息会执行到这里
     *
     * 方法说明：当从服务器接收到一条新消息时，此方法被调用
     * 注意事项：
     * 在此方法中抛出任何异常将会导致客户端关闭，并且未确认的消息可能会被重新发送。
     * 如果在此方法执行期间有其他消息到达，它们将被缓存直到此方法返回。
     * @param topic 消息发布的主题名称
     * @param message 实际的消息内容，类型为 MqttMessage
     * @throws Exception
     */
    @Override
    public void messageArrived(String topic, MqttMessage message) throws Exception {
        //  TODO    此处可以将订阅得到的消息进行业务处理、数据存储
        log.info("收到来自 " + topic + " 的消息：{}", new String(message.getPayload()));
    }
}

3.订阅消息

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttException;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.context.ApplicationListener;
import org.springframework.context.event.ContextRefreshedEvent;
import org.springframework.stereotype.Component;
 
/**
 * 项目启动 监听主题
 */
@Slf4j
@Component
public class MQTTListener implements ApplicationListener<ContextRefreshedEvent> {
 
    private final MQTTConnect server;
 
    @Autowired
    public MQTTListener(MQTTConnect server) {
        this.server = server;
    }
 
    @Override
    public void onApplicationEvent(ContextRefreshedEvent contextRefreshedEvent) {
        try {
            server.start();
            server.sub("/topic/#");
            log.info("-----------消息订阅成功-----------");
        } catch (Exception e) {
            log.error(e.getMessage(), e);
            log.error("-----------消息订阅失败-----------");
        }
    }
}

4.发布消息

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
public class MqttTestController {

    @Autowired
    private MQTTConnect mqttConnect;

    @GetMapping("mqttTest01")
    public void test(@RequestParam("msg") String msg,
                     @RequestParam("topic") String topic,@RequestParam("qos") int qos) throws Exception {
        mqttConnect.pub(topic, msg,qos);
    }
}

三、安装mosquitto

1.mosquitto简介

Mosquitto是用C语言实现MQTT协议的Broker。是一款实现了消息推送协议 MQTT v3.1 的开源消息代理软件，提供轻量级的，支持可发布/可订阅的的消息推送模式，使设备对设备之间的短消息通信变得简单，比如现在应用广泛的低功耗传感器，手机、嵌入式计算机、微型控制器等移动设备。一个典型的应用案例就是 Andy Stanford-ClarkMosquitto(MQTT协议创始人之一)在家中实现的远程监控和自动化。

2.下载

官网：https://mosquitto.org/download/

百度网盘：https://pan.baidu.com/s/1nOECYW3hrigcrhbQlcZU_Q?pwd=1234

本文中使用mosquitto当服务器来处理客户端发布或订阅的消息。

下载完安装一直点击next即可，需要注意的是安装完成后打开服务查看mosquitto是否启动(可能会出现端口冲突导致启动失败)
在这里插入图片描述

四、安装MQTT.fx

1.MQTT.fx简介

MQTT.fx是一个基于Eclipse Paho用Java编写的MQTT客户端软件。支持通过Topic订阅和发布消息，用来前期模拟设备和物理云平台等调试。

2.下载

官网暂时无法打开
百度云盘：https://pan.baidu.com/s/1txsSLKHi5IqUb1HooOHT-g?pwd=1234

3.使用

下载完安装一直点击next即可，安装成功后先编辑连接信息
在这里插入图片描述
编辑连接
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
主界面
在这里插入图片描述

五、java订阅消息

启动java程序

	/**
     * 测试订阅消息
     */
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        MQTTConnect mqttConnect = new MQTTConnect();
        mqttConnect.start();
        //订阅消息
        mqttConnect.sub("/topic/#",0);
    }

点击发送消息
在这里插入图片描述
java输出台

19:55:13.276 [MQTT Call: Test] INFO com.xxx.mqtt.Callback - 收到来自 /topic/qf 的消息：hello my name is qf

也可以点击脚步进行编辑要持续发送的消息。
在这里插入图片描述

var Thread = Java.type("java.lang.Thread");

function execute(action) {
    out("Test Script: " + action.getName());
    for (var i = 0; i < 100; i++) {
        switchON();
        Thread.sleep(500);
        switchOFF();
        Thread.sleep(500);
    }
    action.setExitCode(0);
    action.setResultText("done.");
    out("Test Script: Done");
    return action;
}

function switchON() {
    out("fountain ON");
    mqttManager.publish("/topic/qf", "message01");
}

function switchOFF() {
    out("fountain OFF");
    mqttManager.publish("/topic/qf", "message02");
}

function out(message){
     output.print(message);
}

在这里插入图片描述

本文只简单介绍使用，如果需要了解更多MQTT.fx相关内容，可以查看以下的文章：
https://blog.csdn.net/qq_33406883/article/details/107492604

六、java发布消息

在这里插入图片描述

启动springboot项目，通过接口发布消息，
http://127.0.0.1:8080/mqttTest01?topic=/topic/qf&msg=hello qf !&qos=0

MQTT.fx即可收到消息
在这里插入图片描述

参考文章：java连接MQTT服务器(Springboot整合MQTT)

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