springboot整合mqtt实现消息发送和消费，以及客户端断线重连之后的消息恢复

参考资料：

MQTT简介

MQTT是一种基于发布/订阅模式的轻量级通讯协议，该协议构建在TCP/IP协议上。 MQTT最大的有点在于可以以极少的代码和有限的带宽，为远程设备提供实时可靠的消息服务。做为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议，MQTT在物联网、小型设备、移动应用等方面有广泛应用。

特点

开放消息协议，简单易实现
发布订阅模式，一对多消息发布
基于TCP/IP网络连接，提供有序，无损，双向连接
2字节固定报头，2字节心跳报文，最小化传输开销和协议交换，有效减少网络流量
消息QoS支持，可靠传输保证

应用

物联网M2M通信，物联网大数据采集
Android消息推送，WEB消息推送
智能硬件、智能家具、智能电器
车联网通信，电动车站桩采集
智慧城市、远程医疗、远程教育
电力、石油与能源等行业市场

MQTT控制报文的结构

MQTT通过交换一些预定义的MQTT控制报文来工作，每条MQTT命令消息的消息头都包含一个固定的报头，有些消息会携带一个可变报文头和一个负荷。消息格式如下：

|固定包头，存在于所有MQTT控制包
|可变包头，存在于某些MQTT控制包
|载荷，存在于某些MQTT控制包

MQTT固定报文头最少有两个字节，第一个字节包含消息类型(Message Type)和QoS级别等标志位。第二个字节开始是剩余长度字段，该长度是后面的可变报文头加消息负载的总长度，该字段最多允许四个字节。

剩余长度使用了一种可变长度的结构来编码，这种结构使用单一字节表示0-127的值。大于127的值如下处理。每个字节的低7位用来编码数据，最高位用来表示是否还有后续字节。因此每个字节可以编码128个值，再加上一个标识位。剩余长度最多可以用四个字节来表示。

例如十进制的数字64可以被编码成一个单独的字节，十进制为64，八进制为0x40。十进制数字321（=65+2×128）被编码为两个字节，低位在前。第一个字节是65+128 = 193。注意最高位的128表示后面至少还有一个字节。第二个字节是2，表示2*127。（翻译注：321 = 11000001 00000010，第一个字节是“标识符后面还有一个字节”+65，第二个字节是“标识符后面没有字节了”+256）。

可变报文头（Variable Header）

可变报文头主要包含协议名、协议版本、连接标志（Connect Flags）、心跳间隔时间（Keep Alive timer）、连接返回码（Connect Return Code）、主题名（Topic Name）等

有效负荷（Payload）

可以理解为消息主题（body）

当MQTT发送的消息类型是CONNECT（连接）、PUBLISH（发布）、SUBSCRIBE（订阅）、SUBACK（订阅确认）、则会带有负荷。

各种类型消息的控制报文参考：https://mcxiaoke.gitbooks.io/mqtt-cn/content/mqtt/03-ControlPackets.html

MQTT的消息类型（Message Type）（控制报文类型）

名字	值	报文流动方向	描述
Reserved	0	禁止	保留
CONNECT	1	客户端到服务端	客户端请求连接服务端
CONNACK	2	服务端到客户端	连接报文确认
PUBLISH	3	两个方向都允许	发布消息
PUBACK	4	两个方向都允许	QoS 1消息发布收到确认
PUBREC	5	两个方向都允许	发布收到（保证交付第一步）
PUBREL	6	两个方向都允许	发布释放（保证交付第二步）
PUBCOMP	7	两个方向都允许	QoS 2消息发布完成（保证交互第三步）
SUBSCRIBE	8	客户端到服务端	客户端订阅请求
SUBACK	9	服务端到客户端	订阅请求报文确认
UNSUBSCRIBE	10	客户端到服务端	客户端取消订阅请求
UNSUBACK	11	服务端到客户端	取消订阅报文确认
PINGREQ	12	客户端到服务端	心跳请求
PINGRESP	13	服务端到客户端	心跳响应
DISCONNECT	14	客户端到服务端	客户端断开连接
Reserved	15	禁止	保留

消息质量（QoS）

QoS 0：最多分发一次。消息的传递完全依赖于底层的TCP/IP协议，协议里没有定义应答和重试，消息要么只会到达服务端一次，要么根本没有到达。
QoS 1：至少分发一次。服务器的消息接收由PUBACK消息进行确认，如果通信链路或发送设备异常，或者指定时间内没有收到确认消息，发送端会重发这条在消息头中设置了DUP位的消息。QoS 2：只分发一次。这是最高级别的消息传递，消息丢失和重复都是不可接受的，使用这个服务质量等级会有额外的开销。

通过下面的例子可以更深刻的理解上面三个传输质量等级。
比如目前流行的共享单车智能锁，智能锁可以定时使用QoS level 0质量消息请求服务器，发送单车的当前位置，如果服务器没收到也没关系，反正过一段时间又会再发送一次。之后用户可以通过App查询周围单车位置，找到单车后需要进行解锁，这时候可以使用QoS level 1质量消息，手机App不断的发送解锁消息给单车锁，确保有一次消息能达到以解锁单车。最后用户用完单车后，需要提交付款表单，可以使用QoS level 2质量消息，这样确保只传递一次数据，否则用户就会多付钱了。

Springboot整合MQTT实现消息发布和订阅

一、在Linux上搭建MQTT服务

1.1、打开EMQ官网：https://www.emqx.io/cn/products/broker

1.2、点击开始试用

1.3、选择服务器对应版本

1.4、复制下载命令到ssh工具中执行

下载完成

1.5、下载完成后执行安装命令

1.6、安装成功后执行命令：

sudo emqx start

出现以下信息表示启动成功

1.7、测试

浏览器访问ip:18083进入管理界面，默认账号为admin，密码为public

二、MQTT服务搭建完成后使用Springboot整合MQTT协议

2.1、创建一个maven项目

2.2、在父工程下创建一个Springboot项目作为消息提供者，导入以下依赖

<!--mqtt相关依赖-->
<dependency>
  <groupId>org.springframework.integration</groupId>
  <artifactId>spring-integration-stream</artifactId>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-integration</artifactId>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>org.springframework.integration</groupId>
  <artifactId>spring-integration-mqtt</artifactId>
</dependency>

2.3、修改配置文件

spring:
  application:
    name: provider
  #MQTT配置信息
  mqtt:
    #MQTT服务端地址，端口默认为1883，如果有多个，用逗号隔开，如tcp://127.0.0.1:1883,tcp://192.168.60.133:1883
    url: tcp://ip:1883
    #用户名
    username: admin
    #密码
    password: public
    #客户端id（不能重复）
    client:
      id: provider-id
    #MQTT默认的消息推送主题，实际可在调用接口时指定
    default:
      topic: topic
server:
  port: 8081

2.4、消息发布者客户端配置

package com.xct.mqttprovider.mqtt;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.*;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.persist.MemoryPersistence;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

/**
 * @Author: xct
 * @Date: 2021/7/30 15:32
 * @Description:
 */
@Configuration
@Slf4j
public class MqttProviderConfig {

    @Value("${spring.mqtt.username}")
    private String username;

    @Value("${spring.mqtt.password}")
    private String password;

    @Value("${spring.mqtt.url}")
    private String hostUrl;

    @Value("${spring.mqtt.client.id}")
    private String clientId;

    @Value("${spring.mqtt.default.topic}")
    private String defaultTopic;

    /**
     * 客户端对象
     */
    private MqttClient client;

    /**
     * 客户端连接服务端
     * @author xct
     * @param
     * @return void
     * @date 2021/7/30 16:01
     */

    public void connect(){
        try {
            //创建MQTT客户端对象
            client = new MqttClient(hostUrl,clientId,new MemoryPersistence());
            //连接设置
            MqttConnectOptions options = new MqttConnectOptions();
            //是否清空session，设置为false表示服务器会保留客户端的连接记录（订阅主题，qos），客户端重连之后能获取到服务器在客户端断开连接期间推送的消息
            //设置为true表示每次连接到服务端都是以新的身份
            options.setCleanSession(true);
            //设置连接用户名
            options.setUserName(username);
            //设置连接密码
            options.setPassword(password.toCharArray());
            //设置超时时间，单位为秒
            options.setConnectionTimeout(100);
            //设置心跳时间 单位为秒，表示服务器每隔1.5*20秒的时间向客户端发送心跳判断客户端是否在线
            options.setKeepAliveInterval(20);
            //设置遗嘱消息的话题，若客户端和服务器之间的连接意外断开，服务器将发布客户端的遗嘱信息
            options.setWill("willTopic",(clientId + "与服务器断开连接").getBytes(),0,false);
            //设置回调
            client.setCallback(new MqttProviderCallBack());
            client.connect(options);
        } catch (MqttException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public void publish(int qos,boolean retained,String topic,String message){
        MqttMessage mqttMessage = new MqttMessage();
        mqttMessage.setQos(qos);
        mqttMessage.setRetained(retained);
        mqttMessage.setPayload(message.getBytes());
        //主题目的地，用于发布/订阅消息
        MqttTopic mqttTopic = client.getTopic(topic);
        //提供一种机制来跟踪消息的传递进度。
        //用于在以非阻塞方式（在后台运行）执行发布时跟踪消息的传递进度
        MqttDeliveryToken token;
        try {
            //将指定消息发布到主题，但不等待消息传递完成。返回的token可用于跟踪消息的传递状态。
            //一旦此方法干净地返回，消息就已被客户端接受发布。当连接可用时，将在后台完成消息传递。
            token = mqttTopic.publish(mqttMessage);
            token.waitForCompletion();
        } catch (MqttException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

2.5、消息发布客户端回调

package com.xct.mqttprovider.mqtt;

import org.eclipse.paho.client.mqttv3.IMqttAsyncClient;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.IMqttDeliveryToken;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttCallback;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttMessage;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.stereotype.Component;

/**
 * @Author: xct
 * @Date: 2021/7/30 16:00
 * @Description:
 */
@Configuration
public class MqttProviderCallBack implements MqttCallback {

    @Value("${spring.mqtt.client.id}")
    private String clientId;

    /**
     * 与服务器断开连接的回调
     * @author xct
     * @param throwable
     * @return void
     * @date 2021/7/30 16:19
     */
    @Override
    public void connectionLost(Throwable throwable) {
        System.out.println(clientId + "与服务器断开连接");
    }

    /**
     * 消息到达的回调
     * @author xct
     * @param s
     * @param mqttMessage
     * @return void
     * @date 2021/7/30 16:19
     */
    @Override
    public void messageArrived(String s, MqttMessage mqttMessage) throws Exception {

    }

    /**
     * 消息发布成功的回调
     * @author xct
     * @param iMqttDeliveryToken
     * @return void
     * @date 2021/7/30 16:20
     */
    @Override
    public void deliveryComplete(IMqttDeliveryToken iMqttDeliveryToken) {
        IMqttAsyncClient client = iMqttDeliveryToken.getClient();
        System.out.println(client.getClientId() + "发布消息成功！");
    }
}

2.6、创建控制器测试发布消息

package com.xct.mqttprovider.controller;

import com.xct.mqttprovider.mqtt.MqttProviderConfig;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;

/**
 * @Author: xct
 * @Date: 2021/7/30 16:26
 * @Description:
 */
@Controller
public class SendController {

    @Autowired
    private MqttProviderConfig providerClient;

    @RequestMapping("/sendMessage")
    @ResponseBody
    public String sendMessage(int qos,boolean retained,String topic,String message){
        try {
            providerClient.publish(qos,retained,topic,message);
            return "发送成功";
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
            return "发送失败";
        }
    }
}

2.7、在父工程下创建一个Springboot项目作为消息消费者，导入以下依赖

<!--mqtt相关依赖-->
<dependency>
  <groupId>org.springframework.integration</groupId>
  <artifactId>spring-integration-stream</artifactId>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-integration</artifactId>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>org.springframework.integration</groupId>
  <artifactId>spring-integration-mqtt</artifactId>
</dependency>

2.8、配置文件

spring:
  application:
    name: consumer
  #MQTT配置信息
  mqtt:
    #MQTT服务端地址，端口默认为1883，如果有多个，用逗号隔开，如tcp://127.0.0.1:1883,tcp://192.168.60.133:1883
    url: tcp://ip:1883
    #用户名
    username: admin
    #密码
    password: public
    #客户端id（不能重复）
    client:
      id: consumer-id
    #MQTT默认的消息推送主题，实际可在调用接口时指定
    default:
      topic: topic
server:
  port: 8082

2.9、消费者客户端配置

package com.xct.mqttconsumer.mqtt;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.*;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.persist.MemoryPersistence;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

import javax.annotation.PostConstruct;

/**
 * @Author: xct
 * @Date: 2021/7/30 17:06
 * @Description:
 */
@Configuration
public class MqttConsumerConfig {
    @Value("${spring.mqtt.username}")
    private String username;

    @Value("${spring.mqtt.password}")
    private String password;

    @Value("${spring.mqtt.url}")
    private String hostUrl;

    @Value("${spring.mqtt.client.id}")
    private String clientId;

    @Value("${spring.mqtt.default.topic}")
    private String defaultTopic;

    /**
     * 客户端对象
     */
    private MqttClient client;

    /**
     * 在bean初始化后连接到服务器
     * @author xct
     * @param
     * @return void
     * @date 2021/7/30 16:48
     */
    @PostConstruct
    public void init(){
        connect();
    }

    /**
     * 客户端连接服务端
     * @author xct
     * @param
     * @return void
     * @date 2021/7/30 16:01
     */
    public void connect(){
        try {
            //创建MQTT客户端对象
            client = new MqttClient(hostUrl,clientId,new MemoryPersistence());
            //连接设置
            MqttConnectOptions options = new MqttConnectOptions();
            //是否清空session，设置为false表示服务器会保留客户端的连接记录，客户端重连之后能获取到服务器在客户端断开连接期间推送的消息
            //设置为true表示每次连接到服务端都是以新的身份
            options.setCleanSession(true);
            //设置连接用户名
            options.setUserName(username);
            //设置连接密码
            options.setPassword(password.toCharArray());
            //设置超时时间，单位为秒
            options.setConnectionTimeout(100);
            //设置心跳时间 单位为秒，表示服务器每隔1.5*20秒的时间向客户端发送心跳判断客户端是否在线
            options.setKeepAliveInterval(20);
            //设置遗嘱消息的话题，若客户端和服务器之间的连接意外断开，服务器将发布客户端的遗嘱信息
            options.setWill("willTopic",(clientId + "与服务器断开连接").getBytes(),0,false);
            //设置回调
            client.setCallback(new MqttConsumerCallBack());
            client.connect(options);
            //订阅主题
            //消息等级，和主题数组一一对应，服务端将按照指定等级给订阅了主题的客户端推送消息
            int[] qos = {1,1};
            //主题
            String[] topics = {"topic1","topic2"};
          	//订阅主题
            client.subscribe(topics,qos);
        } catch (MqttException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 断开连接
     * @author xct
     * @param
     * @return void
     * @date 2021/8/2 09:30
     */
    public void disConnect(){
        try {
            client.disconnect();
        } catch (MqttException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }


    /**
     * 订阅主题
     * @author xct
     * @param topic
     * @param qos
     * @return void
     * @date 2021/7/30 17:12
     */
    public void subscribe(String topic,int qos){
        try {
            client.subscribe(topic,qos);
        } catch (MqttException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

3.0、消息消费者客户端回调

package com.xct.mqttconsumer.mqtt;

import org.eclipse.paho.client.mqttv3.IMqttDeliveryToken;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttCallback;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttMessage;

/**
 * @Author: xct
 * @Date: 2021/7/30 17:06
 * @Description:
 */
public class MqttConsumerCallBack implements MqttCallback {
    /**
     * 客户端断开连接的回调
     * @author xct
     * @param throwable
     * @return void
     * @date 2021/7/30 17:14
     */
    @Override
    public void connectionLost(Throwable throwable) {
        System.out.println("与服务器断开连接，可重连");
    }

    /**
     * 消息到达的回调
     * @author xct
     * @param topic
     * @param message
     * @return void
     * @date 2021/7/30 17:14
     */
    @Override
    public void messageArrived(String topic, MqttMessage message) throws Exception {
        System.out.println(String.format("接收消息主题 : %s",topic));
        System.out.println(String.format("接收消息Qos : %d",message.getQos()));
        System.out.println(String.format("接收消息内容 : %s",new String(message.getPayload())));
        System.out.println(String.format("接收消息retained : %b",message.isRetained()));
    }

    /**
     * 消息发布成功的回调
     * @author xct
     * @param iMqttDeliveryToken
     * @return void
     * @date 2021/7/30 17:14
     */
    @Override
    public void deliveryComplete(IMqttDeliveryToken iMqttDeliveryToken) {

    }
}

3.1、控制器提供手动建立连接和断开连接方法

package com.xct.mqttconsumer.controller;

import com.xct.mqttconsumer.mqtt.MqttConsumerConfig;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.stereotype.Controller;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.ResponseBody;

/**
 * @Author: xct
 * @Date: 2021/7/30 17:20
 * @Description:
 */
@Controller
public class TestController {
    @Autowired
    private MqttConsumerConfig client;

    @Value("${spring.mqtt.client.id}")
    private String clientId;

    @RequestMapping("connect")
    @ResponseBody
    public String connect(){
        client.connect();
        return clientId + "连接到服务器";
    }

    @RequestMapping("disConnect")
    @ResponseBody
    public String disConnect(){
        client.disConnect();
        return clientId + "与服务器断开连接";
    }
}

3.2、测试

分别启动两个项目，可以在管理界面看到创建的两个客户端

调用发布消息接口发布消息

消费者控制台打印

3.3、客户端断线消息恢复

把消费者与服务端断开连接

再调用发布消息接口发送两条消息到topic1，然后再把消费者连接到服务端

控制台没有东西打印

修改消费者客户端配置，把setCleanSession改为false

重启项目，把消费者客户端断开连接，调用发布消息接口发布两条消息，再把消费者和服务端连接上

posted @ 2021-08-03 13:50 QiuC 阅读(11271) 评论(0) 编辑收藏举报

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springboot整合mqtt实现消息发送和消费，以及客户端断线重连之后的消息恢复

MQTT简介

特点

应用

MQTT控制报文的结构

固定报文头（Fixed Header）

可变报文头（Variable Header）

有效负荷（Payload）

MQTT的消息类型（Message Type）（控制报文类型）

消息质量（QoS）

Springboot整合MQTT实现消息发布和订阅

一、在Linux上搭建MQTT服务

1.1、打开EMQ官网：https://www.emqx.io/cn/products/broker

1.2、点击开始试用

1.3、选择服务器对应版本

1.4、复制下载命令到ssh工具中执行

1.5、下载完成后执行安装命令

1.6、安装成功后执行命令：

1.7、测试

二、MQTT服务搭建完成后使用Springboot整合MQTT协议

2.1、创建一个maven项目

2.2、在父工程下创建一个Springboot项目作为消息提供者，导入以下依赖

2.3、修改配置文件

2.4、消息发布者客户端配置

2.5、消息发布客户端回调

2.6、创建控制器测试发布消息

2.7、在父工程下创建一个Springboot项目作为消息消费者，导入以下依赖

2.8、配置文件

2.9、消费者客户端配置

3.0、消息消费者客户端回调

3.1、控制器提供手动建立连接和断开连接方法

3.2、测试

3.3、客户端断线消息恢复

公告

springboot整合mqtt实现消息发送和消费，以及客户端断线重连之后的消息恢复

MQTT简介

特点

应用

MQTT控制报文的结构

固定报文头（Fixed Header）

可变报文头（Variable Header）

有效负荷（Payload）

MQTT的消息类型（Message Type）（控制报文类型）

消息质量（QoS）

Springboot整合MQTT实现消息发布和订阅

一、在Linux上搭建MQTT服务

1.1、打开EMQ官网：https://www.emqx.io/cn/products/broker

1.2、点击开始试用

1.3、选择服务器对应版本

1.4、复制下载命令到ssh工具中执行

1.5、下载完成后执行安装命令

1.6、安装成功后执行命令：

1.7、测试

二、MQTT服务搭建完成后使用Springboot整合MQTT协议

2.1、创建一个maven项目

2.2、在父工程下创建一个Springboot项目作为消息提供者，导入以下依赖

2.3、修改配置文件

2.4、消息发布者客户端配置

2.5、消息发布客户端回调

2.6、创建控制器测试发布消息

2.7、在父工程下创建一个Springboot项目作为消息消费者，导入以下依赖

2.8、配置文件

2.9、消费者客户端配置

3.0、 消息消费者客户端回调

3.1、控制器提供手动建立连接和断开连接方法

3.2、测试

3.3、客户端断线消息恢复

公告

3.0、消息消费者客户端回调