Android MQTT的订阅和发布消息

MQTT协议简述

MQTT(Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议)，是基于发布/订阅(Publish/Subscribe)模式的"轻量级"通讯协议,该协议构建于TCP/IP协议上，有IBM在1999年发布.MQTT最大的优点在于：可以以极少的代码和有限的宽带,为连接远程设备提供可靠的消息服务.。作为一种开销、低宽带占用的即时通讯协议，在使其物联网、小型设备、移动应用等方面较广泛的应用。

MQTTMQTT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。

特点

1、实现简单

2、提供数据传输的Qos

3、轻量、占用宽带低

4、有三种消息发布服务质量

"至多一次"，消息发布完成依赖底层TCP/IP网络。会发生消息丢失或重复。这一级可用于如下情况，坏境传感器数据，丢失一次读记录无所谓，因为不久后还会有第二次发送
"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，这一级别可用于如下情况，在计费系统中，消息重复或丢失会导致不正确的结果。

5、可传输任意类型的数据

6、可保持的会话（session）

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MQTT协议原理

1 MQTT协议实现方式

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，可以理解为消息的内容，是指订阅者具体要使用的内容。

2 网络传输与应用消息

MQTT会构建底层网络传输：它将建立客户端到服务器的连接，提供两者之间的一个有序的、无损的、基于字节流的双向传输。

当应用数据通过MQTT网络发送时，MQTT会把与之相关的服务质量（QoS）和主题名（Topic）相关连。

3 MQTT客户端

一个使用MQTT协议的应用程序或者设备，它总是建立到服务器的网络连接。客户端可以：

（1）发布其他客户端可能会订阅的信息；
（2）订阅其它客户端发布的消息；
（3）退订或删除应用程序的消息；
（4）断开与服务器连接。

4 MQTT服务器

MQTT服务器以称为"消息代理"（Broker），可以是一个应用程序或一台设备。它是位于消息发布者和订阅者之间，它可以：

（1）接受来自客户的网络连接；
（2）接受客户发布的应用信息；
（3）处理来自客户端的订阅和退订请求；
（4）向订阅的客户转发应用程序消息。

5 MQTT协议中的订阅、主题、会话

一、订阅（Subscription）

订阅包含主题筛选器（Topic Filter）和最大服务质量（QoS）。订阅会与一个会话（Session）关联。一个会话可以包含多个订阅。每一个会话中的每个订阅都有一个不同的主题筛选器。

二、会话（Session）

每个客户端与服务器建立连接后就是一个会话，客户端和服务器之间有状态交互。会话存在于一个网络之间，也可能在客户端和服务器之间跨越多个连续的网络连接。

三、主题名（Topic Name）

连接到一个应用程序消息的标签，该标签与服务器的订阅相匹配。服务器会将消息发送给订阅所匹配标签的每个客户端。

四、主题筛选器（Topic Filter）

一个对主题名通配符筛选器，在订阅表达式中使用，表示订阅所匹配到的多个主题。

五、负载（Payload）

消息订阅者所具体接收的内容。

6 MQTT协议中的方法

MQTT协议中定义了一些方法（也被称为动作），来于表示对确定资源所进行操作。这个资源可以代表预先存在的数据或动态生成数据，这取决于服务器的实现。通常来说，资源指服务器上的文件或输出。主要方法有：

（1）Connect。等待与服务器建立连接。
（2）Disconnect。等待MQTT客户端完成所做的工作，并与服务器断开TCP/IP会话。
（3）Subscribe。等待完成订阅。
（4）UnSubscribe。等待服务器取消客户端的一个或多个topics订阅。
（5）Publish。MQTT客户端发送消息请求，发送完成后返回应用程序线程。

Android 下如何使用MQTT协议

导入mqtt包
配置MqttConnectOptions
调用connect并将配置好的参数写入
通过指定的消息进行消息订阅
向订阅topic对中发布消息
通过mqttCallBack的回调对接收到的消息进行处理

导入mqtt包

1 implementation 'org.eclipse.paho:org.eclipse.paho.client.mqttv3:1.1.0' 
2 implementation 'org.eclipse.paho:org.eclipse.paho.android.service:1.1.1'

代码

  1 public class MQTTService extends Service {
  2 
  3     public static final String TAG = MQTTService.class.getSimpleName();
  4 
  5     private static MqttAndroidClient client;
  6     private MqttConnectOptions conOpt;
  7 
  8     private String host = "tcp://xxx";   //服务器地址 
  9     private String userName = "xxx";   //账号
 10     private String passWord = " xxx";   //密码
 11     private static String myTopic = "topic";   //频道名
 12     private String clientId = "mqtt_client";   //客户端ID
 13 
 14     @Override
 15     public int onStartCommand(Intent intent, int flags, int startId) {
 16         init();
 17         return super.onStartCommand(intent, flags, startId);
 18     }
 19 　　//发布消息 msg
 20     public static void publish(String msg){
 21         String topic = myTopic;
 22         Integer qos = 2;
 23         Boolean retained = false;
 24         try {
 25             client.publish(topic, msg.getBytes(), qos.intValue(), retained.booleanValue());
 26         } catch (MqttException e) {
 27             e.printStackTrace();
 28         }
 29     }
 30 
 31     private void init() {
 32         // 服务器地址（协议+地址+端口号）
 33         String uri = host;
 34         client = new MqttAndroidClient(this, uri, clientId);
 35         // 设置MQTT监听并且接受消息
 36         client.setCallback(mqttCallback);
 37 
 38         conOpt = new MqttConnectOptions();
 39         // 清除缓存
 40         conOpt.setCleanSession(true);
 41         // 设置超时时间，单位：秒
 42         conOpt.setConnectionTimeout(10);
 43         // 心跳包发送间隔，单位：秒
 44         conOpt.setKeepAliveInterval(20);
 45         // 用户名
 46         conOpt.setUserName(userName);
 47         // 密码
 48         conOpt.setPassword(passWord.toCharArray());
 49 
 50         // last will message
 51         boolean doConnect = true;
 52         String message = "{\"terminal_uid\":\"" + clientId + "\"}";
 53         String topic = myTopic;
 54         Integer qos = 2;
 55         Boolean retained = false;
 56         if ((!message.equals("")) || (!topic.equals(""))) {
 57             // 最后
 58             try {
 59                 conOpt.setWill(topic, message.getBytes(), qos.intValue(), retained.booleanValue());
 60             } catch (Exception e) {
 61                 Log.i(TAG, "Exception Occured", e);
 62                 doConnect = false;
 63                 iMqttActionListener.onFailure(null, e);
 64             }
 65         }
 66 
 67         if (doConnect) {
 68             doClientConnection();
 69         }
 70 
 71     }
 72 
 73     @Override
 74     public void onDestroy() {
 75         try {
 76             client.disconnect();  //服务销毁,断开连接
 77         } catch (MqttException e) {
 78             e.printStackTrace();
 79         }
 80         super.onDestroy();
 81     }
 82 
 83     /** 连接MQTT服务器 */
 84     private void doClientConnection() {
 85         if (!client.isConnected() && isConnectIsNomarl()) {
 86             try {
 87                 client.connect(conOpt, null, iMqttActionListener);
 88             } catch (MqttException e) {
 89                 e.printStackTrace();
 90             }
 91         }
 92 
 93     }
 94 
 95     // MQTT是否连接成功
 96     private IMqttActionListener iMqttActionListener = new IMqttActionListener() {
 97 
 98         @Override
 99         public void onSuccess(IMqttToken arg0) {
100             Log.i(TAG, "连接成功 ");
101             try {
102                 // 订阅myTopic话题,当订阅多条频道,需要遍历逐条订阅,否则有可能订阅失败
103                 client.subscribe(myTopic,1);  
104             } catch (MqttException e) {
105                 e.printStackTrace();
106             }
107         }
108 
109         @Override
110         public void onFailure(IMqttToken arg0, Throwable arg1) {
111             arg1.printStackTrace();
112             // 连接失败，重连
113         }
114     };
115 
116     // MQTT监听并且接受消息
117     private MqttCallback mqttCallback = new MqttCallback() {
118 
119         @Override
120         public void messageArrived(String topic, MqttMessage message) throws Exception {
121 
122             String str1 = new String(message.getPayload());
123             MQTTMessage msg = new MQTTMessage(); //自定义接口
124             msg.setMessage(str1);
125         　　//订阅信息,接收的信息message
126             String str2 = topic + ";qos:" + message.getQos() + ";retained:" + message.isRetained();
127             Log.i(TAG, "messageArrived:" + str1);
128             Log.i(TAG, str2);
129         }
130 
131         @Override
132         public void deliveryComplete(IMqttDeliveryToken arg0) {
133 
134         }
135 
136         @Override
137         public void connectionLost(Throwable arg0) {
138             // 失去连接，重连
139         }
140     };
141 
142     /** 判断网络是否连接 */
143     private boolean isConnectIsNomarl() {
144         ConnectivityManager connectivityManager = (ConnectivityManager) this.getApplicationContext().getSystemService(Context.CONNECTIVITY_SERVICE);
145         NetworkInfo info = connectivityManager.getActiveNetworkInfo();
146         if (info != null && info.isAvailable()) {
147             String name = info.getTypeName();
148             Log.i(TAG, "MQTT当前网络名称：" + name);
149             return true;
150         } else {
151             Log.i(TAG, "MQTT 没有可用网络");
152             return false;
153         }
154     }
155 
156     @Nullable
157     @Override
158     public IBinder onBind(Intent intent) {
159         return null;
160     }
161 }

　连接成功后，就可以实现和服务端消息的发送和接收。

最后在AndroidManifest.xml文件

注册Services

1 <service android:name="org.eclipse.paho.android.service.MqttService" />   <!--导入包,Android自带Mqtt的服务,需要注册-->
2 <service android:name=".mqtttest.MQService"/>         <!--自己开启的服务-->

权限

1     <uses-permission android:name="android.permission.WAKE_LOCK" />
2     <uses-permission android:name="android.permission.WRITE_EXTERNAL_STORAGE" />
3     <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_NETWORK_STATE" />
4     <uses-permission android:name="android.permission.READ_PHONE_STATE" />
5     <uses-permission android:name="android.permission.READ_EXTERNAL_STORAGE" />
6     <uses-permission android:name="android.permission.INTERNET" />