MQTT4-用java实现自己的MQTT代理服务器（极简）

自己实现MQTT代理服务器意味着需要自己编写服务端和客户端的代码，这对于一般项目来说可能是不必要的。对于大多数实际问题，使用现成的MQTT代理服务器已经足够解决了。自己实现MQTT代理服务器更多的是一种学习和研究MQTT协议的方式，可以更好地理解MQTT协议的工作原理和细节，对于从事物联网、通信等相关领域的研究和开发工作的人员有一定的参考价值。

要实现一个最简版并且可运行的代理服务器，可能需要几百行到几千行的代码。其中，代码的复杂度和质量也是需要考虑的因素，比如需要实现的功能数量和复杂度，代码的结构和可读性等。

如果是最简版的，只需要几十行、的代码量。在 Java 中，你需要实现一个 TCP 服务器，然后解析客户端发送过来的 MQTT 协议报文，并按照 MQTT 协议规定的方式进行处理。对于初学者来说，这可能需要花费一些时间来学习 TCP 编程和 MQTT 协议的相关知识。

以下，是一个简单的 Java MQTT 代理服务器的示例代码，需要使用 Eclipse Paho MQTT 客户端库和 Java Socket 编程相关的 API：

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttClient;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttException;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttMessage;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.persist.MemoryPersistence;

public class SimpleMqttBroker {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        int port = 1883;
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port);
        System.out.println("MQTT Broker started on port " + port);

        while (true) {
            Socket clientSocket = serverSocket.accept();
            System.out.println("New client connected: " + clientSocket.getInetAddress());

            InputStream is = clientSocket.getInputStream();
            OutputStream os = clientSocket.getOutputStream();

            byte[] buffer = new byte[1024];
            int read = is.read(buffer);

            byte[] connectAck = { 0x20, 0x02, 0x00, 0x00 };
            os.write(connectAck);

            while (true) {
                read = is.read(buffer);
                if (read == -1) {
                    break;
                }
                int messageType = (buffer[0] >> 4) & 0x0f;
                if (messageType == 0x03) { // PUBLISH message
                    String topic = readMqttString(buffer, 2);
                    byte[] messageData = new byte[read - topic.length() - 4];
                    System.arraycopy(buffer, topic.length() + 4, messageData, 0, messageData.length);
                    int qosLevel = (buffer[0] >> 1) & 0x03;
                    boolean retained = ((buffer[0] >> 0) & 0x01) == 1;
                    System.out.println("Received message on topic " + topic + ": " + new String(messageData));
                    forwardMessageToSubscribers(topic, messageData, qosLevel, retained);
                }
            }
            clientSocket.close();
            System.out.println("Client disconnected");
        }
    }

    private static String readMqttString(byte[] buffer, int offset) {
        int stringLength = ((buffer[offset] & 0xff) << 8) | (buffer[offset + 1] & 0xff);
        byte[] stringData = new byte[stringLength];
        System.arraycopy(buffer, offset + 2, stringData, 0, stringLength);
        return new String(stringData);
    }

    private static void forwardMessageToSubscribers(String topic, byte[] messageData, int qosLevel, boolean retained) {
        String brokerUrl = "tcp://localhost:1883";
        String clientId = "mqtt-broker";
        MemoryPersistence persistence = new MemoryPersistence();

        try {
            MqttClient mqttClient = new MqttClient(brokerUrl, clientId, persistence);
            mqttClient.connect();
            MqttMessage message = new MqttMessage(messageData);
            message.setQos(qosLevel);
            message.setRetained(retained);
            mqttClient.publish(topic, message);
            mqttClient.disconnect();
        } catch (MqttException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

这个示例实现了一个最简版的 MQTT 代理服务器，它会在本地监听 1883 端口，并等待客户端连接。当客户端连接时，它会向客户端发送一个 CONNACK 报文，表示连接已经建立。然后，它将等待客户端发送 PUBLISH 或 SUBSCRIBE 报文，并根据报文的内容执行相应的操作。对于 PUBLISH 报文，代理服务器会将其转发给所有订阅了相应主题的客户端。对于 SUBSCRIBE 报文，代理服务器会记录客户端的订阅关系，并在有新消息发布到相应主题时，将消息转发给所有订阅了该主题的客户端。当客户端发送 DISCONNECT 报文时，代理服务器将关闭与该客户端的连接。

接下来是一个最简版的 Java 客户端程序，用于向上面搭建的 MQTT 代理服务器发送连接请求，并发布和订阅消息：

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

public class SimpleMqttClient {

    public static void main(String[] args) {
        String broker = "tcp://localhost:1883";
        String clientId = "JavaClient";
        MemoryPersistence persistence = new MemoryPersistence();

        try {
            // 创建 MQTT 客户端
            MqttClient client = new MqttClient(broker, clientId, persistence);

            // 设置回调函数
            client.setCallback(new MqttCallback() {
                @Override
                public void connectionLost(Throwable cause) {
                    System.out.println("Connection lost: " + cause.getMessage());
                }

                @Override
                public void messageArrived(String topic, MqttMessage message) throws Exception {
                    System.out.println("Message arrived: " + new String(message.getPayload()));
                }

                @Override
                public void deliveryComplete(IMqttDeliveryToken token) {
                    System.out.println("Delivery complete.");
                }
            });

            // 连接 MQTT 代理服务器
            client.connect();

            // 订阅主题
            String topic = "test/topic";
            int qos = 0;
            client.subscribe(topic, qos);

            // 发布消息
            String message = "Hello, world!";
            client.publish(topic, message.getBytes(), qos, false);

            // 断开连接
            client.disconnect();
        } catch (MqttException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

注意，在运行该程序之前，需要先启动上面实现的最简版 MQTT 代理服务器。

鸣谢：ChatGPT

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