MQTT协议学习与在Java（Android通用）中的使用

写在前面

最近有需求要了解一下各个推送的协议，目前了解到实现推送的三个主要方式：MQTT、XMPP和Google Cloud Message（GCM）。第三种方式暂不研究，前两种都要看一看，本篇讨论一下MQTT协议吧。本文使用阿里云Ubuntu云服务器安装代理服务器，使用eclipse paho实现的MqttClient编写代码。文中的所使用的账户名和密码在本文发布后将会更改，请各位自行搭建环境。本文包括以下内容：

MQTT简介
MQTT优势
MQTT开发环境搭建
使用PAHO实现MQTT推送

MQTT简介 & MQTT优势

MQTT全称是Message Queuing Telemetry Transport，MQTT是IBM开发的基于TCP/IP协议的轻量级通讯协议。MQTT是一个客户端服务端架构的发布-订阅（publish-subscribe）的消息传输协议。它的设计思想是开放、简单、轻量、易于实现。这些特点使它适用于受限环境。例如，但不仅限于：

网络代价昂贵，带宽低、不可靠
在嵌入式设备中运行，处理器和内存资源有限

作为一个物联网专业的毕业生，看了以上的描述已经心动了，很适合作为传感器节点之间的通讯协议哇！哦，忘了，我现在是个Androider……MQTT控制报文头部仅有2字节的长度，降低了网络传输所需要的流量。MQTT支持三种不同级别的服务质量（Quality of Service，QoS）为不同场景提供消息可靠性：

级别0：尽力而为。消息发送者会想尽办法发送消息，但是遇到意外并不会重试。
级别1：至少一次。消息接受者如果没有知会或者知会本身丢失，消息发送者会在此发送以保证消息接收者至少会收到一次，当然可能造成重复消息。
级别2：恰好一次。保证这种语义肯定会减少并发或者增加延时，不过丢失或者重复消息是不可接受的时候，级别2是最合适的。

如果各位读完了这些仍然觉得不过瘾，没有戳中各位的痛点，可以去读一下MQTT的协议规范，这里中英文版本都有挑自己爱看的读一下就好。

MQTT开发环境搭建

首先需要一个代理服务器，这里mqtt代理服务器使用的是apache的apollo，apollo支持STOMP，AMQP，MQTT，Openwire，SSL和WebSockets。下载戳这。

下载到本地之后，将之上传到服务器上：

1	$ scp 文件名 $username@$ip:~

解压tar.gz：

1	$ tar zxvf apache-apollo-1.7.1-unix-distro.tar.gz

进入解压后的bin目录下执行apollo create testbroker命令创建一个名称为testbroker的代理服务器。

1 2	$ cd apache-apollo-1.7.1-unix-distro.tar.gz/bin/ $ ./apollo create testbroker

输入ls命令就可以看到文件夹下多了一个testbroker的文件夹

进入testbroker的bin文件夹下，执行apollo-broker run 启动代理服务器。进入testbroker文件下的etc文件夹，可以看到名为users.properties的文件，可以看到在最后配置了用户名和密码：

该文件夹下的apollo.xml中配置了端口和ip，不过这里就不管了。代理服务器配置完毕，接下来就是下载paho实现的mqtt client的jar包了。
下载地址

使用PAHO实现MQTT推送

这里利用Idea编写Java程序实现，对于Android程序来说只需要稍加修改就可直接使用。首先新建一个Java项目，接着将上面下载的jar包作为依赖导入。首先编写服务端：

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

public class MqttServer {
    /**
     * 代理服务器ip地址
     */
    public static final String MQTT_BROKER_HOST = "tcp://xiasuhuei321.com:61613";

    /**
     * 订阅标识
     */
    public static final String MQTT_TOPIC = "test";

    private static String userName = "admin";
    private static String password = "password";

    /**
     * 客户端唯一标识
     */
    public static final String MQTT_CLIENT_ID = "android_server_xiasuhuei321";
    private static MqttTopic topic;
    private static MqttClient client;

    public static void main(String... args) {
        // 推送消息
        MqttMessage message = new MqttMessage();
        try {
            client = new MqttClient(MQTT_BROKER_HOST, MQTT_CLIENT_ID, new MemoryPersistence());
            MqttConnectOptions options = new MqttConnectOptions();
            options.setCleanSession(true);
            options.setUserName(userName);
            options.setPassword(password.toCharArray());
            options.setConnectionTimeout(10);
            options.setKeepAliveInterval(20);

            topic = client.getTopic(MQTT_TOPIC);

            message.setQos(1);
            message.setRetained(false);
            message.setPayload("message from server".getBytes());
            client.connect(options);

            while (true) {
                MqttDeliveryToken token = topic.publish(message);
                token.waitForCompletion();
                System.out.println("已经发送");
                Thread.sleep(10000);
            }

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

这里的逻辑非常简单，创建一个MqttClient，每十秒发送一次消息，订阅了相应topic的客户端将会收到这个消息。接下来编写客户端：

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

public class MyMqttClient {
    /**
     * 代理服务器ip地址
     */
    public static final String MQTT_BROKER_HOST = "tcp://xiasuhuei321.com:61613";

    /**
     * 客户端唯一标识
     */
    public static final String MQTT_CLIENT_ID = "android_xiasuhuei321";

    /**
     * 订阅标识
     */
    public static final String MQTT_TOPIC = "xiasuhuei321";

    /**
     *
     */
    public static final String USERNAME = "admin";
    /**
     * 密码
     */
    public static final String PASSWORD = "password";

    private volatile static MqttClient mqttClient;
    private static MqttConnectOptions options;

    public static void main(String... args) {
        try {
            // host为主机名，clientid即连接MQTT的客户端ID，一般以客户端唯一标识符表示，
            // MemoryPersistence设置clientid的保存形式，默认为以内存保存
            // 设备id不要太骚气！！！！！！！
            mqttClient = new MqttClient(MQTT_BROKER_HOST, MQTT_CLIENT_ID, new MemoryPersistence());
            // 配置参数信息
            options = 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
            options.setCleanSession(true);
            // 设置用户名
            options.setUserName(USERNAME);
            // 设置密码
            options.setPassword(PASSWORD.toCharArray());
            // 设置超时时间 单位为秒
            options.setConnectionTimeout(10);
            // 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);
            // 连接
            mqttClient.connect(options);
            // 订阅
            mqttClient.subscribe("test");
            // 设置回调
            mqttClient.setCallback(new MqttCallback() {
                @Override
                public void connectionLost(Throwable throwable) {
                    System.out.println("connectionLost");
                }

                @Override
                public void messageArrived(String s, MqttMessage mqttMessage) throws Exception {
                    System.out.println("Topic: " + s + " Message: " + mqttMessage.toString());
                }

                @Override
                public void deliveryComplete(IMqttDeliveryToken iMqttDeliveryToken) {

                }
            });
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

}

接下来启动服务端和客户端看一下效果

思考

到这也差不多了，说实话，在Android中难的从来都不是实现推送，而是如何保证接收推送的服务存活。在Android对后台服务限制越来越大的现在，自己实现推送的意义可能并不是非常大。但是对于一些特殊的应用场景下，比如用户打开应用进行的一些操作需要用到长连接，自己实现推送可能会更加可靠一些（听朋友说三方推送有时会莫名其妙收不到推送）。