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Android開發(fā)MQTT協(xié)議的模型及通信淺析

 更新時(shí)間:2023年03月01日 10:37:28   作者:流浪漢kylin  
這篇文章主要W為大家介紹了Android開發(fā)MQTT協(xié)議的模型及通信淺析,有需要的朋友可以借鑒參考下,希望能夠有所幫助,祝大家多多進(jìn)步,早日升職加薪

前言

為什么要講MQTT協(xié)議?因?yàn)楝F(xiàn)在越來越多的領(lǐng)域會(huì)使用到這個(gè)協(xié)議,無論是做M2M,還是做Iot,或是想實(shí)現(xiàn)推送功能,MQTT都是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

什么是MQTT協(xié)議

MQTT協(xié)議又稱為消息隊(duì)列要測傳輸協(xié)議,他是一種基于發(fā)布/訂閱范式的消息協(xié)議,并且它是一種基于TCP/IP協(xié)議族的應(yīng)用層協(xié)議。

可以看出的它的特點(diǎn):輕量、簡單、基于發(fā)布/訂閱范式、基于TCP/IP、是一種應(yīng)用層協(xié)議。

如果還是不明白,我們可以簡單拿它和我們常用的http協(xié)議做個(gè)比較。

HTTP協(xié)議MQTT協(xié)議
基于TCP或UDP基于TCP
基于 請(qǐng)求/響應(yīng) 模型基于 發(fā)布/訂閱 模型
http1.x是傳數(shù)據(jù)包傳輸二進(jìn)制數(shù)據(jù)

MQTT協(xié)議的模型

我們得知道它是一個(gè)怎樣的模型才好去了解它的一個(gè)工作方式。比如說HTTP協(xié)議簡單分為兩個(gè)角色,一個(gè)Client代表客戶端,一個(gè)Server代表服務(wù)端。

而MQTT簡單來看分為3個(gè)角色,publisher表示發(fā)布者,subscriber表示訂閱者,它們兩個(gè)都是Client,所以任何一個(gè)Client客戶端既能充當(dāng)publisher,也能充當(dāng)subscriber。還有一個(gè)角色是broker表示代理,它是Server服務(wù)端??梢钥闯鯩QTT也是基于C/S的通信架構(gòu),只不過分為3種角色。

如果理解了這個(gè)模型之后,你就會(huì)有個(gè)疑問,發(fā)布和訂閱什么呢?這就需要引入一個(gè)新的東西叫主題topic(如果不理解主題這個(gè)概念的話也沒關(guān)系,后面用代碼就很容易理解主題是什么)

所以它的工作流程就是:

  • subscriber訂閱者連接broker代理,并訂閱主題topic
  • publisher發(fā)布者連接broker代理(當(dāng)然如何訂閱者和發(fā)布者是同一個(gè)Client的話就不需要重復(fù)連接),并發(fā)布消息到相應(yīng)的主題
  • broker代理會(huì)把消息發(fā)給對(duì)應(yīng)訂閱的主題的subscriber訂閱者

開發(fā)MQTT通信

1. 處理客戶端和服務(wù)端

前面我們說了MQTT是繼續(xù)C/S的結(jié)構(gòu),那我們就需要有一個(gè)客戶端和一個(gè)服務(wù)端。

(1)服務(wù)端開發(fā)

很不幸我是開發(fā)前端的,后臺(tái)的開發(fā)我并不熟悉,所以這里的演示中我選擇用云服務(wù)EMQX,想嘗試的朋友可以上這個(gè)網(wǎng)頁去部署自己的云服務(wù),流程很簡單 cloud.emqx.com/ ,免費(fèi)試用14天。

(2)客戶端開發(fā)

因?yàn)槲沂亲鯝ndroid開發(fā)的,所以這里我用Android來舉例子。正常來說可以在TCP的基礎(chǔ)上開發(fā),自己去封裝,但我這只是淺談,所以我用第三方框架進(jìn)行演示,用Paho的mqtt

2. 客戶端開發(fā)

先導(dǎo)入Paho的mqtt

dependencies {
    ......
    implementation 'org.eclipse.paho:org.eclipse.paho.client.mqttv3:1.1.0'
    implementation 'org.eclipse.paho:org.eclipse.paho.android.service:1.1.1'
}

在manifest中注冊(cè)Paho的MqttService

<application
    android:allowBackup="true"
    android:icon="@mipmap/ic_launcher"
    android:label="@string/app_name"
    android:roundIcon="@mipmap/ic_launcher_round"
    android:supportsRtl="true"
    android:theme="@style/Theme.MyApplication">
    <activity
        android:name=".MainActivity"
        android:exported="true">
        <intent-filter>
            <action android:name="android.intent.action.MAIN" />
            <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />
        </intent-filter>
    </activity>
    <service android:name="org.eclipse.paho.android.service.MqttService"/>
    <service android:name=".MqttActionService"/>
</application>

我這邊為了用一個(gè)項(xiàng)目來演示Mqtt通信,所有把MainActivity當(dāng)成publisher發(fā)布者,把MqttActionService當(dāng)成subscriber訂閱者。

所以整體的流程是這樣的,我們先開啟MqttActionService,然后在MqttActionService中進(jìn)行連接和訂閱。再在MainActivity進(jìn)行連接和發(fā)送消息。

先把Mqtt的Client給封裝起來(我這里防止有些朋友看不懂Kotlin,我就用了Java,后面不重要的地方我直接用Kotlin,一般也比較容易看懂)。

public class MyMqttClient {
    private MqttAndroidClient mClient;
    private MqttConnectOptions mOptions;
    private OnMqttConnectListener mOnMqttConnectListener;
    private final String mClientId;
    private MqttCallbackExtended mExtended = new MqttCallbackExtended() {
        @Override
        public void connectComplete(boolean reconnect, String serverURI) {
            if (mOnMqttConnectListener != null){
                mOnMqttConnectListener.onConnectComplete(serverURI);
            }
        }
        @Override
        public void connectionLost(Throwable cause) {
            if (mOnMqttConnectListener != null){
                mOnMqttConnectListener.onConnectFailure(cause);
            }
        }
        @Override
        public void messageArrived(String topic, MqttMessage message) throws Exception {
        }
        @Override
        public void deliveryComplete(IMqttDeliveryToken token) {
        }
    };
    private IMqttActionListener mConnectAction = new IMqttActionListener() {
        @Override
        public void onSuccess(IMqttToken asyncActionToken) {
        }
        @Override
        public void onFailure(IMqttToken asyncActionToken, Throwable exception) {
            if (mOnMqttConnectListener != null){
                mOnMqttConnectListener.onConnectFailure(exception);
            }
            exception.printStackTrace();
        }
    };
    private IMqttMessageListener messageListener = new IMqttMessageListener() {
        @Override
        public void messageArrived(String topic, MqttMessage message) throws Exception {
            if (mOnMqttConnectListener != null){
                mOnMqttConnectListener.onMessageArrived(topic, message);
            }
        }
    };
    public MyMqttClient(Context context){
        this(context, null);
    }
    public MyMqttClient(Context context, String clientId){
        if (!TextUtils.isEmpty(clientId)) {
            this.mClientId = clientId;
        }else {
            this.mClientId = MqttConfig.clientId;
        }
        init(context);
    }
    public void init(Context context){
        mClient = new MqttAndroidClient(context, MqttConfig.mqttUrl, mClientId);
        mClient.setCallback(mExtended);
        mOptions = new MqttConnectOptions();
        mOptions.setConnectionTimeout(4000);
        mOptions.setKeepAliveInterval(30);
        mOptions.setUserName(MqttConfig.username);
        mOptions.setPassword(MqttConfig.password.toCharArray());
    }
    public void setOnMqttConnectListener(OnMqttConnectListener onMqttConnectListener) {
        this.mOnMqttConnectListener = onMqttConnectListener;
    }
    /**
     *  連接
     */
    public void connect(){
        try {
            if (!mClient.isConnected()){
                mClient.connect(mOptions, null, mConnectAction);
            }
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
    /**
     *  訂閱
     */
    public void subscribeToTopic(String mTopic){
        this.subscribeToTopic(mTopic, 0);
    }
    public void subscribeToTopic(String mTopic, int qos){
        try {
            mClient.subscribe(mTopic, qos, null,null, messageListener);
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
    /**
     *  發(fā)送消息
     */
    public void sendMessage(String mTopic, byte[] data){
        try {
            MqttMessage message = new MqttMessage();
            message.setPayload(data);
            mClient.publish(mTopic, message);
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
    public void onDestroy(){
        try {
            mClient.disconnect();
            mExtended = null;
            mConnectAction = null;
            messageListener = null;
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
    /**
     *  提供給外層的回調(diào),更方便進(jìn)行使用
     */
    public interface OnMqttConnectListener{
        void onConnectComplete(String serverURI);
        void onConnectFailure(Throwable e);
        void onMessageArrived(String topic, MqttMessage message);
    }
}

當(dāng)中有些配置我直接抽出來

public interface MqttConfig {
    String mqttUrl = "tcp://r0c36017.cn-shenzhen.emqx.cloud:11005";
    String clientId = "deployment-r0c36017";
    String username = "yeshuaishizhenshuai";
    String password = "123456";
    String oneTopic = "kylin/topic/one";
}

可以講一下這些參數(shù)

(1) mqttUrl: 連接代理的連接,可以看到我上面云服務(wù)那張截圖里面的“連接地址”和“連接端口” (2) clientId: 客戶端ID,無論是subscriber還是publisher都屬于客戶端,這個(gè)在上面說過,所以都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的ID標(biāo)識(shí)他們是屬于哪個(gè)客戶端。我下面的Demo中MqttActionService用的ClienId是deployment-r0c36017,MainActivity用的ClienId是deployment-r0c36018,不同的,所以是兩個(gè)客戶端。 (3) username和password: 這兩個(gè)參數(shù)都是一個(gè)標(biāo)識(shí),會(huì)和后臺(tái)記錄,如果你沒有的話,那你就連不上代理,也就是連不上服務(wù)端。 (4) oneTopic: 就是主題,你訂閱和發(fā)送消息都要對(duì)應(yīng)是哪個(gè)主題。

然后subscriber連接并訂閱主題

class MqttActionService : Service() {
    private var mqttClient : MyMqttClient ?= null
    override fun onCreate() {
        super.onCreate()
        mqttClient = MyMqttClient(this)
        mqttClient?.setOnMqttConnectListener(object : MyMqttClient.OnMqttConnectListener{
            override fun onConnectComplete(serverURI: String?) {
                mqttClient?.subscribeToTopic(MqttConfig.oneTopic)
            }
            override fun onConnectFailure(e: Throwable?) {
            }
            override fun onMessageArrived(topic: String?, message: MqttMessage?) {
                val h = Handler(Looper.getMainLooper())
                h.post {
                    Toast.makeText(this@MqttActionService.applicationContext, message.toString(), Toast.LENGTH_SHORT).show();
                }
            }
        })
    }
    override fun onStartCommand(intent: Intent?, flags: Int, startId: Int): Int {
        val handler = Handler()
        handler.postDelayed({ mqttClient?.connect() }, 1000)
        return START_STICKY
    }
    override fun onBind(intent: Intent?): IBinder? {
        return null
    }
    override fun onDestroy() {
        super.onDestroy()
        mqttClient?.onDestroy()
    }
}

然后publisher連接并發(fā)送消息

class MainActivity : AppCompatActivity() {
    private var clinet : MyMqttClient ?= null
    private var isConnect = false
    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_main)
        init()
        val btn : Button = findViewById(R.id.btn_connect)
        val send : Button = findViewById(R.id.btn_send)
        val open : Button = findViewById(R.id.open)
        open.setOnClickListener {
            val intent = Intent()
            intent.setClass(this, MqttActionService::class.java)
            startService(intent)
        }
        btn.setOnClickListener {
            clinet?.connect()
        }
        send.setOnClickListener {
            clinet?.sendMessage(MqttConfig.oneTopic, "你干嘛啊~哎呦~".toByteArray())
        }
    }
    private fun init(){
        clinet = MyMqttClient(this, "deployment-r0c36018")
        clinet?.setOnMqttConnectListener(object : MyMqttClient.OnMqttConnectListener{
            override fun onConnectComplete(serverURI: String?) {
                isConnect = true
            }
            override fun onConnectFailure(e: Throwable?) {
                e?.printStackTrace()
                isConnect = false
            }
            override fun onMessageArrived(topic: String?, message: MqttMessage?) {
            }
        })
    }
}

我這定了3個(gè)按鈕,第一個(gè)按鈕open會(huì)跳轉(zhuǎn)Service然后subscriber連接并訂閱主題,第二個(gè)按鈕btn會(huì)連接代理,第三個(gè)按鈕send發(fā)送消息??碝qttActionService的代碼可以看出,我這里發(fā)送消息后,會(huì)彈出Toast。

Paho的mqtt的BUG

這庫我也是第一次用,我們那用的都是自己擼的(這邊肯定沒法放上來),然后我用的時(shí)候發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題。我想給Service去開一條進(jìn)程去處理訂閱的操作的,這樣能更真實(shí)的去模擬,結(jié)果就在連接時(shí)出問題了

經(jīng)檢查,連接的context的進(jìn)程要和org.eclipse.paho.android.service.MqttService的進(jìn)程一致。我去看他源碼是怎么回事。

發(fā)現(xiàn)它內(nèi)部的Binder竟然做了強(qiáng)轉(zhuǎn),這里因?yàn)椴皇谴矶鴷?huì)出現(xiàn)報(bào)錯(cuò)。如果使用這個(gè)庫的話就小心點(diǎn)你要做的夸進(jìn)程的操作。

總結(jié)

今天只是淺談一些MQTT的一些原理和流程,其實(shí)還有更深的功能,比如Qos啊這些還沒說,我覺得一次說太多可能會(huì)讓第一次接觸的人混亂。先簡單的了解MQTT是什么,主要使用的場景,內(nèi)部的原理大致是怎樣的。當(dāng)了解這些之后再去深入的看,會(huì)能夠更好的去理解。

以上就是Android開發(fā)MQTT協(xié)議的模型及通信淺析的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于Android MQTT協(xié)議模型通信的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!

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