琶轮 发表于 2025-6-2 23:50:21

物联网之对接MQTT最佳实践

小伙伴们,你们好呀,我是老寇,跟我一起学习对接MQTT
安装EMQX

采用docker-compose一键式启动!!!
还没有安装docker朋友,参考文章下面两篇文章
# Ubuntu20.04安装Docker
# Centos7安装Docker 23.0.6
使用 emqx 5.4.1,按照老夫的教程来,请不要改版本号!!!

使用 emqx 5.4.1,按照老夫的教程来,请不要改版本号!!!

使用 emqx 5.4.1,按照老夫的教程来,请不要改版本号!!!

services:
    emqx:
      image: emqx/emqx:5.4.1
      container_name: emqx
      # 保持容器在没有守护程序的情况下运行
      tty: true
      restart: always
      privileged: true
      ports:
      - "1883:1883"
      - "8083:8083"
      - "8883:8883"
      - "18083:18083"
      environment:
      - TZ=Asia/Shanghai
      volumes:
      # 挂载数据存储
      - ./emqx/data:/opt/emqx/data
      # 挂载日志文件
      - ./emqx/log:/opt/emqx/log
      networks:
      - laokou_network
networks:
laokou_network:
    driver: bridge访问 http://127.0.0.1:18083 设置密码
https://p0-xtjj-private.juejin.cn/tos-cn-i-73owjymdk6/d15ae88627c14bac98a46a4607b123d7~tplv-73owjymdk6-jj-mark-v1:0:0:0:0:5o6Y6YeR5oqA5pyv56S-5Yy6IEAgS-elng==:q75.awebp?policy=eyJ2bSI6MywidWlkIjoiMTYwOTQ1ODA4ODczNTM0In0%3D&rk3s=f64ab15b&x-orig-authkey=f32326d3454f2ac7e96d3d06cdbb035152127018&x-orig-expires=1747471147&x-orig-sign=et%2FkJ6fQ8aj44Tm1Ht%2F7Lup%2Bo%2FY%3D
EMQX MQTT【摘抄自官方文档】

EMQX官方文档
MQTT 是物联网 (IoT) 的 OASIS 标准消息传递协议。它被设计为一种极轻量的发布/订阅消息传输协议,非常适合以较小的代码占用空间和极低的网络带宽连接远程设备。MQTT 目前广泛应用于汽车、制造、电信、石油和天然气等众多行业。
EMQX 完全兼容 MQTT 5.0 和 3.x,本节将介绍 MQTT 相关功能的基本配置项,包括基本 MQTT 设置、订阅设置、会话设置、强制关闭设置和强制垃圾回收设置等
客户端对接

本文章采用三种客户端对接
维度PahoHivemq-MQTT-ClientVert.x MQTT Client协议支持MQTT 3.1.1(5.0 实验性)MQTT 5.0 完整支持MQTT 5.0(较新版本)性能中(同步模式)高(异步非阻塞)极高(响应式架构)依赖复杂度低中(仅 Netty)高(需 Vert.x 生态)社区资源丰富较少中等适用场景传统 IoT、跨语言项目企业级 MQTT 5.0、高吞吐响应式系统、高并发微服务Paho【不推荐,连接不稳定】

Paho代码地址
引入依赖

<dependencies>
    <dependency>
      <groupId>org.eclipse.paho</groupId>
      org.eclipse.paho.mqttv5.client</artifactId>
      <version>1.2.5</version>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>org.eclipse.paho</groupId>
      org.eclipse.paho.client.mqttv3</artifactId>
      <version>1.2.5</version>
    </dependency>
</dependencies>项目集成

PahoProperties
/**
* @author laokou
*/
@Data
public class PahoProperties {

    private boolean auth = true;

    private String username = "emqx";

    private String password = "laokou123";

    private String host = "127.0.0.1";

    private int port = 1883;

    private String clientId;

    private int subscribeQos = 1;

    private int publishQos = 0;

    private int willQos = 1;

    private int connectionTimeout = 60;

    private boolean manualAcks = false;

    // @formatter:off
    /**
   * 控制是否创建新会话(true=新建,false=复用历史会话). clearStart=true => Broker 会在连接断开后立即清除所有会话信息.
   * clearStart=false => Broker 会在连接断开后保存会话信息,并在重新连接后复用会话信息.
   * ...
   */
    // @formatter:on
    private boolean clearStart = false;

    private int receiveMaximum = 10000;

    private int maximumPacketSize = 10000;

    // @formatter:off
    /**
   * 默认会话保留一天.
   * 最大值,4294967295L,会话过期时间【永不过期,单位秒】.
   * 定义客户端断开后会话保留的时间(仅在 Clean Session = false 时生效).
   */
    private long sessionExpiryInterval = 86400L;
    // @formatter:on

    /**
   * 心跳包每隔60秒发一次.
   */
    private int keepAliveInterval = 60;

    private boolean automaticReconnect = true;

    private Set<String> topics = new HashSet<>(0);

}PahoMqttClientMessageCallbackV5
/**
* @author laokou
*/
@Slf4j
@RequiredArgsConstructor
public class PahoMqttClientMessageCallbackV5 implements MqttCallback {

    private final List<MessageHandler> messageHandlers;

    @Override
    public void disconnected(MqttDisconnectResponse disconnectResponse) {
       log.error("【Paho-V5】 => MQTT关闭连接");
    }

    @Override
    public void mqttErrorOccurred(MqttException ex) {
       log.error("【Paho-V5】 => MQTT报错,错误信息:{}", ex.getMessage());
    }

    @Override
    public void messageArrived(String topic, MqttMessage message) {
       for (MessageHandler messageHandler : messageHandlers) {
          if (messageHandler.isSubscribe(topic)) {
             log.info("【Paho-V5】 => MQTT接收到消息,Topic:{}", topic);
             messageHandler.handle(new org.laokou.sample.mqtt.handler.MqttMessage(message.getPayload(), topic));
          }
       }
    }

    @Override
    public void deliveryComplete(IMqttToken token) {
       log.info("【Paho-V5】 => MQTT消息发送成功,消息ID:{}", token.getMessageId());
    }

    @Override
    public void connectComplete(boolean reconnect, String uri) {
       if (reconnect) {
          log.info("【Paho-V5】 => MQTT重连成功,URI:{}", uri);
       }
       else {
          log.info("【Paho-V5】 => MQTT建立连接,URI:{}", uri);
       }
    }

    @Override
    public void authPacketArrived(int reasonCode, MqttProperties properties) {
       log.info("【Paho-V5】 => 接收到身份验证数据包:{}", reasonCode);
    }

}PahoV5MqttClientTest
/**
* @author laokou
*/
@SpringBootTest
@RequiredArgsConstructor
@TestConstructor(autowireMode = TestConstructor.AutowireMode.ALL)
class PahoV5MqttClientTest {

    private final List<MessageHandler> messageHandlers;

    @Test
    void testMqttClient() throws InterruptedException {
      ScheduledExecutorService scheduledExecutorService = Executors.newScheduledThreadPool(16);

      PahoProperties pahoProperties = new PahoProperties();
      pahoProperties.setClientId("test-client-3");
      pahoProperties.setTopics(Set.of("/test-topic-3/#"));
      PahoMqttClientV5 pahoMqttClientV5 = new PahoMqttClientV5(pahoProperties, messageHandlers, scheduledExecutorService);
      pahoMqttClientV5.open();
      Thread.sleep(1000);
      pahoMqttClientV5.publish("/test-topic-3/789", "Hello World789".getBytes());
    }

}PahoMqttClientMessageCallbackV3
/**
* @author laokou
*/
@Slf4j
@RequiredArgsConstructor
public class PahoMqttClientMessageCallbackV3 implements MqttCallback {

    private final List<MessageHandler> messageHandlers;

    @Override
    public void deliveryComplete(IMqttDeliveryToken iMqttDeliveryToken) {
       log.info("【Paho-V3】 => MQTT消息发送成功,消息ID:{}", iMqttDeliveryToken.getMessageId());
    }

    @Override
    public void connectionLost(Throwable throwable) {
       log.error("【Paho-V3】 => MQTT关闭连接");
    }

    @Override
    public void messageArrived(String topic, MqttMessage message) throws Exception {
       for (MessageHandler messageHandler : messageHandlers) {
          if (messageHandler.isSubscribe(topic)) {
             log.info("【Paho-V3】 => MQTT接收到消息,Topic:{}", topic);
             messageHandler.handle(new org.laokou.sample.mqtt.handler.MqttMessage(message.getPayload(), topic));
          }
       }
    }
}PahoV3MqttClientTest
/**
* @author laokou
*/
@SpringBootTest
@RequiredArgsConstructor
@TestConstructor(autowireMode = TestConstructor.AutowireMode.ALL)
class PahoV3MqttClientTest {

    private final List<MessageHandler> messageHandlers;

    @Test
    void testMqttClient() throws InterruptedException {
      ScheduledExecutorService scheduledExecutorService = Executors.newScheduledThreadPool(16);

      PahoProperties pahoProperties2 = new PahoProperties();
      pahoProperties2.setClientId("test-client-4");
      pahoProperties2.setTopics(Set.of("/test-topic-4/#"));
      PahoMqttClientV3 pahoMqttClientV3 = new PahoMqttClientV3(pahoProperties2, messageHandlers, scheduledExecutorService);
      pahoMqttClientV3.open();
      Thread.sleep(1000);
      pahoMqttClientV3.publish("/test-topic-4/000", "Hello World000".getBytes());
    }

}Hivemq-MQTT-Client【不推荐】

注意:订阅一段时间收不到数据,标准mqtt5.0协议,不兼容emqx broker mqtt5.0
Hivemq代码地址
引入依赖

<dependencies>
    <dependency>
      <groupId>com.hivemq</groupId>
      hivemq-mqtt-client-reactor</artifactId>
      <version>1.3.5</version>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>com.hivemq</groupId>
      hivemq-mqtt-client-epoll</artifactId>
      <version>1.3.5</version>
      <type>pom</type>
    </dependency>
<dependencies>项目集成

HivemqProperties
/**
* @author laokou
*/
@Data
public class HivemqProperties {

    private boolean auth = true;

    private String username = "emqx";

    private String password = "laokou123";

    private String host = "127.0.0.1";

    private int port = 1883;

    private String clientId;

    private int subscribeQos = 1;

    private int publishQos = 0;

    private int willQos = 1;

    // @formatter:off
    /**
   * 控制是否创建新会话(true=新建,false=复用历史会话). clearStart=true => Broker 会在连接断开后立即清除所有会话信息.
   * clearStart=false => Broker 会在连接断开后保存会话信息,并在重新连接后复用会话信息.
   * ...
   */
    // @formatter:on
    private boolean clearStart = false;

    private int receiveMaximum = 10000;

    private int sendMaximum = 10000;

    private int maximumPacketSize = 10000;

    private int sendMaximumPacketSize = 10000;

    private int topicAliasMaximum = 1024;

    private int sendTopicAliasMaximum = 2048;

    private long messageExpiryInterval = 86400L;

    private boolean requestProblemInformation = true;

    private boolean requestResponseInformation = true;

    // @formatter:off
    /**
   * 默认会话保留一天.
   * 最大值,4294967295L,会话过期时间【永不过期,单位秒】.
   * 定义客户端断开后会话保留的时间(仅在 Clean Session = false 时生效).
   */
    private long sessionExpiryInterval = 86400L;
    // @formatter:on

    /**
   * 心跳包每隔60秒发一次.
   */
    private int keepAliveInterval = 60;

    private boolean automaticReconnect = true;

    private long automaticReconnectMaxDelay = 5;

    private long automaticReconnectInitialDelay = 1;

    private Set<String> topics = new HashSet<>(0);

    private int nettyThreads = 32;

    private boolean retain = false;

    private boolean noLocal = false;

}HivemqClientV5
/** * @author laokou */@Slf4jpublic class HivemqClientV5 {    /**   * 响应主题.   */    private final String RESPONSE_TOPIC = "response/topic";    /**   * 服务下线数据.   */    private final byte[] WILL_PAYLOAD = "offline".getBytes(UTF_8);    /**   * 相关数据.   */    private final byte[] CORRELATION_DATA = "correlationData".getBytes(UTF_8);    private final HivemqProperties hivemqProperties;    private final List messageHandlers;    private volatile Mqtt5RxClient client;    private final Object lock = new Object();    private volatile Disposable connectDisposable;    private volatile Disposable subscribeDisposable;    private volatile Disposable unSubscribeDisposable;    private volatile Disposable publishDisposable;    private volatile Disposable disconnectDisposable;    private volatile Disposable consumeDisposable;    public HivemqClientV5(HivemqProperties hivemqProperties, List messageHandlers) {      this.hivemqProperties = hivemqProperties;      this.messageHandlers = messageHandlers;    }    public void open() {      if (Objects.isNull(client)) {            synchronized (lock) {                if (Objects.isNull(client)) {                  client = getMqtt5ClientBuilder().buildRx();                }            }      }      connect();      consume();    }    public void close() {      if (!Objects.isNull(client)) {            disconnectDisposable = client.disconnectWith()                  .sessionExpiryInterval(hivemqProperties.getSessionExpiryInterval())                  .applyDisconnect()                  .subscribeOn(Schedulers.io())                  .retryWhen(errors -> errors.scan(1, (retryCount, error) -> retryCount > 5 ? -1 : retryCount + 1)                            .takeWhile(retryCount -> retryCount != -1)                            .flatMap(retryCount -> Flowable.timer((long) Math.pow(2, retryCount) * 100, TimeUnit.MILLISECONDS)))                  .subscribe(() -> log.info("【Hivemq-V5】 => MQTT断开连接成功,客户端ID:{}", hivemqProperties.getClientId()),                            e -> log.error("【Hivemq-V5】 => MQTT断开连接失败,错误信息:{}", e.getMessage(), e));      }    }    public void subscribe() {      String[] topics = getTopics();      subscribe(topics, getQosArray(topics));    }    public String[] getTopics() {      return hivemqProperties.getTopics().toArray(String[]::new);    }    public int[] getQosArray(String[] topics) {      return Stream.of(topics).mapToInt(item -> hivemqProperties.getSubscribeQos()).toArray();    }    public void subscribe(String[] topics, int[] qosArray) {      checkTopicAndQos(topics, qosArray);      if (!Objects.isNull(client)) {            List subscriptions = new ArrayList(topics.length);            for (int i = 0; i < topics.length; i++) {                subscriptions.add(Mqtt5Subscription.builder()                        .topicFilter(topics)                        .qos(getMqttQos(qosArray))                        .retainAsPublished(hivemqProperties.isRetain())                        .noLocal(hivemqProperties.isNoLocal())                        .build());            }            subscribeDisposable = client.subscribeWith()                  .addSubscriptions(subscriptions)                  .applySubscribe()                  .subscribeOn(Schedulers.io())                  .retryWhen(errors -> errors.scan(1, (retryCount, error) -> retryCount > 5 ? -1 : retryCount + 1)                            .takeWhile(retryCount -> retryCount != -1)                            .flatMap(retryCount -> Flowable.timer((long) Math.pow(2, retryCount) * 100, TimeUnit.MILLISECONDS)))                  .subscribe(ack -> log.info("【Hivemq-V5】 => MQTT订阅成功,主题: {}", String.join("、", topics)), e -> log                            .error("【Hivemq-V5】 => MQTT订阅失败,主题:{},错误信息:{}", String.join("、", topics), e.getMessage(), e));      }    }    public void unSubscribe() {      String[] topics = hivemqProperties.getTopics().toArray(String[]::new);      unSubscribe(topics);    }    public void unSubscribe(String[] topics) {      checkTopic(topics);      if (!Objects.isNull(client)) {            List matchedTopics = new ArrayList(topics.length);            for (String topic : topics) {                matchedTopics.add(MqttTopicFilter.of(topic));            }            unSubscribeDisposable = client.unsubscribeWith()                  .addTopicFilters(matchedTopics)                  .applyUnsubscribe()                  .subscribeOn(Schedulers.io())                  .retryWhen(errors -> errors.scan(1, (retryCount, error) -> retryCount > 5 ? -1 : retryCount + 1)                            .takeWhile(retryCount -> retryCount != -1)                            .flatMap(retryCount -> Flowable.timer((long) Math.pow(2, retryCount) * 100, TimeUnit.MILLISECONDS)))                  .subscribe(ack -> log.info("【Hivemq-V5】 => MQTT取消订阅成功,主题:{}", String.join("、", topics)), e -> log                            .error("【Hivemq-V5】 => MQTT取消订阅失败,主题:{},错误信息:{}", String.join("、", topics), e.getMessage(), e));      }    }    public void publish(String topic, byte[] payload, int qos) {      if (!Objects.isNull(client)) {            publishDisposable = client                  .publish(Flowable.just(Mqtt5Publish.builder()                            .topic(topic)                            .qos(getMqttQos(qos))                            .payload(payload)                            .noMessageExpiry()                            .retain(hivemqProperties.isRetain())                            .messageExpiryInterval(hivemqProperties.getMessageExpiryInterval())                            .correlationData(CORRELATION_DATA)                            .payloadFormatIndicator(Mqtt5PayloadFormatIndicator.UTF_8)                            .contentType("text/plain")                            .responseTopic(RESPONSE_TOPIC)                            .build()))                  .subscribeOn(Schedulers.io())                  .retryWhen(errors -> errors.scan(1, (retryCount, error) -> retryCount > 5 ? -1 : retryCount + 1)                            .takeWhile(retryCount -> retryCount != -1)                            .flatMap(retryCount -> Flowable.timer((long) Math.pow(2, retryCount) * 100, TimeUnit.MILLISECONDS)))                  .subscribe(ack -> log.info("【Hivemq-V5】 => MQTT消息发布成功,topic:{}", topic),                            e -> log.error("【Hivemq-V5】 => MQTT消息发布失败,topic:{},错误信息:{}", topic, e.getMessage(), e));      }    }    public void publish(String topic, byte[] payload) {      publish(topic, payload, hivemqProperties.getPublishQos());    }    public void dispose(Disposable disposable) {      if (!Objects.isNull(disposable) && !disposable.isDisposed()) {            // 显式取消订阅            disposable.dispose();      }    }    public void dispose() {      dispose(connectDisposable);      dispose(subscribeDisposable);      dispose(unSubscribeDisposable);      dispose(publishDisposable);      dispose(consumeDisposable);      dispose(disconnectDisposable);    }    public void reSubscribe() {      log.info("【Hivemq-V5】 => MQTT重新订阅开始");      dispose(subscribeDisposable);      subscribe();      log.info("【Hivemq-V5】 => MQTT重新订阅结束");    }    private MqttQos getMqttQos(int qos) {      return MqttQos.fromCode(qos);    }    private void connect() {      connectDisposable = client.connectWith()                .keepAlive(hivemqProperties.getKeepAliveInterval())                .cleanStart(hivemqProperties.isClearStart())                .sessionExpiryInterval(hivemqProperties.getSessionExpiryInterval())                .willPublish()                .topic("will/topic")                .payload(WILL_PAYLOAD)                .qos(getMqttQos(hivemqProperties.getWillQos()))                .retain(true)                .messageExpiryInterval(100)                .delayInterval(10)                .payloadFormatIndicator(Mqtt5PayloadFormatIndicator.UTF_8)                .contentType("text/plain")                .responseTopic(RESPONSE_TOPIC)                .correlationData(CORRELATION_DATA)                .applyWillPublish()                .restrictions()                .receiveMaximum(hivemqProperties.getReceiveMaximum())                .sendMaximum(hivemqProperties.getSendMaximum())                .maximumPacketSize(hivemqProperties.getMaximumPacketSize())                .sendMaximumPacketSize(hivemqProperties.getSendMaximumPacketSize())                .topicAliasMaximum(hivemqProperties.getTopicAliasMaximum())                .sendTopicAliasMaximum(hivemqProperties.getSendTopicAliasMaximum())                .requestProblemInformation(hivemqProperties.isRequestProblemInformation())                .requestResponseInformation(hivemqProperties.isRequestResponseInformation())                .applyRestrictions()                .applyConnect()                .toFlowable()                .firstElement()                .subscribeOn(Schedulers.io())                .retryWhen(errors -> errors.scan(1, (retryCount, error) -> retryCount > 5 ? -1 : retryCount + 1)                        .takeWhile(retryCount -> retryCount != -1)                        .flatMap(retryCount -> Flowable.timer((long) Math.pow(2, retryCount) * 100, TimeUnit.MILLISECONDS)))                .subscribe(                        ack -> log.info("【Hivemq-V5】 => MQTT连接成功,主机:{},端口:{},客户端ID:{}", hivemqProperties.getHost(),                              hivemqProperties.getPort(), hivemqProperties.getClientId()),                        e -> log.error("【Hivemq-V5】 => MQTT连接失败,错误信息:{}", e.getMessage(), e));    }    private void consume() {      if (!Objects.isNull(client)) {            consumeDisposable = client.publishes(MqttGlobalPublishFilter.ALL)                  .onBackpressureBuffer(8192)                  .observeOn(Schedulers.computation(), false, 8192)                  .doOnSubscribe(subscribe -> {                        log.info("【Hivemq-V5】 => MQTT开始订阅消息,请稍候。。。。。。");                        reSubscribe();                  })                  .subscribeOn(Schedulers.io())                  .retryWhen(errors -> errors.scan(1, (retryCount, error) -> retryCount > 5 ? -1 : retryCount + 1)                            .takeWhile(retryCount -> retryCount != -1)                            .flatMap(retryCount -> Flowable.timer((long) Math.pow(2, retryCount) * 100, TimeUnit.MILLISECONDS)))                  .subscribe(publish -> {                              for (MessageHandler messageHandler : messageHandlers) {                                    if (messageHandler.isSubscribe(publish.getTopic().toString())) {                                        log.info("【Hivemq-V5】 => MQTT接收到消息,Topic:{}", publish.getTopic());                                        messageHandler                                                .handle(new MqttMessage(publish.getPayloadAsBytes(), publish.getTopic().toString()));                                    }                              }                            }, e -> log.error("【Hivemq-V5】 => MQTT消息处理失败,错误信息:{}", e.getMessage(), e),                            () -> log.info("【Hivemq-V5】 => MQTT订阅消息结束,请稍候。。。。。。"));      }    }    private Mqtt5ClientBuilder getMqtt5ClientBuilder() {      Mqtt5ClientBuilder builder = Mqtt5Client.builder().addConnectedListener(listener -> {                  Optional
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