MQTT Android客户端的使用介绍

简介

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输）是IBM开发的一个即时通讯协议。

它是一种 发布/订阅 ，极其简单和轻量级的消息传递协议，专为受限设备和低带宽，高延迟或不可靠的网络而设计。它的设计思想是轻巧、开放、简单、规范，易于实现。这些特点使得它对很多场景来说都是很好的选择，特别是对于受限的环境如机器与机器的通信（M2M）以及物联网环境。相对于XMPP，MQTT更加轻量级，并且占用的宽带低。

MQTT体系结构的介绍

网络连接

由底层传输协议提供给MQTT使用的架构

底层传输协议能够连通客户端和服务端

底层传输协议提供有序的，可靠的，双向字节流

应用消息

指通过MQTT在网络中传输的应用程序数据。当应用消息通过MQTT传输的时候会附加上质量服务（QoS）和话题名称。

客户端

指使用MQTT的程序或设备。客户端总是去连接服务端。它可以

发布其他客户端可能会感兴趣的应用消息

订阅自己感兴趣的的应用消息

退订应用消息

从服务端断开连接

服务端

扮演订阅或发布应用消息的客户端之间的中间人。一个服务端

接受客户端的网络连接

接受客户端发布的应用消息

处理客户端订阅和退订的请求

转发匹配客户端订阅的应用消息

订阅

一个订阅由一个话题过滤器和一个最大的QoS组成。一个订阅只能关联一个会话。一个会话可以包含多个订阅。每个订阅都有不同的话题过滤器。

话题名称

指附着于应用消息的标签，服务端用它来匹配订阅。服务端给每个匹配到的客户端发送一份应用信息的拷贝。

话题过滤器

包含在订阅里的一个表达式，来表示一个或多个感兴趣的话题。话题过滤器可以包含通配符。

会话

一个有状态的客户端和服务端的交互。有些会话的存续依赖于网络连接，而其他则可以跨越一个客户端和服务端之间的多个连续的网络连接。

MQTT控制包

通过网络连接发送的包含一定信息的数据包。MQTT规范定义了14个不同类型的控制包，其中一个（PUBLISH包）用来传输应用信息。

MQTT的优点

轻巧高效，最大限度地减少客户端和网络带宽所需的资源

使用发布/订阅消息模式，提供一对多的消息发布，解除应用程序耦合

对负载内容屏蔽的消息传输

使用 TCP/IP 提供网络连接(持久会话)

使用 SSL/TLS 提供网络安全和信任

具有一种“遗嘱”功能，该功能通知订户客户机从 MQTT 服务器异常断开连接

可以指定服务质量 (QoS) 级别以支持消息可靠性

qos为0： “至多一次”，消息发布完全依赖底层 TCP/IP 网络。会发生消息丢失或重复。这一级别可用于如下情况，环境传感器数据，丢失一次读记录无所谓，因为不久后还会有第二次发送

qos为1： “至少一次”，确保消息到达，但消息重复可能会发生。这一级别可用于如下情况，你需要获得每一条消息，并且消息重复发送对你的使用场景无影响

qos为2： “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

MQTT核心参数说明：

topic： 中文意思是“话题”。在MQTT中订阅了(subscribe)同一话题（topic）的客户端会同时收到消息推送。直接实现了“群聊”功能

clientId： 客户身份唯一标识

qos： 服务质量

retained： 要保留最后的断开连接信息

userName： 连接到MQTT服务器的用户名

passWord： 连接到MQTT服务器的密码

MQTT最主要方法的介绍：

1. connect()方法

作用： 连接MQTT服务器

参数说明：

options： 用来携带连接服务器的一系列参数，例如用户名、密码等。

userContext： 可选对象，用于向回调传递上下文。一般传null即可。

callback： 用来监听MQTT是否连接成功的回调

 @Overridepublic IMqttToken connect(MqttConnectOptions options, Object userContext,IMqttActionListener callback) throws MqttException {//...
}

2. publish()方法

作用： 发布消息，向服务端推送消息。向某个话题发送消息，之后服务器会推送给所有订阅了此话题的客户

参数说明：

topic： 发布消息的主题

payload： 消息内容的字节数组

qos： 提供消息的服务质量，可传0、1或2

retained： 是否在服务器保留断开连接后的最后一条消息

 @Overridepublic IMqttDeliveryToken publish(String topic, byte[] payload, int qos,boolean retained) throws MqttException, MqttPersistenceException {//...}

3. subscribe()方法

作用： 订阅消息主题

参数说明：

topic： 订阅消息的主题

qos： 订阅消息的服务质量，可传0、1或2

 @Overridepublic IMqttToken subscribe(String topic, int qos) throws MqttException,MqttSecurityException {//...}

MQTT安卓客户端的使用介绍

在全局的build.gradle文件中添加

repositories {maven {url "https://repo.eclipse.org/content/repositories/paho-snapshots/"}
}

在项目build.gradle文件中添加依赖

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 AndroidManifest.xml 添加下面的限权

<uses-permission android:name="android.permission.INTERNET" />
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_NETWORK_STATE" />
<uses-permission android:name="android.permission.WAKE_LOCK" />

在 AndroidManifest.xml 注册Service服务

<!--MqttService-->
<service android:name="org.eclipse.paho.android.service.MqttService" />

具体实现如下：

public class MQTTManager {private final String TAG = "MQTTManager"private static MQTTManager instance = null;private String host = ""; //服务器地址（协议+地址+端口号）private String userName = "";//连接到MQTT服务器的用户名private String password = "";//连接到MQTT服务器的密码private String[] topics;//订阅得1话题private String clientId ="";private MqttClient client;//mqtt客户端对象private MqttConnectOptions conOpt;//MQTT连接选项对象//消息的回调private MqttCallback mCallback = new MyMqttCallback();//单例的双重校验锁模式public synchronized static MQTTManager getInstance() {if (instance == null) {instance = new MQTTManager();}return instance;}//创建连接（初始化MQTT客户端）public void createConnect(Context context, String host, String userName, String password, String[] topics) {this.host = host;this.userName = userName;this.password = password;//客户端ID(设备唯一识别号，需要先给权限)if(getDeviceID(context) ！= ""){clientId = getDeviceID(context);}//获取操作系统的缓存临时目录String tmpDir = System.getProperty("java.io.tmpdir");//数据缓冲区MqttDefaultFilePersistence dataStore = new MqttDefaultFilePersistence(tmpDir);try {//创建MQTT连接选项对象，并初始化conOpt = new MqttConnectOptions();conOpt.setCleanSession(true);// 清除缓存conOpt.setConnectionTimeout(10);//设置超时时间，单位：秒conOpt.setKeepAliveInterval(20);// 心跳包发送间隔，单位：秒conOpt.setAutomaticReconnect(true);//设置如果连接丢失，客户端是否会自动尝试重新连接到服务器// 用户名和密码if( password != null && userName != null) {conOpt.setUserName(userName);conOpt.setPassword(password.toCharArray()); }//创建MQTT客户端对象client = new MqttClient(host, clientId, dataStore);// 设置MQTT监听并且接受消息client.setCallback(mCallback);if( topics != null) {this.topics = topics;client.subscribe(topics);}} catch (MqttException e) {e.printStackTrace();}//连接MQTT服务器doConnect();}//连接MQTT服务器public void doConnect() {if (client != null&& !mqttAndroidClient.isConnected() && isConnectIsNomarl()) {try {/*** options：用来携带连接服务器的一系列参数，例如用户名、密码等* userContext：可选对象，用于向回调传递上下文。一般传null即可* callback：用来监听MQTT是否连接成功的回调* */   client.connect(conOpt, null, iMqttActionListener);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}}//连接服务器的回调private IMqttActionListener iMqttActionListener = new IMqttActionListener() {@Override//连接成功public void onSuccess(IMqttToken arg0) {Log.i(TAG, "连接成功 ");try {// 订阅话题client.subscribe(topics,2);} catch (MqttException e) {e.printStackTrace();}}@Override// 连接失败，重连public void onFailure(IMqttToken arg0, Throwable arg1) {doConnect()    //连接失败，重连（可关闭服务器进行模拟）Log.i(TAG, "连接失败 "+arg1.printStackTrace());}};//重新订阅话题public void subscribeTopics(String[] topics) throws MqttException {if(topics !=null){this.topics = topics;}/*** topic：订阅消息的主题* qos：订阅消息的服务质量，可传0、1或2* */client.subscribe(topics,2);}//发布消息(true:标识发送成功；false：表示发送失败)public boolean publish(String topicName, int qos, String msg) {try {if (client == null || !client.isConnected()) {return false;}//创建并配置消息MqttMessage message = null;try {//初始化消息对象message = new MqttMessage(msg.getBytes("utf-8"));} catch (UnsupportedEncodingException e) {e.printStackTrace();}message.setQos(qos);/*** topic：发布消息的主题* payload：消息的字节数组* qos：提供消息的服务质量，可传0、1或2* retained：是否在服务器保留断开连接后的最后一条消息* */client.publish(topicName, message);return true;} catch (MqttException e) {Log.e("mq", e.toString());}return false;}//取消连接public void disConnect() throws MqttException {if (client != null && client.isConnected()) {client.disconnect();}}//断开连接public void close() {if (client != null && client.isConnected()) {try {client.disconnect();} catch (MqttException e) {e.printStackTrace();}}}//获取手机的设备标识作为MQTT客户端的IDpublic static String getDeviceID(Context context) {TelephonyManager tm = (TelephonyManager) context.getSystemService(Activity.TELEPHONY_SERVICE);if (tm != null) {return tm.getDeviceId();}return "";}//判断网络是否连接private boolean isConnectIsNomarl() {ConnectivityManager connectivityManager = (ConnectivityManager) this.getApplicationContext().getSystemService(Context.CONNECTIVITY_SERVICE);NetworkInfo info = connectivityManager.getActiveNetworkInfo();if (info != null && info.isAvailable()) {String name = info.getTypeName();Log.i(TAG, "当前网络名称：" + name);return true;} else {Log.i(TAG, "没有可用网络");/*没有可用网络的时候，延迟3秒再尝试重连*/new Handler().postDelayed(new Runnable() {@Overridepublic void run() {doConnect();}}, 3000);return false;}}
}

接收MQTT服务端发送过来的信息的回调

public class MyMqttCallback implements MqttCallbackExtended {@Override/***当消息从服务器到达时调用此方法* topic:消息主题的名称发布到* message:实际信息* */public void messageArrived(String topic, MqttMessage message) throws Exception {String str1 = new String(message.getPayload());Log.i("TAG", "接收内容:" + str1);Log.i("TAG", "订阅的Topic:" + topic);response(topic,1,"消息已收到");}@Override//在完成消息传递并且已收到所有确认时调用public void deliveryComplete(IMqttDeliveryToken token) {}@Overridepublic void connectComplete(boolean reconnect, String serverURI) {}@Override//当与服务器的连接丢失时调用此方法public void connectionLost(Throwable cause) {// 失去连接，重连}
}//响应 （收到服务端户端的消息后，响应给对方告知消息已到达或者消息有问题等）
public void response(String topic,int qos,String message) {Boolean retained = false;try {//参数分别为：主题、消息的字节数组、服务质量、是否在服务器保留断开连接后的最后一条消息mqttAndroidClient.publish(topic, message.getBytes(), qos.intValue(), retained.booleanValue());} catch (MqttException e) {e.printStackTrace();}
}

MQTT的使用

写一个 Service 类来调用上面的MQTTManager类中的方法就可以实现MQTT的功能了，具体怎样写，这里就不做介绍了，就是直接调用方法就行了。

参考资料

MQTT Android API文档
MQTT中文网
MQTT Android Github地址
Android APP必备高级功能，消息推送之MQTT
Android消息推送MQTT实战

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