【MQTT学习】lesson5.订阅与发布 - 2

    xiaoxiao2023-11-17  149

    接下来我们来学习如何订阅一个主题,并接收消息。本节课核心内容:

    订阅取消订阅代码实践

    5.1 订阅

    订阅主题的流程如下:

    Client 向 Broker 发送一个 SUBSCRIBE 数据包,其中包含了 Client 想要订阅的主题以及其他一些参数;Broker 收到 SUBSCRIBE 数据包后,向 Client 发送一个 SUBACK 数据包作为应答。

    接下来我们看数据包的具体内容。

    5.1.1 SUBSCRIBE

    5.1.1.1 可变头(Variable header)

    数据包标识(Packet Identifier):两个字节,用来唯一标识一个数据包,数据包标识只需要保证在从 Sender 到 Receiver 的一次消息交互中保持唯一。

    5.1.1.2 消息体(Payload)

    订阅列表(List of Subscriptions):SUBSCRIBE 的消息体中包含 Client 想要订阅的主题列表,列表中的每一项由订阅主题名和对应的 QoS 组成。主题名中可以包含通配符,单层通配符“+”和多层通配符“#”。使用包含通配符的主题名可以订阅满足匹配条件的所有主题。为了和 PUBLISH 中的主题区分,我们叫 SUBSCRIBE 中的主题名为主题过滤器(Topic Filter)。

    单层通配符“+”:就如之前我们讲的,MQTT 的主题是具有层级概念的,不同的层级之间用“/”分割,“+”可以用来指代任意一个层级。

    例如“home/2ndfloor/+/temperature”,可匹配:

    home/2ndfloor/201/temperaturehome/2ndfloor/202/temperature

    不可匹配:

    home/2ndfloor/201/livingroom/temperaturehome/3ndfloor/301/temperature

    多层通配符“#”:“#”和“+”的区别在于,“#”可以用来指定任意多个层级,但是“#”必须是 Topic Filter 的最后一个字符,同时它必须跟在“/”后面,除非 Topic Filter 只包含“#”这一个字符。

    例如“home/2ndfloor/#”,可匹配:

    home/2ndfloorhome/2ndfloor/201home/2ndfloor/201/temperaturehome/2ndfloor/202/temperaturehome/2ndfloor/201/livingroom/temperature

    不可匹配:

    home/3ndfloor/301/temperature

    注意:“#”是一个合法的 Topic Filter,代表所有的主题;而“home#”不是一个合法的 Topic Filter,因为“#”号需要跟在“/”后面。

    SUBSCRIBE 数据包中 QoS 代表针对某一个或者一组主题,Client 希望 Broker 在发送来自这些主题的消息给它时,消息使用的 QoS 级别,我们在《第06课:QoS0 和 QoS1》里面再详细讨论。

    5.1.2 SUBACK

    为了确认每一次的订阅,Broker 收到 SUBSCRIBE 之后会回复一个 SUBACK 数据包作为应答。

    5.1.2.1 可变头(Variable header)

    数据包标识(Packet Identifier):两个字节,用来唯一标识一个数据包,数据包标识只需要保证在从 Sender 到 Receiver 的一次消息交互中保持唯一。

    5.1.2.2 消息体(Payload)

    返回码(return codes):SUBBACK 数据包包含了一组返回码,返回码的数量和顺序和 SUBSCRIBE 数据包的订阅列表对应,用于标识订阅类别中的每一个订阅项的订阅结果。

    返回码含义0订阅成功, 最大可用QoS为01订阅成功,最大可用QoS为12订阅成功, 最大可用QoS为2128订阅失败

    返回码 0~2 代表订阅成功,同时 Broker 授予 Subscriber 不同的 QoS 等级,这个等级可能会和 Subscriber 在 SUBSCRIBE 数据包中要求的不一样。

    返回码 128 代表订阅失败,比如 Client 没有权限订阅某个主题,或者要求订阅的主题格式不正确等。

    5.1.3 代码实践:订阅一个主题

    接下来我们来写订阅并处理消息的代码,我们订阅在上一课中的 publisher.js 中的主题,并通过捕获“message”事件获取接收的消息并打印出来。

    通常我们在建立和 Broker 的连接之后就可以开始订阅了,但是这里有一个小小的优化,如果你建立的是持久会话的连接,那么有可能 Broker 已经保存你在之前的连接时订阅的主题,你就没有必要再发起 SUBSCRIBE 请求了,这个小优化在网络带宽或者设备处理能力较差的情况尤为重要。

    完整的代码 subscriber.js 如下:

    var mqtt = require('mqtt') var client = mqtt.connect('mqtt://iot.eclipse.org', { clientId: "mqtt_sample_subscriber_id_1", clean: false }) client.on('connect', function (connack) { if(connack.returnCode == 0) { if (connack.sessionPresent == false) { console.log("subscribing") client.subscribe("home/2ndfloor/201/temperature", { qos: 1 }, function (err, granted) { if (err != undefined) { console.log("subscribe failed") } else { console.log(`subscribe succeeded with ${granted[0].topic}, qos: ${granted[0].qos}`) } }) } }else { console.log(`Connection failed: ${connack.returnCode}`) } }) client.on("message", function (_, message, _) { var jsonPayload = JSON.parse(message.toString()) console.log(`current temperature is ${jsonPayload.current}`) })

    在终端上运行 node subscriber.js 我们会得到以下输出:

    subscribing subscribe succeeded with home/2ndfloor/201/temperature, qos: 1

    第一次运行这个代码的时候,Broker 上面没有保存这个 Client 的会话,所以需要进行订阅,现在 CTRL+C 终止这段代码的运行,然后重新运行,因为 Broker 上面已经保存了这个 Client 的会话,所以就不需要再订阅了,你就不会看到订阅相关的输出了。

    在上一课中,我们运行过 publisher.js,向“home/2ndfloor/201/temperature”这个主题发布过一个消息,但是这发生在 subscriber.js 订阅该主题之前,所以现在 Subscriber 不会收到任何消息,我们需要再运行一次 publish.js,然后在运行 subscriber.js 的终端上会输出:

    current temperature is 25

    好了,我们终于通过 MQTT 协议完成了一次点到点的消息传递,同时我们也验证了,建立持久性会话连接之后,Broker 会保存 Client 的订阅信息。

    5.2 取消订阅

    Subcriber 也可以取消对某些主题的订阅,取消订阅的流程如下:

    Client 向 Broker 发送一个 UNSUBSCRIBE 数据包,其中包含了 Client 想要取消订阅的主题;Broker 收到 UNSUBSCRIBE 数据包后,向 Client 发送一个 UNSUBACK 数据包作为应答。

    接下来我们看数据包的具体内容。

    5.2.1 UNSUBSCRIBE

    5.2.1.1 可变头(Variable header)

    数据包标识(Packet Identifier):两个字节,用来唯一标识一个数据包,数据包标识只需要保证在从 Sender 到 Receiver 的一次消息交互中保持唯一。

    5.2.1.2 消息体(Payload)

    主题列表(List of Topics):UNSUBSCRIBE 的消息体中包含 Client 想要取消订阅的主题过滤器列表,这些主题过滤器和 SUBSCRIBE 数据包中一样,可以包含通配符。UNSUBSCRIBE 消息体里面不再包含主题过滤器对应的 QoS 了。

    5.2.2 UNSUBACK

    Broker 收到 UNSUBSCRIBE 之后会回复一个 UNSUBACK 数据包作为应答:

    5.2.2.1 可变头(Variable header)

    数据包标识(Packet Identifier):两个字节,用来唯一标识一个数据包,数据包标识只需要保证在从 Sender 到 Receiver 的一次消息交互中保持唯一。

    5.2.2.2 消息体(Payload)

    UNSUBACK 数据包没有消息体。

    5.3 代码实践:取消订阅

    我们要完成的代码很简单,在建立连接之后取消对之前订阅的主题。

    完整的代码 unsubscribe.js 如下:

    var mqtt = require('mqtt') var client = mqtt.connect('mqtt://iot.eclipse.org', { clientId: "mqtt_sample_subscriber_id_1", clean: false }) client.on('connect', function (connack) { if (connack.returnCode == 0) { console.log("unsubscribing") client.unsubscribe("home/2ndfloor/201/temperature", function (err) { if (err != undefined) { console.log("unsubscribe failed") } else { console.log("unsubscribe succeeded") } client.end() }) } else { console.log(`Connection failed: ${connack.returnCode}`) } })

    在终端上运行 node unsubscribe.js,会得到以下输出:

    unsubscribing unsubscribe succeeded

    在这里取消了对“home/2ndfloor/201/temperature”的订阅,所以再运行 subscriber.js 和 publisher.js,再运行 subscribe.js 的终端不会再有消息的打印信息了。如何要使 subscriber.js 重新订阅这个主题,读者可以动下脑筋然后自己动手实现一下。

    5.4 小结

    我们终于完成了发布订阅的学习,并第一次实现了消息的点到点传输, 接下来我们开始学习 MQTT 中的一个非常重要的特性:三种 QoS 等级。

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