Java 服务端 mqtt 收到乱码 java mqtt服务器搭建

前话

  业务需求，需要使用到mqtt协议（中间件）。

MQTT协议

简介

  MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议），是一种基于发布/订阅（publish/subscribe）模式的"轻量级"通讯协议，该协议构建于TCP/IP协议上，由IBM在1999年发布。MQTT最大优点在于，可以以极少的代码和有限的带宽，为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。作为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议，使其在物联网、小型设备、移动应用等方面有较广泛的应用。

设计原则

• 精简，不添加可有可无的功能；
• 发布/订阅（Pub/Sub）模式，方便消息在传感器之间传递；
• 允许用户动态创建主题，零运维成本；
• 把传输量降到最低以提高传输效率；
• 把低带宽、高延迟、不稳定的网络等因素考虑在内；
• 支持连续的会话控制；
• 理解客户端计算能力可能很低；
• 提供服务质量管理；
• 假设数据不可知，不强求传输数据的类型与格式，保持灵活性。

特点

1. 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
     这一点很类似于XMPP，但是MQTT的信息冗余远小于XMPP，,因为XMPP使用XML格式文本来传递数据。
2. 对负载内容屏蔽的消息传输
3. 使用TCP/IP提供网络连接
     主流的MQTT是基于TCP连接进行数据推送的，但是同样有基于UDP的版本，叫做MQTT-SN。这两种版本由于基于不同的连接方式，优缺点自然也就各有不同了。
4. 有三种消息发布服务质量
   "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。这一种方式主要普通APP的推送，倘若你的智能设备在消息推送时未联网，推送过去没收到，再次联网也就收不到了。
   "至少一次"，确保消息到达，但消息重复可能会发生。
   "只有一次"，确保消息到达一次。在一些要求比较严格的计费系统中，可以使用此级别。在计费系统中，消息重复或丢失会导致不正确的结果。这种最高质量的消息发布服务还可以用于即时通讯类的APP的推送，确保用户收到且只会收到一次。
5. 小型传输，开销小
     （固定长度的头部是2字节），协议交换最小化，以降低网络流量。非常适合"在物联网领域，传感器与服务器的通信，信息的收集"，嵌入式设备的运算能力和带宽都相对薄弱，使用这种协议来传递消息再适合不过了。
6. 客户端异常中断的机制。
   Last Will：即遗言机制，用于通知同一主题下的其他设备发送遗言的设备已经断开了连接。
   Testament：遗嘱机制，功能类似于Last Will。

发布/订阅者模式

  MQTT是一个基于客户端-服务器的消息发布/订阅传输协议。MQTT协议是轻量、简单、开放和易于实现的，这些特点使它适用范围非常广泛。 在很多情况下，包括受限的环境中，如：机器与机器（M2M）通信和物联网（IoT）。其在，通过卫星链路通信传感器、偶尔拨号的医疗设备、智能家居、及一些小型化设备中已广泛使用。

  

  从图上MQTT有三种角色的存在：

• Broker代理：很多人理解为中间件，当然可以这样子认为。他就是一个中间件。用于处理信息并发送到相应的订阅者。
• 发布者：用于发布信息到代理上面。注意：发布者也可以是订阅者。
• 订阅者：就是用于接受信息的客户端。

MQTT服务器

  MQTT服务器以称为"消息代理"（Broker），可以是一个应用程序或一台设备。它是位于消息发布者和订阅者之间，它可以：

• 接受来自客户的网络连接；
• 接受客户发布的应用信息；
• 处理来自客户端的订阅和退订请求；
• 向订阅的客户转发应用程序消息。

MQTT协议中的方法

  MQTT协议中定义了一些方法（也被称为动作），来于表示对确定资源所进行操作。这个资源可以代表预先存在的数据或动态生成数据，这取决于服务器的实现。通常来说，资源指服务器上的文件或输出。主要方法有：

• Connect：等待与服务器建立连接
• Disconnect：等待MQTT客户端完成所作的工作，并于服务器断开TCP/IP会话
• Subscribe：等待完成订阅
• UnSubscribe：等待服务器取消客户端的一个活多个和topics订阅
• Publish：MQTT客户端发送消息请求，发送完成后返回应用程序线程

Windows上Apache Apoll环境搭建(mqtt)

下载Apache Apoll

  官方下载地址：ActiveMQ   CSDN下载地址：apache-activemq-5.15.9.rar_mqtt搭建-其它工具类资源

安装jdk

  官方下载地址：Java Downloads | Oracle   CSDN下载地址：jdk-12.0.1_windows-x64_bin.rar_mqtt搭建-其它工具类资源

  下载系统对应的版本，windows x64位

   

  添加java路径到系统Path变量

  JAVA_HOME

C:\Program Files\Java\jdk-12.0.1

  PATH（最后面加上）

;%JAVA_HOME%\bin\

  加粗样式CLASSPATH

.;%JAVA_HOME%\lib;%JAVA_HOME%\lib\dt.jar;%JAVA_HOME%\lib\tools.jar

  使用cmd运行java命名，jdk环境配置成功，如下图：

  

安装Apache Apoll

解压

  将Apache Apoll解压到C盘下（自定义），如下图：

  

\

创建实例

  使用cmd进入该文件夹创建实例：

cd C:\apache-activemq-5.15.9
cd bin
activemq-admin.bat create mybroker

  

   

查看登录用户名和密码

  进入mybroker/conf，查看users.properties，可以看到用户名

  

  

  查看tcp监听端口（可自行修改，笔者不修改）

  

  

  查看web管理页面端口（可自行修改，笔者不修改）

  

  

运行apache apoll

cd C:\apache-activemq-5.15.9\bin\mybroker\bin
mybroker.bat start

  

  

   

测试安装

步骤一：打开ie（浏览器）

步骤二：输入网址http://localhost:8161/admin

  

步骤三：输入admin，admin

  

步骤四：创建队列测试

  

  

  

  

步骤五（补充）：远程管理

  

  至此windows server2008 r2系统上的apache apoll中间件环境以及服务成功搭建完成。

常见错误处理

连接时Qt返回错误码257

  客户端遇到协议违规，因此关闭了连接。

错误

  检查服务器报错

   

原因

  ActiveMQ有时会报类似Frame size of 257 MB larger than max allowed 100 MB的错误，意思是单条消息超过了预设的最大值，在配置文件中

<transportConnector name="openwire" uri="tcp://0.0.0.0:61616?
 maximumConnections=1000&wireFormat.maxFrameSize=1048576000"/>

  我们可以配置这个值，但是有时会突然出现很大的单条消息，比如1G。
分析
  QtMqtt与服务连接，传过去的属性最大值可能是258MB，所以直接修改服务器配置。
解决方法
  重启服务

Linux上安装搭建MQTT服务器

准备工作
由于搭建Apollo环境变量需要有JAVA_HOME，这个时候需要安装JDK，可以参考这篇文章：《Ubuntu安装JDK1.8.0并配置环境变量》。

下载及解压
首先是下载Apache-Apollo，下载页面：http://www.apache.org/dyn/closer.cgi?path=activemq/activemq-apollo/1.7.1/apache-apollo-1.7.1-unix-distro.tar.gz

或者输入下面命令：

wget http://apache.fayea.com/activemq/activemq-apollo/1.7.1/apache-apollo-1.7.1-unix-distro.tar.gz
1
解压源码包：

tar -zxvf apache-apollo-1.7.1-unix-distro.tar.gz
1
配置
进入apache-apollo-1.7.1/bin目录

cd apache-apollo-1.7.1/bin/
1
输入./apollo可以查看帮助

pi@raspberry-pi:~/Downloads/apache-apollo-1.7.1/bin$ ./apollo
usage: apollo [--log <log_level>] <command> [<args>]

The most commonly used apollo commands are:
    create           creates a new broker instance
    disk-benchmark   Benchmarks your disk's speed
    help             Display help information
    version          Displays the broker version

See 'apollo help <command>' for more information on a specific command.

创建一个Broker示例：/apollo create mybroker。MQTT服务器都是叫Broker。

pi@raspberry-pi:~/Downloads/apache-apollo-1.7.1/bin$ ./apollo create mybroker
Creating apollo instance at: mybroker
Generating ssl keystore...

You can now start the broker by executing:  

   "/home/***/Downloads/apache-apollo-1.7.1/bin/mybroker/bin/apollo-broker" run

Or you can setup the broker as system service and run it in the background:

   sudo ln -s "/home/***/Downloads/apache-apollo-1.7.1/bin/mybroker/bin/apollo-broker-service" /etc/init.d/
   /etc/init.d/apollo-broker-service start

后面会有提示怎么启动服务器，以及创建一个service。

启动Apollo ：

pi@raspberry-pi:~/Downloads/apache-apollo-1.7.1/bin$ ./mybroker/bin/apollo-broker run
1
之后查看打印信息即可知道MQTT要连接的端口和管理页面端口。
 

 注意里面的ip地址，想要你的broker被外网访问，就改成 0.0.0.0 吧。

        进入你创建的需要改动的broker中， vim etc/apollo.xml  将ip的绑定都改一下吧，如下图：

        

        外网访问你这台机器的地址就好了 例如: http://10.10.22.37:61680/  

        如果端口不能访问的话，注意开放端口。

         开放端口的方法在上一篇redis里面介绍到了。 vim /etc/sysconfig/iptables 

         有很多连接MQTT服务器的工具，尽情的玩耍吧~

此界面表示已经安装成功：该登录的用户名和密码在\apache-apollo-1.7.1\bin\mybroker\etc\users.properties里，打开users.properties文件：

## —————————————————————————
 　　## Licensed to the Apache Software Foundation (ASF) under one or more
 　　## contributor license agreements. See the NOTICE file distributed with
 　　## this work for additional information regarding copyright ownership.
 　　## The ASF licenses this file to You under the Apache License, Version 2.0
 　　## (the “License”); you may not use this file except in compliance with
 　　## the License. You may obtain a copy of the License at
 　　##
 　　## http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0 　　##
 　　## Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
 　　## distributed under the License is distributed on an “AS IS” BASIS,
 　　## WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
 　　## See the License for the specific language governing permissions and
 　　## limitations under the License.
 　　## —————————————————————————　　#
 　　# The list of users that can login. This file supports both plain text or
 　　# encrypted passwords. Here is an example what an encrypted password
 　　# would look like:
 　　#
 　　# admin=ENC(Cf3Jf3tM+UrSOoaKU50od5CuBa8rxjoL)
 　　#　　admin=password

经过上面的简单步骤，服务器基本上就已经完成。输入admin,password就可以登录了，如下图：

服务端代码：

package bsit.mqtt.demo.one_way;

import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttClient;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttConnectOptions;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttDeliveryToken;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttException;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttMessage;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttPersistenceException;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttTopic;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.persist.MemoryPersistence;
/**
 * 
 * Title:Server
 * Description: 服务器向多个客户端推送主题，即不同客户端可向服务器订阅相同主题
 * @author chenrl
 * 2016年1月6日下午3:29:28
 */
public class Server {

    public static final String HOST = "tcp://192.168.1.3:61613";
    public static final String TOPIC = "toclient/124";
    public static final String TOPIC125 = "toclient/125";
    private static final String clientid = "server";

    private MqttClient client;
    private MqttTopic topic;
    private MqttTopic topic125;
    private String userName = "admin";
    private String passWord = "password";

    private MqttMessage message;

    public Server() throws MqttException {
        // MemoryPersistence设置clientid的保存形式，默认为以内存保存
        client = new MqttClient(HOST, clientid, new MemoryPersistence());
        connect();
    }

    private void connect() {
        MqttConnectOptions options = new MqttConnectOptions();
        options.setCleanSession(false);
        options.setUserName(userName);
        options.setPassword(passWord.toCharArray());
        // 设置超时时间
        options.setConnectionTimeout(10);
        // 设置会话心跳时间
        options.setKeepAliveInterval(20);
        try {
            client.setCallback(new PushCallback());
            client.connect(options);
            topic = client.getTopic(TOPIC);
            topic125 = client.getTopic(TOPIC125);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public void publish(MqttTopic topic , MqttMessage message) throws MqttPersistenceException,
            MqttException {
        MqttDeliveryToken token = topic.publish(message);
        token.waitForCompletion();
        System.out.println("message is published completely! "
                + token.isComplete());
    }

    public static void main(String[] args) throws MqttException {
        Server server = new Server();

        server.message = new MqttMessage();
        server.message.setQos(2);
        server.message.setRetained(true);
        server.message.setPayload("给客户端124推送的信息".getBytes());
        server.publish(server.topic , server.message);

        server.message = new MqttMessage();
        server.message.setQos(2);
        server.message.setRetained(true);
        server.message.setPayload("给客户端125推送的信息".getBytes());
        server.publish(server.topic125 , server.message);

        System.out.println(server.message.isRetained() + "------ratained状态");
    }
}

客户端代码：

package bsit.mqtt.demo.one_way;  

import java.util.concurrent.Executors;  
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;  
import java.util.concurrent.TimeUnit;  

import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttClient;  
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttConnectOptions;  
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttException;  
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttSecurityException;  
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttTopic;  
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.persist.MemoryPersistence;

public class Client {  

    public static final String HOST = "tcp://192.168.1.3:61613";  
    public static final String TOPIC = "toclient/124";  
    private static final String clientid = "client124";  
    private MqttClient client;  
    private MqttConnectOptions options;  
    private String userName = "admin";
    private String passWord = "password";

    private ScheduledExecutorService scheduler;  

    private void start() {  
        try {  
            // host为主机名，clientid即连接MQTT的客户端ID，一般以唯一标识符表示，MemoryPersistence设置clientid的保存形式，默认为以内存保存  
            client = new MqttClient(HOST, clientid, new MemoryPersistence());  
            // MQTT的连接设置  
            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);  
            // 设置连接的用户名  
            options.setUserName(userName);  
            // 设置连接的密码  
            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);  
            // 设置回调  
            client.setCallback(new PushCallback());  
            MqttTopic topic = client.getTopic(TOPIC);  
            //setWill方法，如果项目中需要知道客户端是否掉线可以调用该方法。设置最终端口的通知消息    
            options.setWill(topic, "close".getBytes(), 2, true);  

            client.connect(options);  
            //订阅消息  
            int[] Qos  = {1};  
            String[] topic1 = {TOPIC};  
            client.subscribe(topic1, Qos);  

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

    public static void main(String[] args) throws MqttException {     
        Client client = new Client();  
        client.start();  
    }  
}

MQTT订阅回调类：

package bsit.mqtt.demo.one_way;  

import org.eclipse.paho.client.mqttv3.IMqttDeliveryToken;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttCallback;  
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttMessage;  

/**  
 * 发布消息的回调类  
 *   
 * 必须实现MqttCallback的接口并实现对应的相关接口方法CallBack 类将实现 MqttCallBack。  
 * 每个客户机标识都需要一个回调实例。在此示例中，构造函数传递客户机标识以另存为实例数据。
 * 在回调中，将它用来标识已经启动了该回调的哪个实例。  
 * 必须在回调类中实现三个方法：  
 *   
 *  public void messageArrived(MqttTopic topic, MqttMessage message)接收已经预订的发布。  
 *   
 *  public void connectionLost(Throwable cause)在断开连接时调用。  
 *   
 *  public void deliveryComplete(MqttDeliveryToken token))  
 *  接收到已经发布的 QoS 1 或 QoS 2 消息的传递令牌时调用。  
 *  由 MqttClient.connect 激活此回调。  
 *   
 */    
public class PushCallback implements MqttCallback {  

    public void connectionLost(Throwable cause) {  
        // 连接丢失后，一般在这里面进行重连  
        System.out.println("连接断开，可以做重连");  
    }  

    public void deliveryComplete(IMqttDeliveryToken token) {
        System.out.println("deliveryComplete---------" + token.isComplete());  
    }

    public void messageArrived(String topic, MqttMessage message) throws Exception {
        // subscribe后得到的消息会执行到这里面  
        System.out.println("接收消息主题 : " + topic);  
        System.out.println("接收消息Qos : " + message.getQos());  
        System.out.println("接收消息内容 : " + new String(message.getPayload()));  
    }  
}

运行服务端代码，可看到服务器会给客户端124/125各推送一条消息，

在运行124客户端代码，可看到124客户端接收的信息：

然后把客户端代码的Topic改为TOPIC = “toclient/125”;clientid = “client125”;再运行该段代码，可看到125客户端接收的信息：

多个客户端订阅同一主题，其clientid必不相同。客户端124/125订阅各自主题的内容，但是不同时间启动，都在启动后接收到各自信息，这体现出了服务器的推送功能。同样的，发送的主题信息，可以在服务器的topic可以看到，访问路径是：http://127.0.0.1:61680/

其实，如若服务端和客户端相互通信，即客户端可以订阅可以发布，服务端可以订阅也可以发布，则可不区分服务端客户端，两边代码几乎一样。类似，两个客户端都在订阅同一主题，这时由第三个客户端发布这一主题的请求，前两个客户端同样可以接受该主题的内容，这时三个客户端的代码几乎一样，只是前两个是订阅，后一个是发布。