在Spring Boot项目中集成和使用MQTT

在物联网（IoT）应用中，MQTT（消息队列遥测传输）协议因其轻量级和高效性被广泛使用。在Spring Boot项目中，我们可以通过集成

org.springframework.integration:spring-integration-mqtt

依赖来实现对MQTT的支持。本文将逐步介绍如何在Spring Boot应用中使用MQTT。

1. 添加依赖

首先，我们需要在项目的

pom.xml

文件中添加Spring Integration MQTT的依赖：

<dependencies><!-- Spring Boot Starter --><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter</artifactId></dependency><!-- Spring Integration MQTT --><dependency><groupId>org.springframework.integration</groupId><artifactId>spring-integration-mqtt</artifactId></dependency><!-- MQTT Client Library (Paho) --><dependency><groupId>org.eclipse.paho</groupId><artifactId>org.eclipse.paho.client.mqttv3</artifactId></dependency></dependencies>

2. 配置MQTT

在Spring Boot应用的配置文件

application.properties

中添加MQTT相关配置：

mqtt.broker.url=tcp://localhost:1883
mqtt.client.id=spring-boot-mqtt-client
mqtt.username=your-username
mqtt.password=your-password
mqtt.default.topic=your/topic

3. 创建MQTT配置类

创建一个新的配置类，用于配置MQTT连接和消息处理：

importorg.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttConnectOptions;importorg.springframework.context.annotation.Bean;importorg.springframework.context.annotation.Configuration;importorg.springframework.integration.annotation.ServiceActivator;importorg.springframework.integration.channel.DirectChannel;importorg.springframework.integration.core.MessageProducer;importorg.springframework.integration.mqtt.core.DefaultMqttPahoClientFactory;importorg.springframework.integration.mqtt.core.MqttPahoClientFactory;importorg.springframework.integration.mqtt.inbound.MqttPahoMessageDrivenChannelAdapter;importorg.springframework.integration.mqtt.outbound.MqttPahoMessageHandler;importorg.springframework.integration.mqtt.support.DefaultPahoMessageConverter;importorg.springframework.messaging.MessageChannel;importorg.springframework.messaging.MessageHandler;@ConfigurationpublicclassMqttConfig{@BeanpublicMqttPahoClientFactorymqttClientFactory(){DefaultMqttPahoClientFactory factory =newDefaultMqttPahoClientFactory();MqttConnectOptions options =newMqttConnectOptions();
        options.setServerURIs(newString[]{"tcp://localhost:1883"});
        options.setUserName("your-username");
        options.setPassword("your-password".toCharArray());
        factory.setConnectionOptions(options);return factory;}@BeanpublicMessageChannelmqttInputChannel(){returnnewDirectChannel();}@BeanpublicMessageProducerinbound(){MqttPahoMessageDrivenChannelAdapter adapter =newMqttPahoMessageDrivenChannelAdapter("spring-boot-mqtt-client-inbound",mqttClientFactory(),"your/topic");
        adapter.setCompletionTimeout(5000);
        adapter.setConverter(newDefaultPahoMessageConverter());
        adapter.setQos(1);
        adapter.setOutputChannel(mqttInputChannel());return adapter;}@Bean@ServiceActivator(inputChannel ="mqttInputChannel")publicMessageHandlerhandler(){return message ->{String payload =(String) message.getPayload();System.out.println("Received message: "+ payload);};}@BeanpublicMessageChannelmqttOutboundChannel(){returnnewDirectChannel();}@Bean@ServiceActivator(inputChannel ="mqttOutboundChannel")publicMessageHandlermqttOutbound(){MqttPahoMessageHandler messageHandler =newMqttPahoMessageHandler("spring-boot-mqtt-client-outbound",mqttClientFactory());
        messageHandler.setAsync(true);
        messageHandler.setDefaultTopic("your/topic");return messageHandler;}}

4. 发送和接收消息

在你的服务或控制器中，可以使用如下方法发送消息：

importorg.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;importorg.springframework.integration.support.MessageBuilder;importorg.springframework.messaging.MessageChannel;importorg.springframework.stereotype.Service;@ServicepublicclassMqttMessageSender{@AutowiredprivateMessageChannel mqttOutboundChannel;publicvoidsendMessage(String topic,String payload){
        mqttOutboundChannel.send(MessageBuilder.withPayload(payload).setHeader("mqtt_topic", topic).build());}}

要接收消息，可以配置

handler

方法中的处理逻辑，或将消息发送到另一个Spring Integration通道进行进一步处理。

5. 使用示例

在一个控制器中调用发送消息方法：

importorg.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;importorg.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;importorg.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;importorg.springframework.web.bind.annotation.RestController;@RestControllerpublicclassMqttController{@AutowiredprivateMqttMessageSender mqttMessageSender;@GetMapping("/send")publicStringsend(@RequestParamString topic,@RequestParamString message){
        mqttMessageSender.sendMessage(topic, message);return"Message sent to topic "+ topic;}}

这样，你就可以通过HTTP请求发送MQTT消息了。例如，访问

http://localhost:8080/send?topic=test/topic&message=Hello

，将消息发送到MQTT主题

test/topic

。

这就是一个完整的Spring Boot应用中集成MQTT的简单示例，希望对你有所帮助！

MQTT报文头介绍

MQTT协议的请求报文头非常轻量级。MQTT协议定义了固定报文头和可变报文头两部分。以下是各类报文的基本格式：

固定报文头

所有MQTT报文都有一个固定报文头，占据2-5个字节。固定报文头包含报文类型和一些控制标志。

固定报文头格式

• 第一个字节:- 位7-4：报文类型（Message Type）- 位3-0：标志（Flags），根据报文类型不同而不同
• 第二个字节及后续字节:- 剩余长度（Remaining Length），表示剩余报文的字节数。采用可变长度编码，每个字节的最高位用于指示是否有后续字节。

各类报文示例

连接报文（CONNECT）

连接报文用于客户端请求与服务器建立连接。其报文头如下：

• 固定报文头:- 第一个字节：0x10（CONNECT报文类型是1，标志位为0000）- 第二个字节：剩余长度（根据可变部分长度而定）
• 可变报文头:- 协议名（“MQTT”）- 协议级别（4，表示MQTT 3.1.1）- 连接标志（Connect Flags）- 保持连接时间（Keep Alive）
• 有效载荷:- 客户端标识符（Client Identifier）- 用户名（可选）- 密码（可选）- 遗嘱主题（可选）- 遗嘱消息（可选）

连接确认报文（CONNACK）

服务器响应客户端的连接请求。其报文头如下：

• 固定报文头:- 第一个字节：0x20（CONNACK报文类型是2，标志位为0000）- 第二个字节：剩余长度（2字节）
• 可变报文头:- 连接确认标志（0x00或0x01）- 返回码（0表示连接成功，其他值表示错误）

发布报文（PUBLISH）

客户端或服务器发送消息到指定主题。其报文头如下：

• 固定报文头:- 第一个字节：0x30（PUBLISH报文类型是3，标志位根据QoS等级、重复标志和保留标志变化）- 第二个字节：剩余长度（根据主题名、消息ID和消息体长度而定）
• 可变报文头:- 主题名（Topic Name）- 消息ID（QoS等级为1或2时需要）
• 有效载荷:- 消息内容

示例

以下是一个PUBLISH报文的示例：

30 0B                # 固定报文头 (PUBLISH，QoS 0)
00 05                # 主题名长度
74 6F 70 69 63       # 主题名 "topic"
68 65 6C 6C 6F       # 消息内容 "hello"

在这个示例中：

• 第一个字节 0x30 表示这是一个PUBLISH报文，QoS等级为0，重复标志和保留标志为0。
• 第二个字节 0x0B 表示剩余长度为11个字节。
• 接下来的两个两个字节 0x00 0x05 表示主题名的长度为5个字节。
• 接下来的5个字节 0x74 0x6F 0x70 0x69 0x63 表示主题名 “topic”。
• 最后5个字节 0x68 0x65 0x6C 0x6C 0x6F 表示消息内容 “hello”。

这种结构使得MQTT报文非常紧凑和高效，特别适合物联网设备的通信。希望这篇文章能帮助你更好地理解和使用MQTT协议。