Android 中使用MQTT(第一篇)

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协议有以下特点：

那么问题来了？重连连接成功后重复接收到最后一条消息

MQTT推送消息订阅端重复接收问题。

（背景）订阅端断开的时候，发布端多次推送消息。

（现象）订阅端启动时，接收到最后一条推送消息有两次；即使Qos设置为2；依然是两次。

经排查是因为

MqttMessage的Retained设置为了true;

该值很多文章上只说了是 消息保留机制，若设置为true，mqtt服务器会保留每次发布的消息；较少提到 若订阅某主题的客户端重启，则会把此主题之前发布的消息重新推送到客户端。该值默认为false;去掉修改该值即可

那么问题来了？重连连接后手动那么多遗漏的消息，怎么选择只接收最新的一条消息呢？

MQTT推送消息订阅端重复接收问题。

（背景）订阅端断开的时候，发布端多次推送消息。

（现象）订阅端启动时，接收到msg1，msg2，msg3 （这三个消息都是同一个类型消息，只需要处理最新的msg3就好，不然界面会刷新三次）这个谁有什么好办法没呢？

GitHub地址： https://githubcom/eclipse/pahomqttandroid

mqtt的官方文档： http://mqttorg/documentation

Github上有中文翻译： https://githubcom/mcxiaoke/mqtt

在module的buildgradle文件中添加依赖

在 AndroidManifestxml 添加限权

在 AndroidManifestxml 注册Service （MyMqttService为自己写的服务，下文会讲到）

首先需要搭建MQTT服务器，然后搭建MySQL数据库，然后使用海为组态写段程序，最后配置客户端验证即可。具体可以参考内容 Haiwell（海为）HMI/CBOX/IPC MQTT 配置应用教程 网页链接

一、消息推送基础

消息推送，就是在互联网上通过定期传送用户需要的信息来减少信息过载的一项新技术。推送技术通过自动传送信息给用户，来减少用于网络上搜索的时间。它根据用户的兴趣来搜索、过滤信息，并将其定期推给用户，帮助用户高效率地发掘有价值的信息

当我们开发需要和服务器交互的移动应用时，基本上都需要和服务器进行交互，包括上传数据到服务器，同时从服务器上获取数据。

一般情况下，客户端与服务器之间通讯客户端是主动的，但这就存在一个问题就是一旦服务器数据有更新或者服务器要下发通知给客户端只能等客户端连接的时候才能实现。这种方式使消息失去了实时性。

如何使客户端能够实时的收到服务器的消息和通知，总体来说有两种方式，第一种是客户端使用Pull（拉）的方式，就是隔一段时间就去服务器上获取一下信息，看是否有更新的信息出现。第二种就是 服务器使用Push（推送）的方式，当服务器端有新信息了，则把最新的信息Push到客户端上。这样，客户端就能自动的接收到消息。 

虽然Pull和Push两种方式都能实现获取服务器端更新信息的功能，但是明显来说Push方式比Pull方式更优越。因为Pull方式更费客户端的网络流量，更主要的是费电量，还需要我们的程序不停地去监测服务端的变化。  

二、几种常见的解决方案实现原理

1）轮询(Pull)方式：客户端定时向服务器发送询问消息，一旦服务器有变化则立即同步消息。

2）SMS(Push)方式：通过拦截SMS消息并且解析消息内容来了解服务器的命令，但这种方式一般用户在经济上很难承受。

3）持久连接(Push)方式：客户端和服务器之间建立长久连接，这样就可以实现消息的及时行和实时性。

三、消息推送解决方案概述

A、C2DM云端推送方案

在Android手机平台上，Google提供了C2DM（Cloudto Device Messaging）服务。Android Cloud to Device Messaging (C2DM)是一个用来帮助开发者从服务器向Android应用程序发送数据的服务。该服务提供了一个简单的、轻量级的机制，允许服务器可以通知移动应用程序直接与服务器进行通信，以便于从服务器获取应用程序更新和用户数据。

该方案存在的主要问题是C2DM需要依赖于Google官方提供的C2DM服务器，由于国内的网络环境，这个服务经常不可用。

B、MQTT协议实现Android推送

采用MQTT协议实现Android推送功能也是一种解决方案。MQTT是一个轻量级的消息发布/订阅协议，它是实现基于手机客户端的消息推送服务器的理想解决方案。

wmqttjar 是IBM提供的MQTT协议的实现。我们可以从这里（https://githubcom/tokudu/AndroidPushNotificationsDemo）下载该项目的实例代码，并且可以找到一个采用PHP书写的服务器端实现（https://githubcom/tokudu/PhpMQTTClient）。

C、RSMB实现推送功能

Really Small Message Broker (RSMB) ，是一个简单的MQTT代理，同样由IBM提供，其查看地址是：http://wwwalphaworksibmcom/tech/rsmb。缺省打开1883端口，应用程序当中，它负责接收来自服务器的消息并将其转发给指定的移动设备。SAM是一个针对MQTT写的PHP库。我们可以从这个http://peclphpnet/package/sam/download/020地址下载它

D、XMPP协议实现Android推送

Google官方的C2DM服务器底层也是采用XMPP协议进行的封装。XMPP(可扩展通讯和表示协议)是基于可扩展标记语言（XML）的协议，它用于即时消息（IM）以及在线探测。这个协议可能最终允许因特网用户向因特网上的其他任何人发送即时消息。

androidpn是一个基于XMPP协议的java开源Android push notification实现。它包含了完整的客户端和服务器端。但也存在一些不足之处：

1） 比如时间过长时，就再也收不到推送的信息了。

2）性能上也不够稳定。

3）如果将消息从服务器上推送出去，就不再管理了，不管消息是否成功到达客户端手机上。

如果我们要使用androidpn，则还需要做大量的工作，需要理解XMPP协议、理解Androidpn的实现机制，需要调试内部存在的BUG。

E、使用第三方平台

目前国内、国外有一些推送平台可供使用，但是涉及到收费问题、保密问题、服务质量问题、扩展问题等等，又不得不是我们望而却步。

四、消息推送完美方案

综合以上论述，在建立Android消息推送方面可谓方案多多，但每一款方案都有其优缺点。但无论如何，还是自己搭建一个推送平台是上策。因为你有、他有不如自己有。

举个例子，在搭建自有推送平台上建议使用《某某Android消息推送组件》。该组不仅可以拿来即用，并且还可以提供源码以便扩展，实现自己的特殊需求。

A、推送原理

Android消息推送组件基于XMPP协议实现Android推送。XMPP（可扩展通讯和表示协议）是基于可扩展标记语言（XML）的协议，它用于即时消息（IM）以及在线探测。这个协议可能最终允许因特网用户向因特网上的其他任何人发送即时消息。

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议），是一种基于发布/订阅模式的"轻量级"通讯协议，该协议构建于TCP/IP协议上。好比你给好友发送一封电子邮件，发送完成后你可以去做别的事情，收件人也不必立刻响应，可以在自己有空的时候查看邮件，是一个典型的异步发布/订阅场景。而另一种典型的同步请求/回答场景，可以用接打电话的场景来类比。

MQTT的设计遵循以下的原则：

为了满足不同的场景，MQTT支持三种不同级别的服务质量（Quality of Service，QoS）为不同场景提供消息可靠性：

MQTT拥有14种不同的消息类型：

实现MQTT协议需要客户端和服务器端通讯完成，在通讯过程中，MQTT协议中有三种身份：发布者（Publish）、代理（Broker）（服务器）、订阅者（Subscribe）。其中，消息的发布者和订阅者都是客户端，消息代理是服务器，消息发布者可以同时是订阅者。

MQTT传输的消息分为：主题（Topic）和负载（payload）两部分：

MQTT会构建底层网络传输：它将建立客户端到服务器的连接，提供两者之间的一个有序的、无损的、基于字节流的双向传输。

当应用数据通过MQTT网络发送时，MQTT会把与之相关的服务质量（QoS）和主题名（Topic）相关连。

一个使用MQTT协议的应用程序或者设备，它总是建立到服务器的网络连接。客户端可以：

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：

订阅包含主题筛选器（Topic Filter）和最大服务质量（QoS）。订阅会与一个会话（Session）关联。一个会话可以包含多个订阅。每一个会话中的每个订阅都有一个不同的主题筛选器。

每个客户端与服务器建立连接后就是一个会话，客户端和服务器之间有状态交互。会话存在于一个网络之间，也可能在客户端和服务器之间跨越多个连续的网络连接。

连接到一个应用程序消息的标签，该标签与服务器的订阅相匹配。服务器会将消息发送给订阅所匹配标签的每个客户端。

一个对主题名通配符筛选器，在订阅表达式中使用，表示订阅所匹配到的多个主题。

消息订阅者所具体接收的内容。

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：

消息推送（Push）就是通过服务器把内容主动发送到客户端的过程。运营人员通过自己的产品或第三方工具对用户移动设备进行主动消息推送。完成推送后，消息通知会展示在移动设备的锁定屏幕及通知栏上，用户点击通知即可去往相应页面。

现在流行的消息推送实现方式，主要为长链接方式实现。其原理是客户端主动和服务器建立TCP长链接，长链接建立之后，客户端定期向服务器发送心跳包用于保持链接，当有消息要发送的时候，服务器可以直接通过这个已经建立好的长链接，将消息发送到客户端。

个推作为国内移动推送领域的早期进入者，于2010年推出个推消息推送SDK产品，十余年来持续为移动开发者提供稳定、高效、智能的消息推送服务，成功服务了人民日报、新华社、CCTV、新浪微博等在内的数十万APP客户。个推消息推送，也是运用长链接的方式实现消息推送的，其长链接稳定性高、存活好，消息送达率高。开发者通过集成个推消息推送SDK，即可简单、快捷地实现Android和iOS平台的消息推送功能，有效提高产品活跃度、增加用户留存。

如果您对个推消息推送感兴趣，欢迎前往个推开发者中心免费注册体验。

个推的合作客户

　　MQTT是一个轻量级的消息发布/订阅协议，它是实现基于手机客户端的消息推送服务器的理想解决方案。

　　我们可以从这里下载该项目的实例代码，并且可以找到一个采用PHP书写的服务器端实现。

　　架构如下所示：

　　wmqttjar 是IBM提供的MQTT协议的实现。你可以从如下站点下载它。你可以将该jar包加入你自己的Android应用程序中。

　　Really Small Message Broker (RSMB) ，他是一个简单的MQTT代理，同样由IBM提供。缺省打开1883端口，应用程序当中，它负责接收来自服务器的消息并将其转发给指定的移动设备。

　　SAM是一个针对MQTT写的PHP库。你可以从这个下载它

　　send_mqttphp是一个通过POST接收消息并且通过SAM将消息发送给RSMB的PHP脚本。

　　实例代码：

　　Ø  采用XMPP协议实现Android推送

　　这是我在项目中采用的方案。事实上Google官方的C2DM服务器底层也是采用XMPP协议进行的封装。

　　XMPP(可扩展通讯和表示协议)是基于可扩展标记语言（XML）的协议，它用于即时消息（IM）以及在线探测。这个协议可能最终允许因特网用户向因特网上的其他任何人发送即时消息。

　　androidpn是一个基于XMPP协议的java开源Android push notification实现。它包含了完整的客户端和服务器端。经过源代码研究我发现，该服务器端基本是在另外一个开源工程openfire基础上修改实现的，不过比较郁闷的是androidpn的文档是由韩语写的，所以整个研究过程基本都是读源码。它的实现示意图如下：

　　androidpn客户端需要用到一个基于java的开源XMPP协议包asmack，这个包同样也是基于openfire下的另外一个开源项目smack，不过我们不需要自己编译，可以直接把androidpn客户端里面的asmackjar拿来使用。客户端利用asmack中提供的XMPPConnection类与服务器建立持久连接，并通过该连接进行用户注册和登录认证，同样也是通过这条连接，接收服务器发送的通知。

　　androidpn服务器端也是java语言实现的，基于openfire开源工程，不过它的Web部分采用的是spring框架，这一点与openfire是不同的。Androidpn服务器包含两个部分，一个是侦听在5222端口上的XMPP服务，负责与客户端的XMPPConnection类进行通信，作用是用户注册和身份认证，并发送推送通知消息。另外一部分是Web服务器，采用一个轻量级的HTTP服务器，负责接收用户的Web请求。服务器架构如下：

　　最上层包含四个组成部分，分别是SessionManager，Auth Manager，PresenceManager以及Notification Manager。SessionManager负责管理客户端与服务器之间的会话，Auth Manager负责客户端用户认证管理，Presence Manager负责管理客户端用户的登录状态，NotificationManager负责实现服务器向客户端推送消息功能。

　　服务器端界面如下，分别对应了上述的几个功能模块：

　　发送以后，我们可以在手机端看到接收的消息：