通过案例理解 MQTT 主题与通配符

Posted 2022-10-14

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了通过案例理解 MQTT 主题与通配符相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

MQTT 主题本质上是一个 UTF-8 编码的字符串，是 MQTT 协议进行消息路由的基础。MQTT 主题类似 URL 路径，使用斜杠 / 进行分层：

chat/room/1
sensor/10/temperature
sensor/+/temperature
sensor/#

MQTT 主题不需要预先创建，MQTT 客户端在订阅或发布时即创建了主题，同时也无需主动删除主题。为了避免歧义且易于理解，通常不建议主题以 / 开头或结尾，例如 /chat 或 chat/。

下图是一个简单的 MQTT 订阅与发布流程， APP 1 订阅了sensor/2/temperature 主题后，将能接收到 Sensor 2 发布到该主题的消息。

通过案例理解

MQTT 主题通配符包含单层通配符 + 及多层通配符 #，主要用于客户端一次订阅多个主题。

注意：通配符只能用于订阅，不能用于发布。

加号 (“+” U+002B) 是用于单个主题层级匹配的通配符。在使用单层通配符时，单层通配符必须占据整个层级，例如：

+ 有效
sensor/+ 有效
sensor/+/temperature 有效
sensor+ 无效（没有占据整个层级）

如果客户端订阅了主题 sensor/+/temperature，将会收到以下主题的消息：

sensor/1/temperature
sensor/2/temperature
...
sensor/n/temperature

但是不会匹配以下主题：

sensor/temperature
sensor/bedroom/1/temperature

井字符号（“#” U+0023）是用于匹配主题中任意层级的通配符。多层通配符表示它的父级和任意数量的子层级，在使用多层通配符时，它必须占据整个层级并且必须是主题的最后一个字符，例如：

# 有效，匹配所有主题
sensor/# 有效
sensor/bedroom# 无效（没有占据整个层级）
sensor/#/temperature 无效（不是主题最后一个字符）

如果客户端订阅主题 senser/#，它将会收到以下主题的消息：

sensor
sensor/temperature
sensor/1/temperature

以 $SYS/ 开头的主题为系统主题，系统主题主要用于获取 MQTT 服务器自身运行状态、消息统计、客户端上下线事件等数据。目前，MQTT 协议暂未明确规定 $SYS/ 主题标准，但大多数 MQTT 服务器都遵循该标准建议。

例如，EMQX 服务器支持通过以下主题获取集群状态。

通过案例理解

EMQX 还支持客户端上下线事件、收发流量、消息收发、系统监控等丰富的系统主题，用户可通过订阅 $SYS/# 主题获取所有系统主题消息。详细请见：EMQX 系统主题文档。

共享订阅是 MQTT 5.0 引入的新特性，用于在多个订阅者之间实现订阅的负载均衡，MQTT 5.0 规定的共享订阅主题以 $share 开头。

虽然 MQTT 协议在 5.0 版本才引入共享订阅，但是 EMQX 从 MQTT 3.1.1 版本开始就支持共享订阅。

下图中，3 个订阅者用共享订阅的方式订阅了同一个主题 $share/g/topic，其中topic 是它们订阅的真实主题名，而 $share/g/ 是共享订阅前缀（g/ 是群组名，可为任意 UTF-8 编码字符串）。

通过案例理解

另外，对于 MQTT 5.0 以下的版本，EMQX 还支持不带群组的共享订阅前缀 $queue，关于共享订阅的更多详情请查看 EMQX 共享订阅文档。

比如我们用传感器监测卧室、客厅以及厨房的温度、湿度和空气质量，可以设计以下几个主题：

接下来，可以通过订阅 myhome/bedroom/+ 主题获取卧室的温度、湿度及空气质量数据，订阅 myhome/+/temperature 主题获取三个房间的温度数据，订阅 myhome/# 获取所有的数据。

充电桩的上行主题格式为 ocpp/cp/$cid/notify/$action，下行主题格式为 ocpp/cp/$cid/reply/$action。

chat/user/$user_id/inbox一对一聊天：用户上线后订阅该收件箱主题，将能接收到好友发送给自己的消息。给好友回复消息时，只需要将该主题的 user_id 换为好友的的 id 即可。
chat/group/$group_id/inbox群聊：用户加群成功后，可订阅该主题获取对应群组的消息，回复群聊时直接给该主题发布消息即可。
req/user/$user_id/add添加好友：可向该主题发布添加好友的申请（user_id 为对方的 id）。
接收好友请求：用户可订阅该主题（user_id 为自己的 id）接收其他用户发起的好友请求。
resp/user/$user_id/add接收好友请求的回复：用户添加好友前，需订阅该主题接收请求结果（user_id 为自己的 id）。
回复好友申请：用户向该主题发送消息表明是否同意好友申请（user_id 为对方的 id）。
user/$user_id/state用户在线状态：用户可以订阅该主题获取好友的在线状态。