iOS MQTT 协议应用

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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iOS MQTT 协议应用相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

物联网(Internet of Things,IoT)最近曝光率越来越高。虽然HTTP是网页的事实标准,不过机器之间(Machine-to-Machine,M2M)的大规模沟通需要不同的模式:之前的请求/回答(Request/Response)模式不再合适,取而代之的是发布/订阅(Publish/Subscribe)模式。这就是轻量级、可扩展的MQTT(Message Queuing Telemetry Transport)可以施展拳脚的舞台。

MQTT简介

MQTT是基于二进制消息的发布/订阅编程模式的消息协议,最早由IBM提出的,如今已经成为OASIS规范。由于规范很简单,非常适合需要低功耗和网络带宽有限的IoT场景,比如:

  • 遥感数据
  • 汽车
  • 智能家居
  • 智慧城市
  • 医疗医护

由于物联网的环境是非常特别的,所以MQTT遵循以下设计原则:

  1. 精简,不添加可有可无的功能。
  2. 发布/订阅(Pub/Sub)模式,方便消息在传感器之间传递。
  3. 允许用户动态创建主题,零运维成本。
  4. 把传输量降到最低以提高传输效率。
  5. 把低带宽、高延迟、不稳定的网络等因素考虑在内。
  6. 支持连续的会话控制。
  7. 理解客户端计算能力可能很低。
  8. 提供服务质量管理。
  9. 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。

运用MQTT协议,设备可以很方便地连接到物联网云服务,管理设备并处理数据,最后应用到各种业务场景,如下图所示:

发布/订阅模式

与请求/回答这种同步模式不同,发布/定义模式解耦了发布消息的客户(发布者)与订阅消息的客户(订阅者)之间的关系,这意味着发布者和订阅者之间并不需要直接建立联系。打个比方,你打电话给朋友,一直要等到朋友接电话了才能够开始交流,是一个典型的同步请求/回答的场景;而给一个好友邮件列表发电子邮件就不一样,你发好电子邮件该干嘛干嘛,好友们到有空了去查看邮件就是了,是一个典型的异步发布/订阅的场景。

熟悉编程的同学一定非常熟悉这种设计模式了,因为它带来了这些好处:
  • 发布者与订阅者不比了解彼此,只要认识同一个消息代理即可。
  • 发布者和订阅者不需要交互,发布者无需等待订阅者确认而导致锁定。
  • 发布者和订阅者不需要同时在线,可以自由选择时间来消费消息。

主题

MQTT是通过主题对消息进行分类的,本质上就是一个UTF-8的字符串,不过可以通过反斜杠表示多个层级关系。主题并不需要创建,直接使用就是了。

主题还可以通过通配符进行过滤。其中,+可以过滤一个层级,而*只能出现在主题最后表示过滤任意级别的层级。举个例子:
  • building-b/floor-5:代表B楼5层的设备。
  • +/floor-5:代表任何一个楼的5层的设备。
  • building-b/*:代表B楼所有的设备。

注意,MQTT允许使用通配符订阅主题,但是并不允许使用通配符广播。

服务质量

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:

  • 级别0:尽力而为。消息发送者会想尽办法发送消息,但是遇到意外并不会重试。
  • 级别1:至少一次。消息接收者如果没有知会或者知会本身丢失,消息发送者会再次发送以保证消息接收者至少会收到一次,当然可能造成重复消息。
  • 级别2:恰好一次。保证这种语义肯待会减少并发或者增加延时,不过丢失或者重复消息是不可接受的时候,级别2是最合适的。

服务质量是个老话题了。级别2所提供的不重不丢很多情况下是最理想的,不过往返多次的确认一定对并发和延迟带来影响。级别1提供的至少一次语义在日志处理这种场景下是完全OK的,所以像Kafka这类的系统利用这一特点减少确认从而大大提高了并发。级别0适合鸡肋数据场景,食之无味弃之可惜,就这么着吧。

消息类型

MQTT拥有14种不同的消息类型:

  1. CONNECT:客户端连接到MQTT代理
  2. CONNACK:连接确认
  3. PUBLISH:新发布消息
  4. PUBACK:新发布消息确认,是QoS 1给PUBLISH消息的回复
  5. PUBREC:QoS 2消息流的第一部分,表示消息发布已记录
  6. PUBREL:QoS 2消息流的第二部分,表示消息发布已释放
  7. PUBCOMP:QoS 2消息流的第三部分,表示消息发布完成
  8. SUBSCRIBE:客户端订阅某个主题
  9. SUBACK:对于SUBSCRIBE消息的确认
  10. UNSUBSCRIBE:客户端终止订阅的消息
  11. UNSUBACK:对于UNSUBSCRIBE消息的确认
  12. PINGREQ:心跳
  13. PINGRESP:确认心跳
  14. DISCONNECT:客户端终止连接前优雅地通知MQTT代理

示例代码

//
//  ViewController.m
//  mqttkit_demo
//
//  Created by 张闯 on 17/5/15.
//  Copyright © 2017年 张闯. All rights reserved.
//

#import "ViewController.h"
#import <MQTTKit.h>

static NSString *const kClientId  = @"189XXXX3425";
static NSString *const kTopicS    = @"/MQTTKit/example/send";
static NSString *const kTopicR    = @"/MQTTKit/example/receive";

@interface ViewController ()

@property (weak, nonatomic  ) IBOutlet UITextField  *messageText;
@property (weak, nonatomic  ) IBOutlet UILabel      *sendMessageLabel;
@property (weak, nonatomic  ) IBOutlet UILabel      *receivedMessageLabel;
@property (nonatomic, strong) MQTTClient 	    *client;

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad 
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
    
    self.client = [[MQTTClient alloc] initWithClientId:kClientId];
    
    __weak typeof(self) WeakSelf = self;
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^
        
        //链接到服务器
        [WeakSelf.client connectToHost:@"mq.xxxxxxxx.top"
                     completionHandler:^(MQTTConnectionReturnCode code) 
                         
                         NSLog(@"connectionReturnCode: ____%ld", code);
                         __strong typeof(self) StrongSelf = self;
                         if (code == ConnectionAccepted) 
                             //订阅主题
                             [StrongSelf.client subscribe:kTopicS
                                    withCompletionHandler:nil];
                             [StrongSelf.client subscribe:kTopicR
                                    withCompletionHandler:nil];
                             
                         
                     ];
        
        //监听接收数据
        [WeakSelf.client setMessageHandler:^(MQTTMessage *message) 
            NSString *text = message.payloadString;
            __strong typeof(self) StrongSelf = self;
            
            if ([message.topic isEqualToString:kTopicR]) 
                dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^
                    //接收到消息,更新界面时需要切换回主线程
                    StrongSelf.receivedMessageLabel.text = text;
                    NSLog(@"received message %@", text);
                );
            
        ];
    );
    
    //断开重连
    [self.client disconnectWithCompletionHandler:^(NSUInteger code) 
        NSLog(@"MQTT client is disconnected");
        [self.client reconnect];
    ];



- (IBAction)send:(id)sender 
    
    //发送消息
    [self.client publishString:self.messageText.text
                       toTopic:kTopicS
                       withQos:AtMostOnce
                        retain:NO
             completionHandler:^(int mid) 
                 NSLog(@"message has been delivered");
                 self.sendMessageLabel.text = self.messageText.text;
             ];
    


- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event 
    [self.view endEditing:YES];



- (void)didReceiveMemoryWarning 
    [super didReceiveMemoryWarning];
    // Dispose of any resources that can be recreated.



@end

target 'mqttkit_demo' do

pod 'MQTTKit'

end






其他参考资料:

http://blog.shiqichan.com/introducing-mqtt/

http://www.jianshu.com/p/19765f425259

以上是关于iOS MQTT 协议应用的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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