MQTT 关键特性详解

MQTT 关键特性详解：保留消息 (Retain) 与遗嘱消息 (LWT)

前言：解决两个核心问题

在物联网（IoT）的世界里，我们经常遇到两个问题：

1. “现在是什么状态？” 当一个设备或 App 刚上线时，它如何能立刻知道它所关心的设备（比如一个灯、一个传感器）的当前状态，而不需要傻等下一次状态更新？

2. “它还活着吗？” 如果一个重要的设备因为断电或网络故障意外掉线了，我们如何能及时发现并通知其他系统？

MQTT 的“保留消息”和“遗嘱消息”正是为了优雅地解决这两个问题而设计的。

1. Retained Message (保留消息) - “会议室门口的状态牌”

想象一下，一个会议室门口挂着一个牌子，上面写着“使用中”或“空闲”。

• 普通消息：就像有人在会议室门口喊了一声：“现在里面有人了！”。如果你正好路过，就听到了。但如果你是后来的，你就错过了这条信息，只能看着紧闭的门干着急，不知道里面到底有没有人。

• 保留消息：就像每次会议室状态变化时，有人都会去更新门口那个状态牌。这个牌子会一直挂在那里。任何时候，任何人（新的订阅者）来到这个会议室门口，只要看一眼牌子，就能立刻知道当前的状态，无需等待下一次状态更新。

在 MQTT 中，这个“状态牌”就是 保留消息。

场景带入：会议室预定系统

• 主题 (Topic)：company/meeting_room/A101/status

• 发布者：一个控制面板，当有人预定或离开时，它会发布消息。

工作流程

1. 发布状态（带 Retain 标志）： 张三进入会议室，在控制面板上点击“开始会议”。面板立刻向主题 company/meeting_room/A101/status 发布一条消息，内容为 {"status": "In Use", "user": "张三"}，并且设置 Retain 标志位为 true。

   • Broker 的行为：Broker 收到这条消息后，除了把它发给当前所有订阅了该主题的客户端外，还会像拍照一样，把这条消息“钉”在 company/meeting_room/A101/status 这个主题上，作为这个主题的“最新快照”。

2. 新订阅者获取状态： 半小时后，李四打开公司的预定 App（一个新的客户端），想要查看 A101 会议室的状态。他的 App 一订阅 company/meeting_room/A101/status 这个主题。

   • Broker 的行为：Broker 发现有新订阅者，立刻检查这个主题上有没有“钉”着的消息快照。它发现有，于是立即将 {"status": "In Use", "user": "张三"} 这条保留消息发送给李四的 App。

3. 结果： 李四的 App 瞬间就显示出“使用中”，而不需要等待张三开完会或者下一个人来更新状态。

用途总结：保留消息非常适合用来发布那些“状态性”的信息，确保任何新的订阅者都能立即获得最新的状态。

2. Last Will and Testament (LWT, 遗嘱消息) - “紧急联系人便条”

你可以把“遗嘱消息”想象成你出远门前，在桌上给家人留的一张便条。你告诉家人（Broker）：“我每天都会报平安（正常心跳）。如果有一天我突然失联了（异常断开），没来得及跟你们说再见，那就把我桌上这张写着‘我出事了，速来！’的便条公之于众。”

• 正常断开 (Disconnect)：你旅行结束，正常回家了。你亲口告诉家人你回来了，那张便条自然也就没用了，被悄悄收了起来。

• 异常断开 (Unexpected Disconnect)：你中途失联了。家人发现联系不上你，就会把那张“遗嘱便条”拿出来，告诉所有关心你的人。

场景带入：会议室控制面板的在线状态

• 遗嘱主题：company/meeting_room/A101/connection_status

• 客户端：会议室的控制面板。

工作流程

1. 连接并设置“遗嘱”： 控制面板启动时，它向 Broker 发起连接请求。在这个请求里，它“藏”了一个遗嘱：

   • 遗嘱主题 (Will Topic): company/meeting_room/A101/connection_status

   • 遗嘱消息 (Will Message): OFFLINE

   • 遗嘱 QoS: 1 (确保遗嘱一定能被发布)

   • 遗嘱 Retain: true (让这个 OFFLINE 状态也成为一个“状态牌”)

2. 正常工作： 连接成功后，控制面板可以周期性地向 .../connection_status 主题发布 ONLINE 消息，表示自己工作正常。

3. 发生意外： 突然，清洁工不小心踢掉了电源插头，控制面板瞬间断电。它根本没机会告诉 Broker 它要“正常下线”了。

4. Broker 执行遗嘱： Broker 通过心跳机制发现控制面板失联了。它判定这是一次“异常断开”，于是立即执行之前设定好的遗嘱：将消息 OFFLINE 发布到 company/meeting_room/A101/connection_status 这个主题上。

5. 结果： 公司的IT运维系统（它一直订阅着所有设备的状态主题）立刻收到了这条 OFFLINE 消息，马上触发警报，通知管理员“A101会议室的控制面板掉线了，请立即检查！”。

用途总结：遗嘱消息是监控设备是否“健在”的完美机制，用于在设备异常离线时，由 Broker 主动发出通知。

总结对比

特性	Retained Message (保留消息)	Last Will and Testament (遗嘱消息)
谁发布？	客户端主动发布。	Broker 在客户端异常断开时代为发布。
何时发布？	在任何需要更新状态的时候。	仅在客户端异常断开连接时。
解决什么问题？	让新订阅者能立即获取最新状态。	让其他系统能及时发现设备异常掉线。
好搭档	遗嘱消息本身也可以被设置为保留消息，这样设备掉线的状态也能被后来的订阅者立即获取。