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Spring Boot 集成 MQTT 实现消息发布与订阅

news 2025/11/4 10:02:30

一、MQTT 是什么？

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）是一种 轻量级发布/订阅消息传输协议，广泛用于 物联网（IoT）设备通信。它基于 TCP/IP 协议，具有以下特点：

📦 轻量级，网络带宽占用低
🔁 支持自动重连与消息重发
🔔 支持 QoS（服务质量等级）保证消息可靠性
📡 典型应用场景：智能家居、工业监控、电力系统、设备遥测等

项目Demo源码
GitHub: https://github.com/lpsqq1944900433/mqtt-demo/

Gitee: https://gitee.com/QQ1944900433/mqtt-demo

在本文中，我们将基于 Spring Boot + Eclipse Paho 客户端，实现一个最小可运行的 MQTT 消息发布与订阅系统。

二、项目结构概览

项目结构如下：

mqtt-demo├─ com.lps.mqttdemo│   ├─ config│   │   └─ MqttConfig.java           # MQTT连接配置类│   ├─ publisher│   │   └─ Publisher.java            # MQTT消息发布者│   ├─ subscriber│   │   └─ Subscriber.java           # MQTT消息订阅者│   └─ MqttDemoApplication.java      # 启动类└─ resources└─ application.yml               # 配置文件

依赖引入：

        <dependency><groupId>org.eclipse.paho</groupId><artifactId>org.eclipse.paho.client.mqttv3</artifactId><version>1.2.5</version></dependency>

三、配置文件（application.yml）

# MQTT 配置
mqtt:# MQTT Broker 地址broker-url: tcp://192.168.88.178:1883# 客户端 IDclient-id: mqtt-demo-client# 订阅的主题topic: lps-test-topic# 默认 QoS 等级（0: 最多一次, 1: 至少一次, 2: 仅一次）default-qos: 1# 连接超时时间（秒）connection-timeout: 30# 保持连接间隔（秒）keep-alive-interval: 60# 是否自动重连automatic-reconnect: true# 是否清除会话clean-session: true# Spring Boot 应用配置
spring:application:name: mqtt-demo# 服务器端口
server:port: 8080

💡 建议：

如果你的 MQTT Broker 是 EMQX 或 Mosquitto，可以用 tcp://127.0.0.1:1883 进行测试。
在生产环境中建议启用 SSL（ssl://broker地址:8883）。

四、MqttConfig 配置类详解

package com.lps.mqttdemo.config;import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttClient;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttConnectOptions;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttException;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;/*** MQTT 配置类* 用于配置 MQTT 客户端连接参数*/
@Configuration
public class MqttConfig {@Value("${mqtt.broker-url}")private String brokerUrl;@Value("${mqtt.client-id}")private String clientId;@Value("${mqtt.connection-timeout}")private int connectionTimeout;@Value("${mqtt.keep-alive-interval}")private int keepAliveInterval;@Value("${mqtt.automatic-reconnect}")private boolean automaticReconnect;@Value("${mqtt.clean-session}")private boolean cleanSession;/*** 创建 MQTT 连接选项*/@Beanpublic MqttConnectOptions mqttConnectOptions() {MqttConnectOptions options = new MqttConnectOptions();options.setServerURIs(new String[]{brokerUrl});options.setConnectionTimeout(connectionTimeout);options.setKeepAliveInterval(keepAliveInterval);options.setAutomaticReconnect(automaticReconnect);options.setCleanSession(cleanSession);return options;}/*** 创建 MQTT 客户端（用于发布消息）*/@Beanpublic MqttClient mqttClient(MqttConnectOptions mqttConnectOptions) throws MqttException {MqttClient client = new MqttClient(brokerUrl, clientId + "-publisher");client.connect(mqttConnectOptions);return client;}/*** 创建订阅端 MQTT 客户端*/@Bean(name = "subscriberMqttClient")public MqttClient subscriberMqttClient(MqttConnectOptions mqttConnectOptions) throws MqttException {MqttClient client = new MqttClient(brokerUrl, clientId + "-subscriber");client.connect(mqttConnectOptions);return client;}
}

🧩 说明：

使用 @Bean 管理两个独立的 MQTT 客户端：发布端和订阅端；
MqttConnectOptions 用于配置连接参数；
支持自动重连、保活机制，保证长连接稳定。

五、Subscriber（订阅者）

package com.lps.mqttdemo.subscriber;import jakarta.annotation.PostConstruct;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.*;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Qualifier;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.stereotype.Component;/*** MQTT 消息订阅者* 在应用启动时自动订阅指定主题并接收消息*/
@Component
public class Subscriber {@Autowired@Qualifier("subscriberMqttClient")private MqttClient mqttClient;@Value("${mqtt.topic}")private String topic;@Value("${mqtt.default-qos}")private int qos;/*** 应用启动后自动订阅主题*/@PostConstructpublic void subscribe() {try {// 设置回调处理器mqttClient.setCallback(new MqttCallback() {@Overridepublic void connectionLost(Throwable cause) {System.out.println("MQTT 连接丢失: " + cause.getMessage());// 自动重连由配置处理}@Overridepublic void messageArrived(String topic, MqttMessage message) throws Exception {String payload = new String(message.getPayload());System.out.println("========================================");System.out.println("收到 MQTT 消息:");System.out.println("主题: " + topic);System.out.println("QoS: " + message.getQos());System.out.println("消息内容: " + payload);System.out.println("消息ID: " + message.getId());System.out.println("是否保留消息: " + message.isRetained());System.out.println("========================================");}@Overridepublic void deliveryComplete(IMqttDeliveryToken token) {// 发布完成回调（订阅者不需要实现）}});// 订阅主题mqttClient.subscribe(topic, qos);System.out.println("成功订阅主题: " + topic + "，QoS: " + qos);} catch (MqttException e) {System.err.println("订阅主题失败: " + e.getMessage());e.printStackTrace();}}
}

✅ 逻辑说明：

使用 @PostConstruct 实现应用启动后自动订阅；
实现 MqttCallback 接口监听消息；
当消息到达时打印详细信息；
可在此扩展业务逻辑（如存入数据库、转发到消息队列）。

六、Publisher（发布者）

package com.lps.mqttdemo.publisher;import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttClient;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttException;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttMessage;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.http.ResponseEntity;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;import java.nio.charset.StandardCharsets;/*** MQTT 消息发布者* 提供 REST 接口用于发布 MQTT 消息*/
@RestController
@RequestMapping("/publish")
public class Publisher {@Autowiredprivate MqttClient mqttClient;@Value("${mqtt.topic}")private String defaultTopic;@Value("${mqtt.default-qos}")private int defaultQos;/*** 发布消息到默认主题** @param message 要发布的消息内容* @return 发布结果*/@PostMappingpublic ResponseEntity<String> publishMessage(@RequestParam String message) {return publishMessage(defaultTopic, message, defaultQos);}/*** 发布消息到指定主题** @param topic   主题名称* @param message 消息内容* @param qos     QoS 等级（0, 1, 2）* @return 发布结果*/@PostMapping("/{topic}")public ResponseEntity<String> publishToTopic(@PathVariable String topic,@RequestParam String message,@RequestParam(required = false, defaultValue = "1") int qos) {return publishMessage(topic, message, qos);}/*** 发布消息的核心方法** @param topic   主题* @param message 消息内容* @param qos     QoS 等级* @return 发布结果*/private ResponseEntity<String> publishMessage(String topic, String message, int qos) {try {// 确保客户端已连接if (!mqttClient.isConnected()) {mqttClient.reconnect();}// 创建 MQTT 消息MqttMessage mqttMessage = new MqttMessage(message.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));mqttMessage.setQos(qos);mqttMessage.setRetained(false);// 发布消息mqttClient.publish(topic, mqttMessage);return ResponseEntity.ok(String.format("消息已成功发布到主题 [%s]，QoS: %d，内容: %s", topic, qos, message));} catch (MqttException e) {return ResponseEntity.status(500).body("发布消息失败: " + e.getMessage());}}
}

🌍 接口测试：

1️⃣ 发布默认主题消息

curl -X POST "http://localhost:8080/publish?message=hello_mqtt"

2️⃣ 发布自定义主题消息

curl -X POST "http://localhost:8080/publish/myTopic?message=test_msg&qos=1"

控制台输出示例：

成功订阅主题: lps-test-topic，QoS: 1 ========== 收到MQTT消息 ========== 主题: lps-test-topic QoS: 1 内容: hello_mqtt ================================

七、常见问题与优化建议

🧠 1. 客户端断开重连问题

如果 Broker 重启或网络异常，isConnected() 检查 + reconnect() 是基本方案。
更优的方案是：

使用 Paho 的 MqttAsyncClient
或者使用 Spring Integration MQTT 框架管理连接状态

🧠 2. 多主题订阅

mqttClient.subscribe(new String[]{"topic1", "topic2"}, new int[]{1, 1});

🧠 3. QoS 说明

等级	含义	场景
0	最多一次（不保证送达）	传感器实时数据
1	至少一次（可能重复）	一般消息
2	仅一次（最可靠）	控制指令、金融场景

🧠 4. 提升健壮性建议