SpringBoot +RabbitMQ 做智能家居

SpringBoot +RabbitMQ 做智能家居

现在互联网在慢慢从数字化转向智能化，今天就介绍下智能设备连接这块使用springboot + rabbitmq 搭建物联网（IOT）平台

可能大家会有个疑问，rabbitmq 不是消息队列吗？怎么又能做智能硬件了？
其实rabbitmq有两种协议，我们平时接触的消息队列是用的AMQP协议，而用在智能硬件中的是MQTT协议。

1.MQTT协议
MQTT 全称(Message Queue Telemetry Transport)：一种基于发布/订阅（publish/subscribe）模式的轻量级通讯协议，通过订阅相应的主题来获取消息，是物联网（Internet of Thing）中的一个标准传输协议。

该协议将消息的发布者（publisher）与订阅者（subscriber）进行分离，因此可以在不可靠的网络环境中，为远程连接的设备提供可靠的消息服务，使用方式与传统的MQ有点类似。

TCP协议位于传输层，MQTT 协议位于应用层，MQTT 协议构建于TCP/IP协议上，也就是说只要支持TCP/IP协议栈的地方，都可以使用MQTT协议。

2.为什么要用 MQTT协议？
MQTT协议为什么在物联网（IOT）中如此受偏爱？而不是其它协议，比如我们更为熟悉的 HTTP协议呢？

1)首先HTTP协议它是一种同步协议，客户端请求后需要等待服务器的响应。而在物联网（IOT）环境中，设备会很受制于环境的影响，比如带宽低、网络延迟高、网络通信不稳定等，显然异步消息协议更为适合IOT应用程序

2)HTTP是单向的，如果要获取消息客户端必须发起连接，而在物联网（IOT）应用程序中，设备或传感器往往都是客户端，这意味着它们无法被动地接收来自网络的命令。

3)通常需要将一条命令或者消息，发送到网络上的所有设备上。HTTP要实现这样的功能不但很困难，而且成本极高。

3.MQTT协议介绍
前边说过MQTT是一种轻量级的协议，它只专注于发消息， 所以此协议的结构也非常简单。

1)MQTT数据包
在MQTT协议中，一个MQTT数据包由：固定头（Fixed header）、 可变头（Variable header）、 消息体（payload）三部分构成。

固定头（Fixed header），所有数据包中都有固定头，包含数据包类型及数据包的分组标识。
可变头（Variable header），部分数据包类型中有可变头。
内容消息体（Payload），存在于部分数据包类，是客户端收到的具体消息内容。

这里我们介绍下内容消息体
消息体payload只存在于CONNECT、PUBLISH、SUBSCRIBE、SUBACK、UNSUBSCRIBE这几种类型的消息：

CONNECT：包含客户端的ClientId、订阅的Topic、Message以及用户名和密码。
PUBLISH：向对应主题发送消息。
SUBSCRIBE：要订阅的主题以及QoS。
SUBACK：服务器对于SUBSCRIBE所申请的主题及QoS进行确认和回复。
UNSUBSCRIBE：取消要订阅的主题。

2)消息质量（QoS ）
消息质量（Quality of Service），即消息的发送质量，发布者（publisher）和订阅者（subscriber）都可以指定qos等级，有QoS 0、QoS 1、QoS 2三个等级。
下边分别说明一下这三个等级的区别。

Qos 0：At most once（至多一次）只发送一次消息，不保证消息是否成功送达，没有确认机制，消息可能会丢失或重复。

Qos 1：At least once（至少一次），相对于QoS 0而言Qos 1增加了ack确认机制，发送者（publisher）推送消息到MQTT代理（broker）时，两者自身都会先持久化消息，只有当publisher 或者 Broker分别收到 PUBACK确认时，才会删除自身持久化的消息，否则就会重发。

但有个问题，尽管我们可以通过确认来保证一定收到客户端 或 服务器的message，可我们却不能保证仅收到一次message，也就是当客户端publisher没收到Broker的puback或者 Broker没有收到subscriber的puback，那么就会一直重发。

Qos 2：Exactly once（只有一次），相对于QoS 1，QoS 2升级实现了仅接受一次message，publisher 和 broker 同样对消息进行持久化，其中 publisher 缓存了message和 对应的msgID，而 broker 缓存了 msgID，可以保证消息不重复，由于又增加了一个confirm 机制，整个流程变得复杂很多。

3)LWT（最后遗嘱）
LWT 全称为 Last Will and Testament，其实遗嘱是一个由客户端预先定义好的主题和对应消息，附加在CONNECT的数据包中，包括遗愿主题、遗愿 QoS、遗愿消息等。

当MQTT代理 Broker 检测到有客户端client非正常断开连接时，再由服务器主动发布此消息，然后相关的订阅者会收到消息。

举个例子：聊天室中所有人都订阅一个叫talk的主题 ，但小南由于网络抖动突然断开了链接，这时聊天室中所有订阅主题 talk的客户端都会收到一个 “小南离开聊天室” 的遗愿消息。

遗嘱的相关参数：

Will Flag：是否使用 LWT，1 开启
Will Topic：遗愿主题名，不可使用通配符
Will Qos：发布遗愿消息时使用的 QoS
Will Retain：遗愿消息的 Retain 标识
Will Message：遗愿消息内容

那客户端Client 有哪些场景是非正常断开连接呢？

Broker 检测到底层的 I/O 异常；
客户端 未能在心跳 Keep Alive 的间隔内和 Broker 进行消息交互；
客户端 在关闭底层 TCP 连接前没有发送 DISCONNECT 数据包；
客户端 发送错误格式的数据包到 Broker，导致关闭和客户端的连接等。

注：当客户端通过发布 DISCONNECT 数据包断开连接时，属于正常断开连接，并不会触发 LWT 的机制，与此同时Broker 还会丢弃掉当前客户端在连接时指定的相关 LWT 参数。

4.MQTT协议应用场景
MQTT协议广泛应用于物联网、移动互联网、智能硬件、车联网、电力能源等领域。使用的场景也是非常非常多，下边列举一些：

物联网M2M通信，物联网大数据采集
Android消息推送，WEB消息推送
移动即时消息，例如Facebook Messenger
智能硬件、智能家具、智能电器
车联网通信，电动车站桩采集
智慧城市、远程医疗、远程教育
电力、石油与能源等行业市场

关于mqtt这一块就先讲到这，后期贴上代码连接，可以的话录个视频，这里补充一个下载链接也就是我们的测试工具mqttbox，等同于硬件设备

http://workswithweb.com/mqttbox.html

希望对大家有所帮助，欢迎评论与关注，谢谢！