MQTT协议基本讲解(结合netty)

前提

这里主要讲一下MQTT的结构，另外结合netty来说下具体参数的设置问题。

MQTT结构

首先基本概念，结构包含三个部分，分别为：固定报文头（Fixed Header）、可变报文头（Variable Header）、有效负荷（payload）。
通俗的介绍下这三个部分：

可变报文头（Variable Header）

可有可无
主要包含协议名，协议版本，连接标志，心跳间隔时间，连接返回码，主题名、是否有遗嘱、是否有用户名密码等等，这个自己定义，其中协议版本号一定要写对，否则在netty中使用会报错的，另外就是主题名了，这就相当于mq中的路由键一样，根据需求来写。

有效负荷（payload）

可有可无
这个就是你实际要发送的消息内容了。

固定报文头（Fixed Header）

一定要有
很好理解，就是固定不变的几个字段，包括：消息类型（Message Type）、QoS级别标志（0，1，2）、Dup、Retain、Remaining Length。

消息类型（Message Type）

这个就不多说了参考 协议类型
在netty中表现：

QoS级别标志（0，1，2）

这个就是消息服务质量等级了，有三个级别，级别越高，消息越精准。
Qos 0：最多分发一次，消息的传递完全依赖底层的TCP/IP网络，协议里没有定义应答和重试。消息只会到达服务端一次，要么就没到达。

Qos 1：至少分发一次、服务器的消息接收由PUBACK消息进行确认，如果通信链路或设备异常，或指定时间内没有收到确认消息，发送端会重发这条在消息头中设置了Dup位的消息。

Qos 2：只分发一次。最高级别的消息传递，消息丢失和重复都是不可接受的，使用这个服务质量等级会有额外的开销。

Dup、Retain

• Dup 就是一个标志，0或false、1或true，在qos大于0的情况下还需要设置MessageId。
  默认为0，只占用一个字节，表示第一次发送，如果设置为1，表示当前消息先前已经被传送过，需要在下面的变长头部里多加MessageId,并需要回复确认，保证消息传输完成，但不能用于检测消息重复发送。
  简单理解就是，假如A给B发送很多条消息，B收到之后要告诉A我收到了某一条消息，那么区分消息是哪一条，就需要用到唯一的MessageId，同时确认的时候将Dup设置为1发送回去即可。

• Retain 代表是否需要缓存消息。
  1：表示发送的消息需要一直持久保存（不受服务器重启影响），不但要发送给当前的订阅者，并且以后新来的订阅了此Topic name的订阅者会马上得到推送。
  0：仅仅为当前订阅者推送此消息。
  假如服务器收到一个空消息体(zero-length payload)、RETAIN = 1、已存在Topic name的PUBLISH消息，服务器可以删除掉对应的已被持久化的PUBLISH消息。

  简单说就是：消息是否要存储，同时是否需要发送给新订阅的客户端。

Remaining Length

这个是剩余长度。
剩余长度=可变报头长度+payload长度。
可变报头长度=主题名长度+标识符长度（固定为 2）。
payload长度=实际消息内容的字节长度。
举个例子：发送一个字符串消息“1234”并且主题名为“test”，那么剩余长度应该就等于4+4+2=10.
对于netty来说，直接将对象转成json字符串，然后转成byte数组获取长度，当然在使用netty的时候，我们可以直接把这个值设置为0，然后netty提供的mqtt的编码器会自动为我们计算这个剩余长度并且赋值，很方便，测试过，很准确。

当然如果我们没用netty，使用原生的MQTT，那么这个长度的计算和赋值方法就需要我们自己来算了。
那么请参考这里：MQTT协议-CONNECT报文剩余长度计算
简单来说，这就是人为设置的表示长度的规则，
先说个概念，再去看上边的文章，更好理解，剩余长度最多占用四个字节，每个字节有八位bit，这八位放的是二进制数，其中八位中前七位表示实际的数，最后一位代表是否还有值，这么说吧，假如一个字节全部取最大值1，那么前七位都是1的二进制是多少呢？

127，但如果实际长度是128怎么办，那么一个字节就没办法表示了，那就把最后一位（前七位代表实际数字）改成1，然后再增加一个字节来表示，以此类推，如果第二个字节还无法表示这个数，那就继续往下，但是最多四个字节。