Python快速实现MQTT双向订阅发布

提要：本人在物联网开发中，需要使用MQTT技术，以此记录，也可让新手系统快速的入门应用。本文应用为双向订阅发布通信。

一、MQTT基础知识

MQTT简介、基础、认识有很多相关文章，本文不再赘述，但对于没有方向的同学，可以参考我的学习路线，推荐MQTT官网了解相关原理知识–MQTT官网，再看**官网推荐相关系列文章，即可使任何人都可以快速掌握MQTT，而无需阅读整个MQTT规范。它解释了MQTT概念的核心，其功能和其他基本信息。**
个人总结：

• MQTT是用于物联网（IoT）的oasis标准消息传递协议。
• 它被设计为一种非常轻量级的发布/订阅消息传送。
• MQTT中broker存储数据，转发数据，客户端和服务端是解耦的
• 订阅发布方通过主题匹配，broker进行消息转发，也可以解决层级关系，eg: myhome/底楼/客厅/温度
• 服务质量：级别0：尽力而为。级别1：至少一次。级别2：恰好一次。

二、准备条件

1. MQTT通过broker存储数据，转发数据，所以要启动一个broker软件，本人使用[EMQ X broker官网]

(https://www.emqx.cn/downloads#broker)，
1.1 找到对应系统，下载对应版本。比如Windows，以下以此为例

或者Ubuntu对应下图操作即可

1.2 将 emqx-windows-4.2.9.zip解压，本文解压至桌面C:\Users\Administrator\Desktop\emqx
1.3 在windows命令行，进入你解压的 emqx\bin 目录下

1.4 在emqx\bin目录下，输入启动服务命令 emqx.cmd start，查询端口是否正在监听netstat -ano | findstr "1883"，出现下图即成功

1.5 启动服务器后，可以使用网页查看相应状态，包括主题。发送的数据等，浏览器打开http://127.0.0.1:18083，使用默认管理账号admin/public即可登录查看，在设置里还能改成中文界面。

2.使用Python语言进行开发，需要安装依赖包pip install paho-mqtt

三、MQTT在Python代码快速实现

此代码为双向通信，即一端即为发布者又为订阅者，根据主题不同来区分。如果不需要双向通信，可以不写对应回调函数，以及对应推送或者订阅方法。
根据个人需求更改发布者数据：topic主题，订阅者订阅此主题，即可接到发布者发布的数据；sensor_data即为发送的数据，可以为任意格式，根据个人需求更改

 # 发布MQTT信息
        sensor_data = "ni hao ......from topic-demo"
        client.publish(topic="demo", payload=sensor_data, qos=2)

根据个人需求更改订阅者数据：topic主题，此为test主题，订阅者订阅此主题，即可接到发布者发布的数据；

# 订阅主题 实现双向通信中接收功能，qs质量等级为2
client.subscribe(("test", 2))

1. 一端代码

import paho.mqtt.client as mqtt
import time


# 当代理响应订阅请求时被调用。
def on_connect(client, userdata, flags, rc):
    if rc == 0:
        print("连接成功")
    print("Connected with result code " + str(rc))


# 当代理响应订阅请求时被调用
def on_subscribe(client, userdata, mid, granted_qos):
    print("Subscribed: " + str(mid) + " " + str(granted_qos))


# 当使用使用publish()发送的消息已经传输到代理时被调用。
def on_publish(client, obj, mid):
    print("OnPublish, mid: " + str(mid))


# 当收到关于客户订阅的主题的消息时调用。 message是一个描述所有消息参数的MQTTMessage。
def on_message(client, userdata, msg):
    print(msg.topic + " " + str(msg.payload))


# 当客户端有日志信息时调用
def on_log(client, obj, level, string):
    print("Log:" + string)


# 实例化
client = mqtt.Client()
# client.username_pw_set("admin", "password")
# 回调函数
client.on_connect = on_connect
client.on_subscribe = on_subscribe
client.on_message = on_message
client.on_log = on_log
# host为启动的broker地址 举例本机启动的ip 端口默认1883
client.connect(host="127.0.0.1", port=1883, keepalive=6000)  # 订阅频道
time.sleep(1)

# 多个主题采用此方式
# client.subscribe([("demo", 0), ("test", 2)])

# 订阅主题 实现双向通信中接收功能，qs质量等级为2
client.subscribe(("test", 2))
client.loop_start()

i = 0
while True:
    try:
        # 发布MQTT信息
        sensor_data = "ni hao ......from topic-demo"
        # 消息将会发送给代理，并随后从代理发送到订阅匹配主题的任何客户端。
        # publish(topic, payload=None, qos=0, retain=False)
        # topic:该消息发布的主题
        # payload:要发送的实际消息。如果没有给出，或设置为无，则将使用零长度消息。 传递int或float将导致有效负载转换为表示该数字的字符串。 如果你想发送一个真正的int / float，使用struct.pack（）来创建你需要的负载
        # qos:服务的质量级别 对于Qos级别为1和2的消息，这意味着已经完成了与代理的握手。 对于Qos级别为0的消息，这只意味着消息离开了客户端。
        # retain:如果设置为True，则该消息将被设置为该主题的“最后已知良好” / 保留的消息
        client.publish(topic="demo", payload=sensor_data, qos=2)
        time.sleep(5)
        # i += 1
    except KeyboardInterrupt:
        print("EXIT")
        # 这是网络循环的阻塞形式，直到客户端调用disconnect（）时才会返回。它会自动处理重新连接。
        client.disconnect()

2. 另一端代码

import paho.mqtt.client as mqtt
import time


# 当代理响应订阅请求时被调用。
def on_connect(client, userdata, flags, rc):
    if rc == 0:
        print("连接成功")
    print("Connected with result code " + str(rc))


# 当代理响应订阅请求时被调用
def on_subscribe(client, userdata, mid, granted_qos):
    print("Subscribed: " + str(mid) + " " + str(granted_qos))


# 当使用使用publish()发送的消息已经传输到代理时被调用。
def on_publish(client, obj, mid):
    print("OnPublish, mid: " + str(mid))


# 当收到关于客户订阅的主题的消息时调用。 message是一个描述所有消息参数的MQTTMessage。
def on_message(client, userdata, msg):
    print(msg.topic + " " + str(msg.payload))


# 当客户端有日志信息时调用
def on_log(client, obj, level, string):
    print("Log:" + string)


# 实例化
client = mqtt.Client()
# client.username_pw_set("admin", "password")
# 回调函数
client.on_connect = on_connect
client.on_subscribe = on_subscribe
client.on_message = on_message
client.on_log = on_log
# host为启动的broker地址 举例本机启动的ip 端口默认1883
client.connect(host="127.0.0.1", port=1883, keepalive=6000)  # 订阅频道
time.sleep(1)

# 多个主题采用此方式
# client.subscribe([("demo", 0), ("test", 2)])

# 订阅主题 实现双向通信中接收功能，qs质量等级为2
client.subscribe(("demo", 2))
client.loop_start()

i = 0
while True:
    try:
        # 发布MQTT信息
        sensor_data = "hello word......from topic-test"
        # 消息将会发送给代理，并随后从代理发送到订阅匹配主题的任何客户端。
        # publish(topic, payload=None, qos=0, retain=False)
        # topic:该消息发布的主题
        # payload:要发送的实际消息。如果没有给出，或设置为无，则将使用零长度消息。 传递int或float将导致有效负载转换为表示该数字的字符串。 如果你想发送一个真正的int / float，使用struct.pack（）来创建你需要的负载
        # qos:服务的质量级别 对于Qos级别为1和2的消息，这意味着已经完成了与代理的握手。 对于Qos级别为0的消息，这只意味着消息离开了客户端。
        # retain:如果设置为True，则该消息将被设置为该主题的“最后已知良好” / 保留的消息
        client.publish(topic="test", payload=sensor_data, qos=2)
        time.sleep(5)
        # i += 1
    except KeyboardInterrupt:
        print("EXIT")
        # 这是网络循环的阻塞形式，直到客户端调用disconnect（）时才会返回。它会自动处理重新连接。
        client.disconnect()

欢迎各位交流，如有错误，欢迎指正，figting！