Qt MQTT 概述

Qt MQTT 可帮助您创建能够通过 MQ 遥测传输（MQTT）协议进行通信的应用程序和设备。它完全符合 MQTT 协议规范。

发布与订阅

MQTT是一种基于发布与订阅模型运行的机器间连接协议。 MQTT 客户端是指使用 MQTT 与 MQTT 服务器（也称为代理）建立网络连接的程序或设备。建立连接后，客户端即可向代理发送消息。其他客户端可以订阅该客户端发送的特定主题的通知。

例如，如果客户端 2订阅了主题 A 的消息，当客户端 1在该主题上发送消息时，它将收到通知。如果客户端 3同时订阅了主题 A和主题 B，它将收到关于这两个主题的消息通知。

Qt MQTT 是一种不包含代理的客户端解决方案。它特别适用于开发嵌入式设备的遥测应用程序。此外，Qt MQTT 没有外部依赖项，因此实现的客户端可在所有受支持的 Qt 平台上运行。

主题

主题以分层树结构存储。该标准未指定树结构的设计方式，也未提供预定义的层次集。您可以根据项目需求自由设计层次结构。以下是一个主题层次结构的示例，其中“active”表示所有活动传感器，而“house”和“garage”则是单个传感器：

sensors/active
sensors/house/temperature
sensors/house/bedroom/light
sensors/house/livingroom/light
sensors/garage/temperature
sensors/garage/light

使用通配符订阅主题

客户端订阅主题时，可以使用井号（#）和加号（+）作为通配符。井号表示客户端希望接收该主题及其子主题上的所有消息通知。例如，如果客户端订阅sensors/house/#，它将接收有关house传感器的一切消息。

加号表示在查找匹配的子主题时，可以跳过树上的某个分支。例如，如果客户端订阅sensors/+/temperature，它将接收所有与温度相关的消息，无论这些消息是由哪个传感器发送的。 您可以使用多个加号来跳过多个分支。例如，订阅house/+/+/temperature即可接收某栋房屋中所有公寓内所有房间的温度相关消息。

共享订阅

共享订阅描述了一组订阅同一主题过滤器的订阅者。并非所有订阅者都会收到消息，而是仅有一位订阅者收到该消息。这使得在多个客户端之间实现负载均衡成为可能。共享订阅的格式如下：

$share/{sharename}/{topicfilter}

例如，如果客户端 1和客户端 2需要共享对主题sensors/house/temperature 的订阅，则应订阅的主题过滤器为：

$share/poolAB/sensors/house/temperature

服务器分发消息的顺序未作规定。这取决于具体服务器的实现。

要确定服务器是否支持共享订阅，请参阅QMqttServerConnectionProperties::sharedSubscriptionSupported()。

主题别名

将主题组织成树状结构有助于分离数据通道并提供信息的逻辑顺序。然而，这可能会导致在发布消息时使用非常长的主题名称，从而增加每条消息的大小。

MQTT 5.0 协议版本引入了主题别名来规避这一问题。发送的不再是主题字符串，而是一个整数值。为了在客户端和服务器之间建立初始映射，消息中必须同时包含主题字符串和别名。此后，仅使用该 ID 并配合空主题进行通信。

该映射关系可随时通过将主题别名与另一个主题字符串关联来更改。请注意，此映射关系并不一定适用于其他连接，例如从服务器到其他客户端的连接。每个连接都需要手动建立此映射关系。

Qt MQTT 提供了一种自动机制，有助于降低数据传输速率。QMqttClient 建立连接后，会存储服务器支持的主题别名信息。随后，主题别名将按照消息发布的顺序依次使用，直到所有可用别名均被占用。用户始终可以通过在发布时调用QMqttPublishProperties::setTopicAlias()来修改此映射。

当QMqttClient 订阅某个主题时，服务器也可根据客户端设置的QMqttConnectionProperties::maximumTopicAlias() 值使用主题别名。客户端会自动映射主题别名，并透明地将包含完整主题字符串的消息转发给用户。

安全性

客户端与消息代理之间的连接通过内置的身份验证系统进行保护，该系统使用用户名和密码。消息在传输层通过 SSL/TLS 进行加密。加密 MQTT 消息的标准端口号为 8883。

服务质量

定义了以下消息服务质量（QoS）级别：

• 至多一次（0）表示消息将根据运行环境的尽最大努力原则进行投递，因此可能会发生消息丢失。例如，该级别可用于环境传感器数据，因为单个读数丢失并不重要，因为下一个读数很快就会发布。
• 至少一次（1）意味着消息保证送达，但可能会出现重复。
• “恰好一次”（2）表示消息保证仅到达一次。例如，计费系统可采用此级别，因为消息重复或丢失可能导致计费错误。

遗嘱消息

遗嘱消息（Will Message），也称为遗嘱（testament），是由客户端发送并存储在消息代理位置的消息。如果客户端与消息代理之间的连接以意外方式中断，遗嘱消息将被转发给“遗嘱主题”（Will Topic）的任何订阅者。

遗嘱消息必须在连接阶段指定。因此，在调用QMqttClient::connectToHost()或QMqttClient::connectToHostEncrypted()之前，必须设置遗嘱消息。遗嘱消息具有常规消息的所有属性，以及遗嘱主题、QoS级别、保留标志和消息负载。

如果客户端通过调用QMqttClient::disconnectFromHost() 以常规方式与消息代理断开连接，消息代理将丢弃该 Will 消息。如有需要，客户端有责任在断开连接前发送所有必需的消息。

保留消息

保留消息存储在消息代理端。当后续客户端连接时，将收到此类消息。一个典型的用例是将发布者的当前健康状态存储在保留消息中。订阅者将立即收到有关该状态的消息。

消息代理仅能存储指定主题的最后一条保留消息。如果客户端发布了一条 QoS 级别为零的保留消息，则消息代理中该主题的任何先前保留消息都必须被丢弃。消息代理应存储最后一条消息，但也可能将其丢弃。这取决于消息代理的实现方式。