Spring Boot之基于Spring Integration 实现MQTT客户端简单订阅发布功能

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发布于 2019-12-23 11:03:45

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1 简介

Spring Integration 提供入站(inbound)和出站(outbound)通道适配器，以支持MQTT消息协议。使用这两适配器，需要加入依赖：

<!-- Maven -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.integration</groupId>
    <artifactId>spring-integration-mqtt</artifactId>
    <version>5.2.1.RELEASE</version>
</dependency>

// Gradle
compile "org.springframework.integration:spring-integration-mqtt:5.2.1.RELEASE"

当前的MQTT Integration实现使用的是Eclipse Paho MQTT客户端库。两个适配器的配置都是使用DefaultMqttPahoClientFactory实现的。有关配置选项的更多信息，请参阅Eclipse Paho MQTT文档定义。

建议配置MqttConnectOptions对象并将其注入工厂(factory)，而不是在工厂本身里设置（不推荐使用）MQTT连接选项。

2 Inbound（消息驱动）通道适配器

入站通道适配器由MqttPahoMessageDrivenChannelAdapter实现。常用的配置项有：

客户端ID
MQTT Broker URL
待订阅的主题列表
带订阅的主题QoS值列表
MqttMessageConverter（可选）。默认情况下，默认的DefaultPaHomeMessageConverter生成一条带有字符串有效负载的消息，其头部内容如下：
- mqtt_topic: 接收消息的主题
- mqtt_duplicate: 如果消息是重复的，则为true
- mqtt_qos: 服务质量，你可以将DefaultPahoMessageConverter声明为<bean />并将payloadAsBytes属性设置为true，从而将DefaultPahoMessageConverter返回有效负载中的原始byte[]
客户端工厂
发送超时。仅当通道可能阻塞（例如当前已满的有界队列通道）时才适用。
错误通道。下游异常将以错误消息的形式发送到此通道（如果提供）。有效负载是包含失败消息和原因的MessagingException。
恢复间隔。它控制适配器在发生故障后尝试重新连接的时间间隔。默认为10000毫秒（10秒）。

从Spring 4.1版开始，可以省略URL。相反，你可以在DefaultMqttPahoClientFactory的server URIs属性中提供服务器uri。例如，这样做允许连接到高可用（HA）集群。

从Spring 4.2.2开始，当适配器成功订阅到主题了，MqttSubscribedEvent事件就会被触发。当连接失败或者订阅失败，MqttConnectionFailedEvent事件会被触发。这两个事件都能够被一个Bean通过实现ApplicationListener而接收到。另外，名为recoveryInterval的新属性控制适配器在失败后尝试重新连接的时间间隔。默认为10000毫秒（10秒）。

@Component
public class MQTTSubscribedListener implements ApplicationListener<MqttSubscribedEvent> {
    private static final Logger LOGGER = LogManager.getLogger(MQTTSubscribedListener.class);

    @Override
    public void onApplicationEvent(MqttSubscribedEvent event) {
        LOGGER.debug("Subscribed Success: " + event.getMessage());
    }
}

在版本Spring 4.2.3之前，当适配器停止时，客户端总是取消订阅。这是不正确的，因为如果客户端QOS大于0，我们需要保持订阅处于活动状态，以便在下次启动时传递适配器停止时到达的消息。这还需要将客户机工厂上的cleanSession属性设置为false。默认为true。从4.2.3版开始，如果cleanSession属性为false，则适配器不会取消订阅（默认情况下），这个默认行为可以通过在工厂上设置consumerCloseAction属性来重写此行为。它可以有以下值：UNSUBSCRIBE_ALWAYS、UNSUBSCRIBE_NEVER和UNSUBSCRIBE_CLEAN，最后一项（默认设置）仅在cleanSession属性为true时取消订阅。若要还原到4.2.3之前的行为，请始终使用“取消订阅”设置项。
注意：从Spring 5.0开始，topic、qos和retained属性映射到.RECEIVED_…headers（MqttHeaders.RECEIVED_topic、MqttHeaders.RECEIVED_qos和MqttHeaders.RECEIVED_retained），以避免意外传播到（默认情况下）使用MqttHeaders.topic、MqttHeaders.qos和MqttHeaders.retained headers的出站消息。

public MessageHandler handler() {
    return new MessageHandler() {
        @Override
        public void handleMessage(Message<?> message) throws MessagingException {
            LOGGER.debug("===Received Msg(topic {}): {}", message.getHeaders().get(MqttHeaders.RECEIVED_TOPIC), message.getPayload());
        }
    };
}

2.1 在运行时添加和删除主题

从Spring4.1开始，你可以通过编程更改适配器订阅的主题。Spring Integration提供了addTopic()和removeTopic()方法。添加主题时，可以选择指定QoS值（默认是1）。你还可以通过向具有适当有效负载的<control bus/>发送适当的消息来修改主题。示例：

myMqttAdapter.addTopic('foo', 1)

停止和启动适配器对主题列表(topics设置项)没有影响（它不会还原到配置中的原始设置）。这些更改不会保留到应用程序上下文的生命周期之外。新的应用程序上下文将还原为配置的设置。

在适配器停止（或与代理断开连接）时更改主题列表(topics)将在下次建立连接时生效。

2.2 使用Java配置配置

以下Spring Boot应用程序显示了如何使用Java配置配置入站（inbound）适配器的示例：

@SpringBootApplication
public class MqttJavaApplication {

    public static void main(String[] args) {
        new SpringApplicationBuilder(MqttJavaApplication.class)
                .web(false)
                .run(args);
    }

    @Bean
    public MessageChannel mqttInputChannel() {
        return new DirectChannel();
    }

    @Bean
    public MessageProducer inbound() {
        MqttPahoMessageDrivenChannelAdapter adapter =
                new MqttPahoMessageDrivenChannelAdapter("tcp://localhost:1883", "testClient",
                                                 "topic1", "topic2");
        adapter.setCompletionTimeout(5000);
        adapter.setConverter(new DefaultPahoMessageConverter());
        adapter.setQos(1);
        adapter.setOutputChannel(mqttInputChannel());
        return adapter;
    }

    @Bean
    @ServiceActivator(inputChannel = "mqttInputChannel")
    public MessageHandler handler() {
        return new MessageHandler() {

            @Override
            public void handleMessage(Message<?> message) throws MessagingException {
                System.out.println(message.getPayload());
            }

        };
    }
}

2.3 使用Java DSL配置

下面的Spring Boot应用程序提供了使用Java DSL配置入站适配器的示例：

@SpringBootApplication
public class MqttJavaApplication {

    public static void main(String[] args) {
        new SpringApplicationBuilder(MqttJavaApplication.class)
            .web(false)
            .run(args);
    }

    @Bean
    public IntegrationFlow mqttInbound() {
        return IntegrationFlows.from(
                         new MqttPahoMessageDrivenChannelAdapter("tcp://localhost:1883",
                                        "testClient", "topic1", "topic2");)
                .handle(m -> System.out.println(m.getPayload()))
                .get();
    }

}

3 出站通道适配器

出站通道适配器由MqttPahoMessageHandler实现，MqttPahoMessageHandler包装在ConsumerEndpoint中。为了方便起见，可以使用名称空间配置它。

从Spring 4.1开始，适配器支持异步发送操作，在确认交付之前避免阻塞。如果需要，可以发出应用程序事件以使应用程序确认传递。

以下列表显示出站通道适配器可用的属性：

<int-mqtt:outbound-channel-adapter id="withConverter"
    client-id="foo"
    url="tcp://localhost:1883"
    converter="myConverter"
    client-factory="clientFactory"
    default-qos="1"
    qos-expression=""
    default-retained="true"
    retained-expression=""
    default-topic="bar"
    topic-expression=""
    async="false"
    async-events="false"
    channel="target" />

MQTT Client ID
MQTT Broker URL
Converter（MqttMessageConver，可选的），默认的DefaultPaHomeMessageConverter可识别以下标题：
- mqtt_topic: 消息将发送到的主题
- mqtt_retained: 如果要保留消息，则为true
- mqtt_qos：消息服务质量
客户端工厂
default-qos，默认的服务质量。如果找不到mqtt_qos头或qos表达式返回空值，则使用它。如果提供自定义转换器，则不使用它。
用于计算以确定qos的表达式。缺省值是headers[mqtt_qos]。
保留标志的默认值。如果找不到mqtt_retained头，则使用它。如果提供了自定义转换器，则不使用它。
要计算以确定保留布尔值的表达式。默认为headers[mqtt_retained]
消息发送到的默认主题（如果找不到mqtt_topic头，则使用）
要计算以确定目标主题的表达式。默认为headers['mqtt_topic']
async如果为true，则调用方不会阻塞。而是在发送消息时等待传递确认。默认值为false（发送将阻塞，直到确认发送）
async-events，当async和async事件(async-events)都为true时，将发出MqttMessageSentEvent。它包含消息、主题、客户端库生成的消息id、clientId和clientInstance（每次连接客户端时递增）。当客户端库确认传递时，将发出MqttMessageDeliveredEvent。它包含messageId、clientId和clientInstance，使传递与发送相关。任何ApplicationListener或事件入站通道适配器都可以接收这些事件。请注意，MqttMessageDeliveredEvent可能在MqttMessageSentEvent之前收到。默认值为false

注意，同样地，从Spring 4.1开始，可以省略URL。相反，可以在DefaultMqttPahoClientFactor的server URIs属性中提供服务器uri。例如，这允许连接到高可用（HA）集群。

3.1 使用Java配置配置

下面的Spring Boot应用程序展示了如何使用Java配置配置出站适配器的示例：

@SpringBootApplication
@IntegrationComponentScan
public class MqttJavaApplication {

    public static void main(String[] args) {
        ConfigurableApplicationContext context =
                new SpringApplicationBuilder(MqttJavaApplication.class)
                        .web(false)
                        .run(args);
        MyGateway gateway = context.getBean(MyGateway.class);
        gateway.sendToMqtt("foo");
    }

    @Bean
    public MqttPahoClientFactory mqttClientFactory() {
        DefaultMqttPahoClientFactory factory = new DefaultMqttPahoClientFactory();
        MqttConnectOptions options = new MqttConnectOptions();
        options.setServerURIs(new String[] { "tcp://host1:1883", "tcp://host2:1883" });
        options.setUserName("username");
        options.setPassword("password".toCharArray());
        factory.setConnectionOptions(options);
        return factory;
    }

    @Bean
    @ServiceActivator(inputChannel = "mqttOutboundChannel")
    public MessageHandler mqttOutbound() {
        MqttPahoMessageHandler messageHandler =
                       new MqttPahoMessageHandler("testClient", mqttClientFactory());
        messageHandler.setAsync(true);
        messageHandler.setDefaultTopic("testTopic");
        return messageHandler;
    }

    @Bean
    public MessageChannel mqttOutboundChannel() {
        return new DirectChannel();
    }

    @MessagingGateway(defaultRequestChannel = "mqttOutboundChannel")
    public interface MyGateway {

        void sendToMqtt(String data);

    }

}

3.2 使用Java DSL配置

下面的Spring Boot应用程序提供了使用Java DSL配置出站适配器的示例：

@SpringBootApplication
public class MqttJavaApplication {

    public static void main(String[] args) {
        new SpringApplicationBuilder(MqttJavaApplication.class)
            .web(false)
            .run(args);
    }

   	@Bean
   	public IntegrationFlow mqttOutboundFlow() {
   	    return f -> f.handle(new MqttPahoMessageHandler("tcp://host1:1883", "someMqttClient"));
    }

}

4 参考资料

https://docs.spring.io/spring-integration/reference/html/mqtt.html
https://my.oschina.net/chkui/blog/1838801 Spring核心——上下文与IoC
https://my.oschina.net/u/923324/blog/832269 工厂模式，注解

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原始发表：2019-12-19，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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