ActiveMQ从入门到精通——构建物联网系统

一起学
306 阅读4分钟

 背景

现今已进入如火如荼的物联网时代，万物互联，设备从信息化走向数字化时代。生活中随处可见物联网的产品的应用场景；智能家居、智慧物业、智慧园区、智慧城市等。 作为专业的技术工程师，我们需要了解行业发展，支持行业技术应用构建的核心技术，提升自己在技术全都核心竞争力。
本文将重点介绍基于开源软件，我们如何快速实现设备的联网。

准备阶段

结构图如下

image.png​

搭建MQTT服务器

此处以ActiveMQ服务器为例进行介绍。前面章节我们已经介绍了ActiveMQ产品的安装，此处主要介绍如何查看ActiveMQ是否支持MQTT协议

搭建Broker服务

进入到ActiveMQ安装目录，打开对应应用程序的conf文件夹，打开activemq.xml image.png 打开ActiveMQ，注意看一下activemq.xml文件中红色部分是否有被注释掉 image.png 启动服务，通过命令进入到ActiveMQ的 bin目录，执行如下脚本，已启动ActiveMQ服务器

./activemq start

即可得到如下的打印信息，则启动正常 image.png

准备好MQTT客户端(mqttfx为代表的)

在上面章节我们已经安装了ActiveMQ软件，接下来我们安装MQTT客户端，主要用于模拟设备端连接到平台。客户端使用mqttfx

下载地址:mqttfx.jensd.de/index.php/d…

# Mac OS 下载地址
curl http://www.jensd.de/apps/mqttfx/1.7.0/mqttfx-1.7.0-macos.dmg

下载后直接安装即可。

模拟设备连接

使用安装好的mqttfx工具模拟设备端的链接，先启动软件 image.png 设置服务器参数（参照如下指引设置，然后apply即可；说明:第3步，服务器默认用户名密码是 admin、admin） image.png 如上图所示，主要4步

  1. 设置连接名称
  2. 设置服务器地址和端口以及客户端名称(默认端口1883，客户端名称暂时可以随机生成)
  3. 设置用户名密码（默认是admin/admin）
  4. 直接保存应用（Apply）

再回到主界面，点击链接connect按钮，链接服务器 image.png​

如上图所示，操作步䠫6步，主要完成两个工作，1与服务器建立连接(1、2、3步)，2发布一个主题并发布一条消息(4、5、6步) 是否与服务器连接成功，主要按上面数字3所指向的按钮是否变为绿色 注意：发布消息用到了ActiveMQ的虚拟主题特性。前面一定添加VirtualTopic

发布消息默认是QoS0,这个主要是消息服务质量等级，主要有3个等级，分别如下

  • level0: 最多一次传输
  • level1: 最少一次传输
  • level2: 只有一次传输

官方详细说明：public.dhe.ibm.com/software/dw…

优秀博客推荐：www.jianshu.com/p/8b0291e8e…

开发后端消息接收程序

从上面的客户端实例中我们可以看到，客户端建立MQTT连接之后，发布了VirtualTopic/SN00001/status 主题；在此可以通过编写后端Java程序，进行接收设备消息，这里可以通过通配符的方式进行消息的接收

实例1：直接通过一个消息订阅端进行消息消费

    /*
     * 监听和接收  队列消息 虚拟主题MQTT 端直接用VirtualTopic/status发送消息；后端用queue方式接收Consumer.A.VirtualTopic.status
     * VirtualTopic.status
     */
    @JmsListener(destination = "VirtualTopic.*.status",containerFactory="jmsListenerContainerQueue")
    public void readVirtualTopicStatus(ActiveMQMessage message) {
        System.out.println("接受到《设备状态 Status》：" + message);
    }

如上代码，通过Spring框架的@JmsListener注解，监听虚拟主题VirtualTopic.*.status消息，这是是通过模糊匹配的方式进行消息接收，即为所有的VirtualTopic.开头和 .status结尾的主题消息都会被订阅。

实例2：通过动态启动多个客户端进行消息的分流订阅

/*
 * 监听和接收  队列消息
 */
@JmsListener(destination = "Consumer.A.VirtualTopic.*.status", containerFactory = "jmsListenerContainerQueue")
public void readVirtualTopicStatusA(Message message) {
    printMessage(message, "消费端A收到订阅消息:>>>>《设备状态 Status》：");
}

/*
 * 监听和接收  队列消息
 */
@JmsListener(destination = "Consumer.B.VirtualTopic.*.status", containerFactory = "jmsListenerContainerQueue")
public void readVirtualTopicStatusB(Message message) {
    printMessage(message, "B>>>>接受到《设备状态 Status》：");
}

/***
  * 打印消息对象
  * @param message
  * @param title
  */
private void printMessage(Message message, String title) {
    if (message instanceof TextMessage) {
        TextMessage tm = (TextMessage) message;
        try {
            System.out.println(title + tm.getText().toString());
        } catch (JMSException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    } else if (message instanceof ActiveMQBytesMessage) {
        ActiveMQBytesMessage bytesMessage = (ActiveMQBytesMessage) message;
        if (bytesMessage != null) {
            try {
                byte[] bt = new byte[(int) bytesMessage.getBodyLength()];
                bytesMessage.readBytes(bt);
                System.out.println(title + new String(bt));
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

如上代码，方法readVirtualTopicStatusA和readVirtualTopicStatusB都从消息队列Consumer.B.VirtualTopic.*.status中进行消息接收，并消费。在系统上我们可以通过程序动态启动多个这样的客户端，从而提升消息消费者个数，提高消息消费的速度。这也是ActiveMQ在高并发情况下提供的多端消费特性，从而实现消息的分流消费。在实际生产过程中非常重要。

实现消息的收发

一般是设备连接到平台之后，有消息发送必然后消息接收，消息接收一般主要解决通过平台端去控制设备做某事，比如通过平台去控制设备重启，升级固件等操作，即都需要下发相应的指令。

设备端要收到平台的指令，首先是设备端需要订阅与自己匹配的主题，在本案例中以设备的ID为关键码进行区分，因此每个设备都订阅一个自己在平台中独一无二的主题。比如上面客户端SN00001的设备，订阅的命令主题为: smartdevice/SN00001/command

image.png​

服务器端选定设备并下发指令，单元测试代码如下

/***
     * 发送消息到Topic
     */
    @Test
    void sendMessageToTopic() {
        msgProducer.sendTopicMessage("smartdevice.SN00001.command",
                "Topic Message>>来自服务器端的消息：" + System.currentTimeMillis());
        System.out.println("发送Topic消息成功！");
    }

以上需要注意的点在于，设备订阅是smartdevice/SN00001/command; 而在服务器端下发指令是smartdevice.SN00001.command主题（斜杠换成了点），这个与ActiveMQ内部的转换机制有关，按这个规范操作即可。

实际msgProducer的方法实现如下代码，比较简单

    @Autowired 
    private JmsMessagingTemplate jmsTemplate;
    /***
     * 向主题发送消息
     * @param topicName 主题名称
     * @param message 消息体
     */
    public void sendTopicMessage(String topicName,String message){
        Destination queue=new ActiveMQTopic(topicName);
        jmsTemplate.convertAndSend(queue,message);
    }

执行单元测试代码，如下效果

image.png​

单元测试代码运行成功，再看下模拟的客户端是否收到消息

image.png​

这里可以看到，模拟的设备端已经收到服务器消息。

以上就已经介绍完毕，基于ActiveMQ实现MQTT协议的设备接入，数据上传、和对设备的指令下发操作。

想要了解更多信息，可关注本公众号(一起学开源)；将拉你加入社区进行更多交流

avatar
文章
阅读
粉丝