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《MQTT 从 0 到 1：原理、实战与面试指南全解》

news 2025/5/22 13:43:01

一、MQTT 是什么？

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）是一种 轻量级、基于发布/订阅（Pub/Sub）模式的消息传输协议，适用于物联网（IoT）、实时通信等对 低带宽、高延迟、不稳定网络 友好的场景。

设计特点：

协议简单、开销小
使用 TCP 进行连接（也支持 WebSocket）
支持离线消息、消息保留、QoS 等高级特性
客户端与 Broker（服务器）之间是长连接

二、核心概念

名称	说明
Broker（消息中间件）	类似服务端，负责接收、分发消息（如：EMQX、Mosquitto）
Client（客户端）	生产者/消费者，可以发布或订阅消息
Topic（主题）	消息分类，客户端按主题订阅或发布
Payload（载荷）	真正传输的数据内容
QoS（服务质量等级）	表示消息的传输可靠性，有 0/1/2 三种级别
Retained（保留消息）	服务器保存该消息，新订阅者也能收到
Will（遗嘱消息）	客户端异常断开时，由服务器发布的最后一条消息

通俗解释

MQTT 就像是一间奶茶店（Broker），你可以：

点奶茶（发布消息）

订奶茶（订阅消息）

然后奶茶店会帮你把奶茶送给你（消息分发）

传统 HTTP：

A 客户端要消息，就得一直问 B：“你有新消息吗？”

很烦、很累、很慢。

MQTT：

A 订阅了一个主题（比如“天气预报”）

B 发布了一条消息到“天气预报”

MQTT 服务器自动把这条消息推送给 A

张三（发布者）对 “新闻频道” 发了消息：
“今天下雨啦 ☔️”

中间人（Broker）看到后：
所有订阅了 “新闻频道” 的人（李四、王五）都收到这条信息

角色	通俗解释
Broker（中间人）	就像快递公司/奶茶店，转发你发的消息
Publisher（发布者）	发消息的人，比如天气预报员
Subscriber（订阅者）	接收消息的人，比如你

三、MQTT 官方连接示例（JavaScript/前端 WebSocket）

安装 MQTT.js（浏览器端）

npm install mqtt

示例：浏览器连接 MQTT

import mqtt from 'mqtt'// 1. 创建连接
const client = mqtt.connect('ws://broker.emqx.io:8083/mqtt') // 使用 WebSocket 协议// 2. 连接成功
client.on('connect', () => {console.log('连接成功')// 订阅主题client.subscribe('test/topic')// 发布消息client.publish('test/topic', 'Hello MQTT')
})// 3. 接收消息
client.on('message', (topic, message) => {console.log(`收到来自 ${topic} 的消息: ${message.toString()}`)
})// 4. 错误处理
client.on('error', (err) => {console.error('连接失败:', err)
})

四、QoS（消息质量）

QoS 等级	描述
0	最多一次，可能丢失（不保证送达）
1	至少一次，可能重复
2	只有一次，确保不丢失、不重复（最慢）

开发中常用 QoS = 0 或 1，实时性优先选 0，可靠性优先选 1。

五、MQTT 实践中常见注意事项

1. 保持长连接

MQTT 是基于 TCP 的长连接，需考虑 keepalive 心跳机制，避免断线。

2. 客户端断线重连

建议设置 reconnectPeriod 自动重连，或者手动在 close/error 中处理。

3. 多页使用统一连接（UniApp/Vue 等场景）

推荐使用全局连接池或 Vuex/Pinia 管理唯一连接，避免重复连接多个 broker。

4. topic 命名规范

统一使用小写、正斜杠分隔，例如：device/123/status
支持通配符：
- +：单层通配符，例如 device/+/status
- #：多层通配符，例如 device/#

5. 安全问题

MQTT 本身无加密，建议部署 TLS（wss://）
Broker 应启用认证（用户名/密码），避免消息被劫持或滥用

六、面试可能会问的问题（附答案思路）

问题	答案提示
1. MQTT 是什么？和 HTTP 有什么区别？	MQTT 是轻量级、实时性强的消息协议；HTTP 是请求-响应，适合一次性通信
2. 发布/订阅模式如何工作？	客户端发布到某个 topic，所有订阅了这个 topic 的客户端都能收到
3. 什么是 QoS？各等级的特点？	可靠性等级；QoS 0 不保证送达，QoS 1 至少送达一次，QoS 2 保证一次送达
4. 如何处理断线重连？	通过 `reconnectPeriod` 设置自动重连，或手动监听 `close` 事件处理
5. MQTT 在 Web 前端中如何使用？	使用 MQTT.js，基于 WebSocket 协议连接 Broker
6. Retained、Will、Keepalive 分别是什么？	保留消息、遗嘱消息、心跳机制，都是协议的高级特性
7. 多客户端连接同一个主题如何管理消息？	所有订阅同一主题的客户端都会收到消息，可以通过 topic 搭配 clientId 控制

七、推荐开源 MQTT Broker

Broker	说明
EMQX	高性能 MQTT Broker，支持集群、TLS、Dashboard
Mosquitto	轻量级，适合嵌入式和本地调试
HiveMQ	商业级方案，界面友好，易于集成

八、进阶实践建议

UniApp 中使用 MQTT：
- 建议使用 mqtt.min.js，适配微信小程序或 H5；
- 配合 Vuex 或 globalData 管理全局连接；
- 监听 onHide/onShow 生命周期控制断开/重连；
与后端联动：
- 通过 MQTT 接收设备消息，配合 WebSocket 实现 Web 实时看板；
- 可搭建中转服务（如 Node.js + MQTT.js）做协议转换与业务逻辑处理；