使用Python发送、订阅消息

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使用插件 paho-mqtt

安装

在 Python 环境中用 ​​pip install paho-mqtt​​ 命令安装，或者下载源码：

git clone org.eclipse.paho.mqtt.python.gitpython setup.py install

下面是一个简单的例子，连接一个 borker ，订阅系统默认话题，获取 broker 的版本号：

import paho.mqtt.client as mqttdef on_connect(client, userdata, flags, rc): print("Connected with result code "+str(rc)) client.subscribe("$SYS/broker/version")def on_message(client, userdata, msg): print(msg.topic+" "+str(msg.payload))client = mqtt.Client()client.on_connect = on_connectclient.on_message = on_messageclient.connect("iot.eclipse.org", 1883, 60)client.loop_forever()

保存到 paho-mqtt.py 文件，执行：

$ python paho-mqtt.pyConnected with result code 0$SYS/broker/version mosquitto version 1.4.10

编程

paho.mqtt 包提供了三个类，Client、Publish 和 Subscribe。Publish 和 Subscribe 提供了简单的方法，一次性的发送或者接收消息，不会保持连接。Client 包含了新建客户端、连接、订阅、发送、回调函数等方法。通常的编程步骤是新建一个 Client 的实例，然后调用它提供的连接、发布和订阅等方法与 broker 通讯：

新建一个 Client 实例用一个 connect*() 函数连接 broker用一个 loop*() 函数，维持与 broker 的连接用 subscribe() 函数订阅一个话题，接收消息用 publish() 函数发布消息用 disconnect() 函数断开连接

下面主要介绍 Client 提供的方法，使用前先导入：

import paho.mqtt.client as mqtt

初始化

新建一个 Client 实例：

Client(client_id="", clean_session=True, userdata=None, protocol=MQTTv311, transport="tcp")

这是 Client 类的构造函数，参数的含义：

client_id，设置客户端的 ID ，应该是一个字符串，连接时向 broker 提交。如果为空，会随机生成一个 id ，此时，clean_session 必须设为 True 。clean_session，布尔型，如果为 True ，断开连接时，broker 会清除关于这个 client 的所有信息。如果为 False ，断开连接时，broker 会保留这个客户端的订阅信息和消息队列。userdata，用户自定义的数据，可以是任何类型，传递给回调函数。可以用 user_data_set() 函数更新。protocol，设置 MQTT 协议的版本，MQTTv31 或者 MQTTv311 。transport， 传输协议，默认还是 tcp ，可以设为 websockets 。

构造实例：

import paho.mqtt.client as mqttmqttc = mqtt.Client()

可以调用 reinitialise() 重新初始化 Client ：

reinitialise(client_id="", clean_session=True, userdata=None)

配置

这些函数用来设置 Client 的一些特性，通常在连接 broker 之前调用。

max_inflight_messages_set(self, inflight)

这个函数可以设置当 QoS>0 时，最多可以存在几条动态消息（已经发送，还没有确认成功的消息）。默认是 20 ，增加这个值会占用更多的内存，但是可以提升吞吐量。

max_queued_messages_set(self, queue_size)

这个函数可以设置当 QoS>0 时，发送消息队列的最大值，默认是 0 ，表示无限制。当队列满时，旧消息会丢弃。

message_retry_set(retry)

当 Qos>0 时，如果发送消息后超过一定时间还没有收到确认报文，就要重发消息，这个函数用于设置超时时间，单位是秒。默认是 5 秒，通常不用修改。

tls_set(ca_certs, certfile=None, keyfile=None, cert_reqs=ssl.CERT_REQUIRED,tls_version=ssl.PROTOCOL_TLSv1, ciphers=None)

配置 SSL 证书验证的函数，必须在 connect*() 函数之前调动。几个参数的含义：

ca_certs，指定 CA 根证书的路径。certfile,keyfile，指定客户端私钥和证书的路径。cert_reqs，设置客户端对 broker 证书的需求，默认是 ssl.CERT_REQUIRED ，表示 broker 必须提供一个证书。tls_version，设置 SSL/TLS 协议的版本，默认是 TLS v1 。ciphers，设置本次连接的加密密码，默认是 None 。

设置用户名和密码：

username_pw_set(username, password=None)

设置遗嘱：

will_set(topic, payload=None, qos=0, retain=False)

当这个 client 断开连接时，broker 会发布这个遗嘱消息。参数的含义：

topic，遗嘱消息的话题payload，遗嘱消息的内容，字符串类型，如果设为 None ，会发送一条长度为 0 消息。如果设置了 int 或者 float 类型的值，会当做字符串发送，如果你想发送真正的 int 或者 float 值，需要用 struct.pack() 生成消息。qos，遗嘱消息的安全等级retain，如果设为 True ，遗嘱消息会被设为保留消息

如果参数设置错误，函数会抛出 ValueError 异常。

连接

最基本的连接方法是 connect() ：

connect(host, port=1883, keepalive=60, bind_address="")

连接到 broker ，这是一个阻塞函数，参数的含义：

host，broker 的 hostname 或者 IPport，broker 的开放端口，默认是 1883 ，如果使能了 SSL/TLS ，端口可能是 8883keepalive，心跳间隔，单位是秒，如果 broker 和 client 在这段时间内没有任何通讯，client 会给 broker 发送一个 ping 消息bind_address，如果 client 的本地计算机有多个网络接口，可以用这个参数绑定其中的一个

client 调用该函数发起连接后，如果收到 broker 发来的 CONNACK 消息，就会执行 on_connect() 回调函数。除此之外，还有 connect_async() 和 connect_srv() 两种函数可以连接 broker 。connect_async() 需要配合 loop_start() 函数以非阻塞的方式连接 broker。connect_srv() 是从 SRV DNS 获取 broker 的地址，然后再连接。 调用过 connect*() 函数之后，可以调用 reconnect() 用现有的参数重新连接。调用 disconnect() 函数可以从 broker 断开连接，断开连接后，会执行 on_disconnect() 回调函数。

网络循环

网络循环的函数有四种，它们运行在后台，处理收发的消息。最基本的是 loop() ：

loop(timeout=1.0, max_packets=1)

这个函数会通过 select() 函数阻塞，直到有消息需要收发，阻塞的时间用 timeout 参数设置，不能超过心跳时间 keepalive ，否则你的 client 会定时从 broker 断开。max_packets 参数已经过时，无需设置。 另一个循环函数是 loop_forever() ，它会一直阻塞，直到 client 调用了 disconnect() ，并且，它会自动重连：

loop_forever(timeout=1.0, max_packets=1, retry_first_connection=False)

timeout 和 max_packets 参数已经过时，无需设置。

发布

publish(topic, payload=None, qos=0, retain=False)

向指定话题发送一条消息，参数的含义：

topic，这条消息所属的话题payload，消息内容，字符串类型，如果设为 None ，会发送一条长度为 0 消息。如果设置了 int 或者 3. float 类型的值，会当做字符串发送，如果你想发送真正的 int 或者 float 值，需要用 struct.pack() 生成消息。qos，消息的安全等级retain，如果设为 Ture ，这条消息会被设为保留消息

如果参数设置错误，会抛出 ValueError 异常。消息发送成功后，会执行 on_publish() 回调函数。

订阅

subscribe(topic, qos=0)

向 broker 订阅话题，参数 topic 设置话题名称，qos 设置安全等级。如果只订阅一个话题，直接设置两个参数即可，例如：

subscribe(("my/topic", 1))

如果要订阅多个话题，可以将每个话题放在一个元组中，多个话题组成一个列表：

subscribe([("my/topic", 0), ("another/topic", 2)])

当 broker 确认订阅有效后，client 会执行 on_subscribe() 回调函数。如果要取消订阅某个话题，可以调用 unsubscribe(topic) ，参数是字符串型，如果是取消多个话题，参数应该是一个字符串列表。取消成功的话，会执行 on_unsubscribe() 回调函数。

回调函数

当 broker 对 client 的连接请求做出回应时，会调用 on_connect() 回调函数，可以在该函数中判断连接是否成功:

on_connect(client, userdata, flags, rc)

参数 client 是当前 client 的实例，userdata 是 Client() 或 userdata_set() 设置的用户数据。flags 是 broker 发送的回应 flags ，字典类型。rc 表示连接结果，整数型，0 表示连接成功，连接失败可能的值有：

错误的协议版本无效的 client ID服务器不可用错误的用户名或密码无法验证

使用实例：

def on_connect(client, userdata, flags, rc): print("Connection returned result: "+connack_string(rc))mqttc.on_connect = on_connect...

对应的，与 broker 断开连接后，会执行 on_disconnect() 回调函数：

on_disconnect(client, userdata, rc)

rc 表示断开连接的状态，如果是 0 ，表示是调用了 disconnect() 引起的断开连接，其他结果表示意外断开，比如网络中断。使用实例：

def on_disconnect(client, userdata, rc): if rc != 0: print("Unexpected disconnection.")mqttc.on_disconnect = on_disconnect...

当 client 接收到已订阅的话题的消息时，会调用 on_message() 回调函数，在该函数中判断是哪个话题的消息，并处理消息内容：

on_message(client, userdata, message)

参数 message 是 MQTTMessage 类的实例，这个类包含的成员有 topic ，payload ，qos ，retain 。使用实例：

def on_message(client, userdata, message): print("Received message '" + str(message.payload) + "' on topic '" + message.topic + "' with QoS " + str(message.qos))mqttc.on_message = on_message...

如果要用通配符同时处理多个话题的消息，例如用 sensors/# 匹配 sensors/temperature 和 sensors/humidity 话题，可以用 message_callback_add() 设置回调函数：

message_callback_add(sub, callback)

参数 sub 是一个使用通配符的话题过滤器，字符串型，用 callback 参数指定回掉函数，与 on_message() 相同的类型。 如果同时设置了 on_message() 和 message_callback_add() 回调函数，会首先寻找合适的 message_callback_add() 定义的话题过滤器，如果没有匹配，才会调用 on_message() 。

实例

假设 broker 要求提供用户名、密码、证书和密钥，下面是一个简单的 client 例子：

$ cat path-mqtt.py

#!/usr/bin/pythonimport paho.mqtt.client as mqttcafile = "/etc/mosquitto/ca/ca.crt"certfile = "/home/ubuntu/CA/client.crt"keyfile = "/home/ubuntu/CA/client.key"user = "guest"passwd = "12345678"server = "localhost"port = 8883def on_connect(client, userdata, flags, rc): print("Connected with result code "+str(rc)) client.subscribe("$SYS/broker/version")def on_message(client, userdata, msg): print(msg.topic+" "+str(msg.payload))client = mqtt.Client()client.tls_set(cafile,certfile,keyfile)client.username_pw_set(user,passwd)client.on_connect = on_connectclient.on_message = on_messageclient.connect(server, port, 60)client.loop_forever()

执行：

$ ./path-mqtt.pyConnected with result code 0$SYS/broker/version mosquitto version 1.4.11

简单实例

# pip install paho-mqttimport paho.mqtt.client as mqttimport timeserver = "192.168.1.168" # mqtt地址port = 1883 # mqtt端口def on_connect(client,userdata,flags,rc): """ mqtt连接成功的回调 """ print("MQTT服务器连接返回码：" + str(rc)) client.subscribe([("/wjw/znqs/123456789/1/down",0),("/wjw/znqs/123456789/2/down",0)]) def on_message(client,userdata,msg): """ mqtt收到订阅消息回调 """ print(msg.topic +" --> "+(msg.payload).decode())client = mqtt.Client()client.on_connect = on_connect # 绑定mqtt连接回调client.on_message = on_message # 绑定mqtt订阅消息回调client.connect(server,port,60) # 连接mqtt服务client.publish("/wjw/znqs/123456789/1/up", payload="1 2 3 4 5 6 7", qos=0, retain=False)print(time.time() , " /wjw/znqs/123456789/1/up ---> 1 2 3 4 5 6 7")client.loop_forever() # 阻塞函数"""while 1: client.publish("/wjw/znqs/123456789/1/up", payload="1 2 3 4 5 6 7", qos=0, retain=False) print(time.time() , " /wjw/znqs/123456789/1/up ---> 1 2 3 4 5 6 7") time.sleep(5)"""

案例

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【重要说明】本文为本人的学习记录，论点和观点仅代表个人而不代表当时技术的真理，目的是自我学习和有幸成为可以向他人分享的经验，因此有错误会虚心接受改正，但不代表此刻博文无误！

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【Gitee地址】秦浩铖：​​https://gitee.com/wjw1014​​

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