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采用MQTT协议实现Android APP与阿里云平台的连接_安卓开发mqtt连接
作者：菜鸟追梦旅行 | 2024-04-08 15:31:16
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安卓开发mqtt连接
前言
相信APP＋单片机是很多同学毕设或者课设的模式，上学期做课设的时候用到了MQTT协议连接阿里云平台实现数据的通信，也是根据网上大佬的经验做的，中间也踩了很多坑。本文将介绍Android APP 通过MQTT协议与阿里云云平台连接的内容，希望对大家能有所帮助。
一、MQTT原理
MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议），是一种基于发布/订阅（publish/subscribe）模式的“轻量级”通讯协议MQTT最大优点在于，用极少的代码和有限的带宽，为连接远程设备提供实时可靠的消息服务。作为一种低开销、低带宽占用的即时通讯协议，使其在物联网、小型设备、移动应用等方面有较广泛的应用。
MQTT使用的发布/订阅消息模式，它提供了一对多的消息分发机制，从而实现与应用程序的解耦。
这是一种消息传递模式，消息不是直接从发送器发送到接收器（即点对点），而是由MQTT Broker分发的。
在设计中，阿里云服务器作为一个消息中转站，即
下位机→MQTT Broker→云平台（流转）→MQTT Broker →上位机
二、创建APP
提示：以下非零基础可以跳过
1.创建APP项目，选择Empty Activity
2.设置UI
创建完后会有一个空白的Activity，找到res/layout目录下的的activity_main.xml文件，在这里编写UI。
这里我的UI界面仅供参考，因为项目还有其他功能，这里只讲述MQTT的连接，不需要的BUTTON控件可以自行删除。
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <LinearLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" xmlns:app="http://schemas.android.com/apk/res-auto" xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent" android:orientation="vertical"> <LinearLayout android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent" android:background="#078307" android:orientation="vertical"> <RelativeLayout android:layout_width="match_parent" android:layout_height="78dp" android:layout_marginTop="30dp" android:background="@color/green"> <TextView android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content" android:layout_centerInParent="true" android:layout_marginTop="10dp" android:gravity="center" android:text="基于人脸识别的小区门禁系统" android:textColor="@color/white" android:textSize="24sp" /> </RelativeLayout> <LinearLayout android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent" android:background="#FAF6F6" android:orientation="vertical"> <LinearLayout android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content" android:layout_marginTop="20dp" android:gravity="center"> <ImageView android:id="@+id/m_im_1" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="200dp" android:layout_marginLeft="10dp" android:layout_marginRight="10dp" android:scaleType="fitXY" android:src="@drawable/img" /> </LinearLayout> <LinearLayout android:layout_width="match_parent" android:layout_height="300dp" android:layout_marginTop="30dp" android:orientation="vertical"> <RelativeLayout android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content" android:orientation="horizontal"> <TextView android:layout_width="325dp" android:layout_height="60dp" android:layout_centerInParent="true" android:layout_marginBottom="20dp" android:background="@drawable/login_shape" android:gravity="center" android:text="请选择验证方式" android:textColor="@color/white" android:textSize="30dp" /> </RelativeLayout> <LinearLayout android:layout_width="match_parent" android:layout_height="220dp" android:gravity="center" android:orientation="vertical"> <Button android:id="@+id/Rfid" android:layout_width="150dp" android:layout_height="40dp" android:background="@drawable/button_selector" android:text="RFID刷卡验证" android:textColor="@color/white" /> <Button android:id="@+id/face_recognition" android:layout_width="150dp" android:layout_height="40dp" android:layout_marginTop="15dp" android:background="@drawable/button_selector" android:text="人脸验证" android:textColor="@color/white" /> <Button android:id="@+id/password_check" android:layout_width="150dp" android:layout_height="40dp" android:layout_marginTop="15dp" android:background="@drawable/button_selector" android:text="密码验证" android:textColor="@color/white" /> <Button android:id="@+id/exit" android:layout_width="150dp" android:layout_height="40dp" android:layout_marginTop="15dp" android:background="@drawable/button_selector" android:text="退出" android:textColor="@color/white" /> </LinearLayout> </LinearLayout> <LinearLayout android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content" android:padding="25dp"> <TextView android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" android:text="MQTT连接状态：" android:textColor="@color/black" android:textSize="16sp" /> <TextView android:id="@+id/m_mqtt" android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" android:text=" " android:textColor="@color/black" android:textSize="16sp" /> </LinearLayout> </LinearLayout> </LinearLayout> </LinearLayout>
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3.添加mqtt包的依赖
在项目的build.gradle 中添加一行implementation 'org.eclipse.paho:org.eclipse.paho.client.mqttv3:1.2.0'
如下图
4.联网权限配置
在AndroidManifest.xml文件中添加`
<uses-permission android:name="android.permission.INTERNET" />
<!--允许程序获取网络状态-->
<uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_NETWORK_STATE" /> `
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到这里Android项目就创建完成啦
三、创建阿里云产品
登录阿里云平台后，根据指示找到物联网平台
进入后创建产品，有一个30天免费试用的产品，建议把支付宝的自动续费关闭。进入后就可以开始创建产品，具体产品的参数设置已经记不清了，当时的产品也已经被回收了，可以参考一下别的博客。
产品创建完成后需要创建设备，这里需要创建一个上位机和下位机，这里下位机用的是树莓派。
设备创建完成后在设备信息中会给出MQTT的连接参数，需要我们在Android APP和树莓派代码中进行配置。
在这里设备就创建好了，但是还没完成，还需要配置解析器。
这里需要用到的是云产品流转。
这里在云产品流转功能中创建了两个解析器，绑定数据源和数据目的，并编写解析器的脚本。数据源和数据目的根据解析器ID确定，解析器脚本即读取转发的数据。注意，解析器只能识别JSON格式数据和二进制，这里推荐使用JSON格式。
示例脚本如下：
var data = payload("json");
writeIotTopic(1004,"/ionmnFFCKzs/shumeipai/user/get",data);
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通过payload函数，获取设备上报的消息内容，并按照JSON格式转换。
然后将消息发送给树莓派接收的Topic。
通过日志服务可以监控到消息转发的过程，如下图所示：
这里消息质量使用的是Qos1，至少保证传一次。
数据流如下：
四、编写代码
现在到了编写代码部分，如果你的功能较多，需要跳转页面，建议把MQTT挂在后台，防止切屏的时候MQTT连接断开，从而导致数据丢包。
首先是配置MQTT的参数配置，根据上文中MQTT配置信息复制粘贴过去。
添加代码全面飘红？不要慌，因为你还没有完成构建，很多类还没导入，逐个alt+enter导入即可。
private Handler handler;
private SqliteDBHelper mHelper;
private MqttClient client;
private final String host = "";
private final String userName = "";
private final String passWord = "";
private final String ClientId = "";
private final String mqtt_sub_topic = "";//订阅话题
private final String mqtt_pub_topic = "";//发布话题
private MqttConnectOptions mqttConnectOptions;
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protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); Objects.requireNonNull(getSupportActionBar()).hide();//这种方式默认式亮色主题 setContentView(R.layout.activity_main_desk); TextView m_mqtt = findViewById(R.id.m_mqtt);//获取控件，不需要的控件自行删除 Button Rfid = findViewById(R.id.Rfid); Button face_recognition = findViewById(R.id.face_recognition); Button password_check = findViewById(R.id.password_check); Button exit = findViewById(R.id.exit); Mqtt_init(); startReconnect(); handler = new Handler(Looper.myLooper()) {//用于处理 @SuppressLint("SetTextI18n") public void handleMessage(Message msg) { super.handleMessage(msg); switch (msg.what) { case 1: //开机校验更新回传 break; case 2: // 反馈回传 break; case 3: //MQTT 收到消息回传 System.out.println(msg.obj.toString()); // 显示MQTT数据 break; case 31: //连接成功 m_mqtt.setText("连接成功");//连接成功后按钮变为可点击状态 Rfid.setOnClickListener(MainDeskActivity.this); face_recognition.setOnClickListener(MainDeskActivity.this); password_check.setOnClickListener(MainDeskActivity.this); exit.setOnClickListener(MainDeskActivity.this); try { client.subscribe(mqtt_sub_topic, 1);//订阅 } catch (MqttException e) { e.printStackTrace(); } break; case 30: //连接失败 Toast.makeText(MainDeskActivity.this, "连接失败", Toast.LENGTH_SHORT).show(); m_mqtt.setText("连接失败"); break; default: break; } } }; }
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Mqtt_init函数
需要注意的一点是如果你的MQTT连接断开后就无法重连上，建议将会话心跳设置长一点
private void Mqtt_init() { try { client = new MqttClient(host, ClientId, new MemoryPersistence()); //MQTT的连接设置 mqttConnectOptions = new MqttConnectOptions(); mqttConnectOptions.setCleanSession(false); mqttConnectOptions.setUserName(userName); mqttConnectOptions.setPassword(passWord.toCharArray()); mqttConnectOptions.setConnectionTimeout(10); // 设置会话心跳时间 单位为秒 服务器会每隔1.5*30秒的时间向客户端发送个消息判断客户端是否在线，但这个方法并没有重连的机制 //由于自身网络延时很难确定，建议设大一点，防止断开连接后无法重连 mqttConnectOptions.setKeepAliveInterval(30); //设置回调 client.setCallback(new MqttCallback() { @Override public void connectionLost(Throwable cause) { //连接丢失后，一般在这里面进行重连 System.out.println("connectionLost----------"); startReconnect(); } @Override public void deliveryComplete(IMqttDeliveryToken token) { //publish后会执行到这里 System.out.println("deliveryComplete---------" + token.isComplete()); } @Override public void messageArrived(String topicName, MqttMessage message) throws Exception { //subscribe后得到的消息会执行到这里面 System.out.println("messageArrived----------"); } }); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } }
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MQTT连接函数
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// MQTT连接函数 private void Mqtt_connect() { new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { try { if (!client.isConnected()) //如果还未连接 { client.connect(mqttConnectOptions); Message msg = new Message(); msg.what = 31; handler.sendMessage(msg); } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); e.getMessage(); Message msg = new Message(); msg.what = 30; handler.sendMessage(msg); } } }).start(); }
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MQTT重连函数
// MQTT重新连接函数
private void startReconnect() {
ScheduledExecutorService scheduler = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
scheduler.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
@Override
public void run() {
if (!client.isConnected()) {
Mqtt_connect();
}
}
}0, 1000, 10 * 1000, TimeUnit.MILLISECONDS);
}
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MQTT发布订阅
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// 订阅函数 (下发任务/命令) private void publish_message_plus(String topic, String message2) { if (client == null || !client.isConnected()) { return; } MqttMessage message = new MqttMessage(); message.setPayload(message2.getBytes()); message.setQos(1);//设置消息质量 //MQTT一共有三种消息质量 //Qos0:会发生消息的丢失或重复 //Qos1:至少送达一次 //Qos2：保证只送达到目标端一次，网络开销最高 try { client.publish(topic, message); } catch (MqttException e) { e.printStackTrace(); } }
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附上JSON数据的处理，其中message是MessageArrived中收到的数据，将message转为jsonObject对象后通过键获取值。
这里只用到了简单的处理。假设收到的数据是"{\"flag\":\"02\"}\n"
JSONObject jsonObject = new JSONObject(message.toString());
int flag = jsonObject.getString("flag");
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五、完成测试
以上准备工作完成后就可以进行测试了，这里可以采用MQTT.fx软件来模拟下位机来发送信息，官网下载最新版http://mqttfx.org，由于只有三个月的免费试用，我的已经做不了演示了，详细操作可以自行网络搜索。联调成功后就可以对下位机进行配置了。
MQTT连接成功后如下图所示：
可以根据自己功能的需要添加点击事件以及消息处理的逻辑，有问题欢迎私信。
总结
本文主要讲述了利用MQTT协议实现Android app与阿里云平台的连接，流程并不难，新手会因为不熟悉而踩一些坑。在调试过程中，建议利用MQTT.fx分别对上位机和下位机调试，便于排查问题。消息接收失败可以在云平台上和MQTT.fx的日志里追踪消息。难点需要掌握Handler的回传机制，便于进行逻辑的编写。第一次开源，编写不易，如果帮到你的话可以点个赞吗。
参考资料
https://blog.csdn.net/x97666/article/details/125172129
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