【.NET+MQTT】.NET6 環境下實現MQTT通訊，以及伺服器端、使用者端的雙邊訊息訂閱與釋出的程式碼演示
前言： MQTT廣泛應用於工業物聯網、智慧家居、各類智慧製造或各類自動化場景等。MQTT是一個基於使用者端-伺服器的訊息釋出/訂閱傳輸協定，在很多受限的環境下，比如說機器與機器通訊、機器與物聯網通訊等。好了，科普的廢話不多說，下面直接通過.NET環境來實現一套MQTT通訊demo，實現伺服器端與使用者端的雙邊訊息釋出與訂閱的功能和演示。
開發環境：
VS2022 + .NET 6 + Webapi / 控制檯
1、新建一個webapi專案，用來後面做測試使用
2、新建一個繼承自IHostedService的服務，用於隨著webapi程式的啟動而自動執行。（最終程式碼在文末）
3、引入 MQTTNet 包，該專案提供了.net環境下的MQTT通訊協定支援，這款框架很優秀，此處直接參照它來進行使用。
4、在上面的MqttHostService類裡面，開始方法裡面新增初始化MQTT伺服器端的一些功能，例如 IP、埠號、事件等等。
5、mqtt伺服器端支援的一系列功能很多，大佬們可以自行去嘗試一些新發現，此處只使用若干個簡單功能。
6、新增使用者端連線事件、連線關閉事件
7、由於事件要用的可能有點多，此處就不一一例舉了，可以直接看以下的程式碼，以及有關注釋來理解。
8、事件觸發時候，列印輸出
9、輸出之前，記錄一個當前事件名稱標記一下，用於可以更加清楚看出是哪個事件輸出的。
10、對MqttHostService類進行註冊，用於程式啟動時候跟隨啟動。
11、上面貌似設計的不是很友好，所以把mqtt服務範例單獨弄出來，寫入到單獨的類裡面做成屬性，供方便呼叫。
12、把先前的一些東西改一下，換成使用上面步驟的屬性來直接呼叫使用。
13、執行一下，看看是否可以成功，顯示服務已啟動，說明服務啟動時OK的了.
14、新增一個控制檯程式 MqttClient，用於模擬使用者端。
15、建立使用者端啟動以及有關設定資訊和有關事件，如圖。具體使用可以看程式碼註釋，就不過多解釋了。
16、在program類裡面，呼叫使用者端啟動方法，用於測試使用。
17、上面使用者端對應的三個事件的實現如圖，同時進行有關資訊的列印輸出。
18、啟動伺服器端，然後啟動使用者端，可以看到伺服器端有一個連線失敗的訊息，這個是因為上面設定的使用者端使用者名稱是admin，密碼是1234567，而伺服器端設定的規則是，使用者名稱是admin 密碼是123456
19、密碼改回正常匹配項以後，再重新執行試試看，可以看到使用者端與伺服器端連線上了。
20、如果關閉使用者端，也可以看到伺服器端會進入使用者端關閉事件內。
21、把上面主題訂閱的內容寫到連線成功以後的事件裡面，不然使用者端連線期間，可能就執行了主題訂閱，會存在訂閱失敗的情況。改為寫入到連線成功以後的事件裡面，可以保證主題訂閱肯定是在使用者端連線成功以後才執行的。
22、接下來測試伺服器端訊息推播，在MqttService服務裡面，新增一個方法，用來執行mqtt伺服器端釋出主題訊息使用。有關設定資訊和訊息格式，如圖所示。
23、新增一個API控制器，用來測試使用。API引數直接拿來進行訊息的推播使用。
24、執行伺服器端和使用者端，並存取剛剛新增的api介面，手動隨意輸入一條訊息，可以看到使用者端訂閱的主題訊息已經被實時接收到了。
25、接下來對使用者端新增一個訊息推播的方法，用來測試使用者端訊息釋出的功能。有關訊息格式和呼叫，如圖所示，以及註釋部分的說明。
26、使用者端program類裡面，使用者端連線以後，通過手動回車，來執行使用者端釋出訊息。
27、再次啟動伺服器端和使用者端
28、然後使用者端內按一下回車，執行訊息釋出功能。可以看到，伺服器端成功接收到了使用者端發過來的主題訊息。
29、接下來測試使用者端與使用者端之間的訊息釋出與訂閱，為了模擬多使用者端效果，把上面使用者端已經編譯好的檔案拷貝一份出來。
30、然後原生的程式碼進行一些修改，用來當做第二個使用者端程式。所以使用者端id也進行變更為 testclient02
31、對使用者端訂閱的主題，也改成 topic_02
32、啟動伺服器端，以及拷貝出來的使用者端1，和上面修改了部分程式碼的使用者端2，保證都已經連線上伺服器端。
33、呼叫伺服器端的api介面，由於伺服器端釋出的訊息是釋出給topic_01的，所以只有使用者端1可以接收到訊息。
34、使用者端1執行回車，用於釋出一段訊息給主題 topic_02，可以看到使用者端01釋出的訊息，同時被伺服器端和使用者端02接收到了。因為伺服器端是總指揮，所以使用者端釋出的訊息都會經過伺服器端，從而伺服器端都可以接收到連線的使用者端釋出的所有訊息。
35、測試資料保持，下面先對使用者端1進行斷開，然後再重新連線使用者端1，可以看到使用者端1直接接收到了它訂閱的主題的上一次最新的訊息內容，這個就是訊息裡面，Retain屬性設為True的結果，用於讓伺服器端記憶該主題訊息使用的。如果設為false，就沒有這個效果了，大佬們也可以自己嘗試。
36、最終的伺服器端程式碼：
MqttHostService：
public class MqttHostService : IHostedService, IDisposable
{
public void Dispose()
{
}
const string ServerClientId = "SERVER";
public Task StartAsync(CancellationToken cancellationToken)
{
MqttServerOptionsBuilder optionsBuilder = new MqttServerOptionsBuilder();
optionsBuilder.WithDefaultEndpoint();
optionsBuilder.WithDefaultEndpointPort(10086); // 設定 伺服器端 埠號
optionsBuilder.WithConnectionBacklog(1000); // 最大連線數
MqttServerOptions options = optionsBuilder.Build();
MqttService._mqttServer = new MqttFactory().CreateMqttServer(options);
MqttService._mqttServer.ClientConnectedAsync += _mqttServer_ClientConnectedAsync; //使用者端連線事件
MqttService._mqttServer.ClientDisconnectedAsync += _mqttServer_ClientDisconnectedAsync; // 使用者端關閉事件
MqttService._mqttServer.ApplicationMessageNotConsumedAsync += _mqttServer_ApplicationMessageNotConsumedAsync; // 訊息接收事件
MqttService._mqttServer.ClientSubscribedTopicAsync += _mqttServer_ClientSubscribedTopicAsync; // 使用者端訂閱主題事件
MqttService._mqttServer.ClientUnsubscribedTopicAsync += _mqttServer_ClientUnsubscribedTopicAsync; // 使用者端取消訂閱事件
MqttService._mqttServer.StartedAsync += _mqttServer_StartedAsync; // 啟動後事件
MqttService._mqttServer.StoppedAsync += _mqttServer_StoppedAsync; // 關閉後事件
MqttService._mqttServer.InterceptingPublishAsync += _mqttServer_InterceptingPublishAsync; // 訊息接收事件
MqttService._mqttServer.ValidatingConnectionAsync += _mqttServer_ValidatingConnectionAsync; // 使用者名稱和密碼驗證有關
MqttService._mqttServer.StartAsync();
return Task.CompletedTask;
}
/// <summary>
/// 使用者端訂閱主題事件
/// </summary>
/// <param name="arg"></param>
/// <returns></returns>
private Task _mqttServer_ClientSubscribedTopicAsync(ClientSubscribedTopicEventArgs arg)
{
Console.WriteLine($"ClientSubscribedTopicAsync：使用者端ID=【{arg.ClientId}】訂閱的主題=【{arg.TopicFilter}】 ");
return Task.CompletedTask;
}
/// <summary>
/// 關閉後事件
/// </summary>
/// <param name="arg"></param>
/// <returns></returns>
private Task _mqttServer_StoppedAsync(EventArgs arg)
{
Console.WriteLine($"StoppedAsync：MQTT服務已關閉……");
return Task.CompletedTask;
}
/// <summary>
/// 使用者名稱和密碼驗證有關
/// </summary>
/// <param name="arg"></param>
/// <returns></returns>
private Task _mqttServer_ValidatingConnectionAsync(ValidatingConnectionEventArgs arg)
{
arg.ReasonCode = MqttConnectReasonCode.Success;
if ((arg.Username ?? string.Empty)!="admin" || (arg.Password??String.Empty)!="123456")
{
arg.ReasonCode = MqttConnectReasonCode.Banned;
Console.WriteLine($"ValidatingConnectionAsync：使用者端ID=【{arg.ClientId}】使用者名稱或密碼驗證錯誤 ");
}
return Task.CompletedTask;
}
/// <summary>
/// 訊息接收事件
/// </summary>
/// <param name="arg"></param>
/// <returns></returns>
private Task _mqttServer_InterceptingPublishAsync(InterceptingPublishEventArgs arg)
{
if (string.Equals(arg.ClientId, ServerClientId))
{
return Task.CompletedTask;
}
Console.WriteLine($"InterceptingPublishAsync：使用者端ID=【{arg.ClientId}】 Topic主題=【{arg.ApplicationMessage.Topic}】 訊息=【{Encoding.UTF8.GetString(arg.ApplicationMessage.Payload)}】 qos等級=【{arg.ApplicationMessage.QualityOfServiceLevel}】");
return Task.CompletedTask;
}
/// <summary>
/// 啟動後事件
/// </summary>
/// <param name="arg"></param>
/// <returns></returns>
private Task _mqttServer_StartedAsync(EventArgs arg)
{
Console.WriteLine($"StartedAsync：MQTT服務已啟動……");
return Task.CompletedTask;
}
/// <summary>
/// 使用者端取消訂閱事件
/// </summary>
/// <param name="arg"></param>
/// <returns></returns>
private Task _mqttServer_ClientUnsubscribedTopicAsync(ClientUnsubscribedTopicEventArgs arg)
{
Console.WriteLine($"ClientUnsubscribedTopicAsync：使用者端ID=【{arg.ClientId}】已取消訂閱的主題=【{arg.TopicFilter}】 ");
return Task.CompletedTask;
}
private Task _mqttServer_ApplicationMessageNotConsumedAsync(ApplicationMessageNotConsumedEventArgs arg)
{
Console.WriteLine($"ApplicationMessageNotConsumedAsync：傳送端ID=【{arg.SenderId}】 Topic主題=【{arg.ApplicationMessage.Topic}】 訊息=【{Encoding.UTF8.GetString(arg.ApplicationMessage.Payload)}】 qos等級=【{arg.ApplicationMessage.QualityOfServiceLevel}】");
return Task.CompletedTask;
}
/// <summary>
/// 使用者端斷開時候觸發
/// </summary>
/// <param name="arg"></param>
/// <returns></returns>
/// <exception cref="NotImplementedException"></exception>
private Task _mqttServer_ClientDisconnectedAsync(ClientDisconnectedEventArgs arg)
{
Console.WriteLine($"ClientDisconnectedAsync：使用者端ID=【{arg.ClientId}】已斷開, 地址=【{arg.Endpoint}】 ");
return Task.CompletedTask;
}
/// <summary>
/// 使用者端連線時候觸發
/// </summary>
/// <param name="arg"></param>
/// <returns></returns>
private Task _mqttServer_ClientConnectedAsync(ClientConnectedEventArgs arg)
{
Console.WriteLine($"ClientConnectedAsync：使用者端ID=【{arg.ClientId}】已連線, 使用者名稱=【{arg.UserName}】地址=【{arg.Endpoint}】 ");
return Task.CompletedTask;
}
public Task StopAsync(CancellationToken cancellationToken)
{
return Task.CompletedTask;
}
}
MqttService：
public class MqttService
{
public static MqttServer _mqttServer { get; set; }
public static void PublishData(string data)
{
var message = new MqttApplicationMessage
{
Topic = "topic_01",
Payload = Encoding.Default.GetBytes(data),
QualityOfServiceLevel = MqttQualityOfServiceLevel.AtLeastOnce,
Retain = true // 伺服器端是否保留訊息。true為保留，如果有新的訂閱者連線，就會立馬收到該訊息。
};
_mqttServer.InjectApplicationMessage(new InjectedMqttApplicationMessage(message) // 傳送訊息給有訂閱 topic_01的使用者端
{
SenderClientId = "Server_01"
}).GetAwaiter().GetResult();
}
}
37、最終的使用者端程式碼：
MqttClientService：
public class MqttClientService
{
public static IMqttClient _mqttClient;
public void MqttClientStart()
{
var optionsBuilder = new MqttClientOptionsBuilder()
.WithTcpServer("127.0.0.1", 10086) // 要存取的mqtt伺服器端的 ip 和 埠號
.WithCredentials("admin", "123456") // 要存取的mqtt伺服器端的使用者名稱和密碼
.WithClientId("testclient02") // 設定使用者端id
.WithCleanSession()
.WithTls(new MqttClientOptionsBuilderTlsParameters
{
UseTls = false // 是否使用 tls加密
});
var clientOptions = optionsBuilder.Build();
_mqttClient = new MqttFactory().CreateMqttClient();
_mqttClient.ConnectedAsync += _mqttClient_ConnectedAsync; // 使用者端連線成功事件
_mqttClient.DisconnectedAsync += _mqttClient_DisconnectedAsync; // 使用者端連線關閉事件
_mqttClient.ApplicationMessageReceivedAsync += _mqttClient_ApplicationMessageReceivedAsync; // 收到訊息事件
_mqttClient.ConnectAsync(clientOptions);
}
/// <summary>
/// 使用者端連線關閉事件
/// </summary>
/// <param name="arg"></param>
/// <returns></returns>
private Task _mqttClient_DisconnectedAsync(MqttClientDisconnectedEventArgs arg)
{
Console.WriteLine($"使用者端已斷開與伺服器端的連線……");
return Task.CompletedTask;
}
/// <summary>
/// 使用者端連線成功事件
/// </summary>
/// <param name="arg"></param>
/// <returns></returns>
private Task _mqttClient_ConnectedAsync(MqttClientConnectedEventArgs arg)
{
Console.WriteLine($"使用者端已連線伺服器端……");
// 訂閱訊息主題
// MqttQualityOfServiceLevel: （QoS）: 0 最多一次，接收者不確認收到訊息，並且訊息不被傳送者儲存和重新傳送提供與底層 TCP 協定相同的保證。
// 1: 保證一條訊息至少有一次會傳遞給接收方。傳送方儲存訊息，直到它從接收方收到確認收到訊息的封包。一條訊息可以多次傳送或傳遞。
// 2: 保證每條訊息僅由預期的收件人接收一次。級別2是最安全和最慢的服務質量級別，保證由傳送方和接收方之間的至少兩個請求/響應（四次握手）。
_mqttClient.SubscribeAsync("topic_02", MqttQualityOfServiceLevel.AtLeastOnce);
return Task.CompletedTask;
}
/// <summary>
/// 收到訊息事件
/// </summary>
/// <param name="arg"></param>
/// <returns></returns>
private Task _mqttClient_ApplicationMessageReceivedAsync(MqttApplicationMessageReceivedEventArgs arg)
{
Console.WriteLine($"ApplicationMessageReceivedAsync：使用者端ID=【{arg.ClientId}】接收到訊息。 Topic主題=【{arg.ApplicationMessage.Topic}】 訊息=【{Encoding.UTF8.GetString(arg.ApplicationMessage.Payload)}】 qos等級=【{arg.ApplicationMessage.QualityOfServiceLevel}】");
return Task.CompletedTask;
}
public void Publish(string data)
{
var message = new MqttApplicationMessage
{
Topic = "topic_02",
Payload = Encoding.Default.GetBytes(data),
QualityOfServiceLevel = MqttQualityOfServiceLevel.AtLeastOnce,
Retain = true // 伺服器端是否保留訊息。true為保留，如果有新的訂閱者連線，就會立馬收到該訊息。
};
_mqttClient.PublishAsync(message);
}
}
38、後記：MQTT以上演示已經完畢，可以看到它的一些特性，跟websocket很接近，但是又比websocket通訊更加靈活。其實，實際上MQTT的使用者端在現實生產環境場景下，並不需要咱們開發者進行開發，很多硬體裝置都支援提供MQTT協定的通訊使用者端，所以只需要自己搭建一個伺服器端，就可以實現實時監控各種裝置推播過來的各種訊號資料。同時使用者端支援釋出訊息給其他使用者端，所以就實現了裝置與裝置之間的一對一訊號通訊的效果了。如果需要下發訊號給硬體裝置，MQTT伺服器端也可以直接下發給某個指定裝置來進行實現即可。上面案例只提供入門方案，如果有感興趣的大佬，可以自己去拓展一下，來達到更好的效果。
39、以上就是該篇文章的所有內容。如果覺得有幫助，歡迎轉發、點贊、推薦和評論留言。大佬們的鼓勵，是我不斷繼續創作部落格的動力之一。如果有興趣一起探索更多.net 技術，歡迎點選下方qq群，加入一起吹牛談人生。或者掃描下面我個人微信名片二維條碼加我好友，我也可以拉你到微信.net交流群。如果沒有找到二維條碼和QQ群連結，可能是你現在進入的文章是爬蟲爬走的文章，可以點選該文章原始地址[部落格園]的連結來跳轉回最初原文：https://www.cnblogs.com/weskynet/p/16441219.html
