Mqtt 开发笔记：windows 下 C++ ActiveMQ 客户端介绍、编译和使用

2022 年 8 月 02 日
本文字数：2672 字
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前话

项目需求，需要使用到 mqtt 协议，之前编译 QtMqtt 库，不支持队列模式 queue（点对点），只支持订阅/发布者模式.，所以使用 C++ ActiveMQ 实现。

MQTT 协议

简介

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，该协议构建于 TCP/IP 协议上，由 IBM 在 1999 年发布。MQTT 最大优点在于，可以以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。

设计原则

精简，不添加可有可无的功能；
发布/订阅（Pub/Sub）模式，方便消息在传感器之间传递；
允许用户动态创建主题，零运维成本；
把传输量降到最低以提高传输效率；
把低带宽、高延迟、不稳定的网络等因素考虑在内；
支持连续的会话控制；
理解客户端计算能力可能很低；
提供服务质量管理；
假设数据不可知，不强求传输数据的类型与格式，保持灵活性。

特点

1) 使用发布/订阅消息模式，提供一对多的消息发布，解除应用程序耦合这一点很类似于 XMPP，但是 MQTT 的信息冗余远小于 XMPP，,因为 XMPP 使用 XML 格式文本来传递数据。 2) 对负载内容屏蔽的消息传输 3) 使用 TCP/IP 提供网络连接 主流的 MQTT 是基于 TCP 连接进行数据推送的，但是同样有基于 UDP 的版本，叫做 MQTT-SN。这两种版本由于基于不同的连接方式，优缺点自然也就各有不同了。 4) 有三种消息发布服务质量

"至多一次"，消息发布完全依赖底层 TCP/IP 网络。会发生消息丢失或重复。这一级别可用于如下情况，环境传感器数据，丢失一次读记录无所谓，因为不久后还会有第二次发送。这一种方式主要普通 APP 的推送，倘若你的智能设备在消息推送时未联网，推送过去没收到，再次联网也就收不到了。
"至少一次"，确保消息到达，但消息重复可能会发生。
"只有一次"，确保消息到达一次。在一些要求比较严格的计费系统中，可以使用此级别。在计费系统中，消息重复或丢失会导致不正确的结果。这种最高质量的消息发布服务还可以用于即时通讯类的 APP 的推送，确保用户收到且只会收到一次。

5) 小型传输，开销小（固定长度的头部是 2 字节），协议交换最小化，以降低网络流量。非常适合"在物联网领域，传感器与服务器的通信，信息的收集"，嵌入式设备的运算能力和带宽都相对薄弱，使用这种协议来传递消息再适合不过了。 6) 客户端异常中断的机制。

Last Will：即遗言机制，用于通知同一主题下的其他设备发送遗言的设备已经断开了连接。
Testament：遗嘱机制，功能类似于 Last Will。

发布/订阅者模式

MQTT 是一个基于客户端-服务器的消息发布/订阅传输协议。MQTT 协议是轻量、简单、开放和易于实现的，这些特点使它适用范围非常广泛。在很多情况下，包括受限的环境中，如：机器与机器（M2M）通信和物联网（IoT）。其在，通过卫星链路通信传感器、偶尔拨号的医疗设备、智能家居、及一些小型化设备中已广泛使用。

从图上 MQTT 有三种角色的存在：

Broker 代理 ：很多人理解为中间件，当然可以这样子认为。他就是一个中间件。用于处理信息并发送到相应的订阅者。
发布者 ：用于发布信息到代理上面。注意：发布者也可以是订阅者。
订阅者 ：就是用于接受信息的客户端。

MQTT 服务器

MQTT 服务器以称为"消息代理"（Broker），可以是一个应用程序或一台设备。它是位于消息发布者和订阅者之间，它可以：

接受来自客户的网络连接；
接受客户发布的应用信息；
处理来自客户端的订阅和退订请求；
向订阅的客户转发应用程序消息。

MQTT 协议中的方法

MQTT 协议中定义了一些方法（也被称为动作），来于表示对确定资源所进行操作。这个资源可以代表预先存在的数据或动态生成数据，这取决于服务器的实现。通常来说，资源指服务器上的文件或输出。主要方法有：

Connect ：等待与服务器建立连接
Disconnect ：等待 MQTT 客户端完成所作的工作，并于服务器断开 TCP/IP 会话
Subscribe ：等待完成订阅
UnSubscribe ：等待服务器取消客户端的一个活多个和 topics 订阅
Publish ：MQTT 客户端发送消息请求，发送完成后返回应用程序线程

CMS 客户端

CMS API 是一种类似 JMS 的 C ++ API，用于与 Message Brokers（如 Apache ActiveMQ）进行交互。CMS 有助于使 C ++客户端代码更整洁，更易于遵循。ActiveMQ-CPP 是仅客户端库，客户端仍需要消息代理（如 Apache ActiveMQ）进行通信。

下载源码

下载当前最新的 windows 版本源码，下载地址如下：官网地址： activemq.apache.org/components/… CSDN 下载地址： download.csdn.net/download/qq…

编译 avtivemq-cpp

笔者使用的是 VS2017。

步骤一：解压

将下载下来的压缩文件解压到编译的专用文件夹：

步骤二：VS2017 载入工程文件

使用 VS2017 打开 VS2010 的工程文件：

编译”avtivemq-cpp”

步骤三：解决编译错误：“/ZI”和“/Gy-”命令行选项不兼容

编译错误：

解决方法：需要手动改变/Zl 命令、/Gy 命令：进入“项目”->“属性”->“C/C++”->“常规”->“调试信息格式”->选择“程序数据库(/Zi)”。

需要手动改变/Zl 命令、/Gy 命令：进入“项目”->“属性”->“C/C++”->“代码生成”->“启用函数级链接”->选择“是(/Gy)”。

步骤四：继续右键工程生成

步骤五：解决编译错误：“无法打开包括文件：apr_pools.h”

（需要编译 Apr 库，请查看后续章节“VS2017 编译 Apr-1.7.0 库”），编译完成后，加入代码中：

步骤六：继续右键工程生成 debug 和 release

编译通过：

以上编译的是 debug 版本，切换到 release，需要再次配置包含头文件属性，然后开始编译，耗费一定时间（约 15-30 分钟）。

步骤七：头文件以及库文件归类

lib 太大，无法上传。

VS2017 编译 Apr-1.7.0 库

Active mq 依赖一些额外的库，在源码的根目录下的 REAEDME.txt 中有介绍，如下图：

步骤一：下载部署

Apr 下载地址： apr.apache.org/download.cg… CSDN 下载地址： download.csdn.net/download/qq…

下载源码解压到专用的编译文件夹：

步骤二：CMake 配置工程

需要使用到 CMake。 CMake 是一个工程文件生成工具。用户可以使用预定义好的 CMake 脚本，根据自己配置选择开发环境（像是 Visual Studio, Code::Blocks, Eclipse）生成不同 IDE 的工程文件。 cmake 下载地址： download.csdn.net/download/qq…