局域网内用JAVA建立MQTT客户端监听MQTT服务器消息并持久化到数据库

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原创 2022-03-31 17:18:23 1w 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

实验一 MQTT与MySQL数据持久化实验实验一 MQTT与MySQL数据持久化实验准备你需要有一个云服务器、ESP8266、DHT11、一条安卓线和3根母母线。步骤：首先登录你的云服务器终端界面，我这里以腾讯云为例，然后打开网址https://www.emqx.cn/download，选中EMQ X Enterprise，根据你的云服务器选择相应系统，安装方式选npm，CPU架构一般都是选x86_64，然后依次运行下面的命令来安装和运行emqx。登录你的宝塔页面，还没安装的根据宝塔官网安装步骤自行安装即可，比较简单，这里就不说阅读详情

这玩意能干什么？我只能说，这是一个物联网的方案，能通过java客户端监听来自单片机发送的消息，单片机有什么消息？常见的有：比如持久性的传感器数据上报，这你得1s上传一次吧，还有一些控制设备的信息，比如灯，电机之类一次操作持续运转的东西。

写在前面：

曾经用过的一种需要接入Internet的物联网方案（这是目前的主流）：

我之前就受益与免费的云平台（云服务器）,比如我以前博客里介绍过了的巴法云平台，还有我以前用过的小熊派华为云平台,它们的好处显而易见，就是不需要你去搭建服务器，不需要去了解数据传输的各种细节，你只需要用你的单片机去连上云就行了，用它们的API接口（特别是巴法云平台的接口真的适合小白实现前端和设备的控制），面向接口编程确实给人很舒服。缺点就是你必须得有网络吧，没网络你就连不上云。

本次主角：

一种局域网内物联网方案（非主流，但实用）

优点:不需要接入外网，除了这个优点没什么优点。

步骤：

首先，你得有个MQTT的服务器吧，怎么办，用EMQX搭建一个局域网的MQTT服务器。

然后，用MQTTX或paho或是它本身自带的web测试接口测试是否能正常订阅和发布消息以及能否正常收到消息。

然后，你得有单片机吧，单片机得支持MQTT协议吧，推荐用ESP32（ESP8266）,基于开源的arduino，你能在太极创客的文档上轻松学会MQTT的相关知识。然后你得把单片机的数据格式转换成通用的JSON格式去发。

然后,也就是本次的主题了,用JAVA建立一个客户端,由于要用MQTT,所以java是一个springboot的项目,用其去监听EMQX建立的MQTT服务器的报文（也就是对于主题所发布个各种消息）,客户端不局限于用JAVA语言去写，具体可参考EMQX的文档,报文采用JSON格式，为什么要用JSON格式，因为方便用JSON格式反过来创建对象然后将对象的属性持久化到数据库。

MQTT Java 客户端库 | EMQX 文档

你可以用这文档里的相关代码，然后稍微修改，就以我的为参考（已经设置了断开服务器后客户端自动重连）

连接Mysql（主要是拿到数据库的操作对象connection）

package emqx.demo.Console;



import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.sql.*;
import java.util.Properties;

public class JDBC {
    static String driverClass=null;
    static String url=null;
    static String name=null;
    static String password=null;

    static {
        try {
            //读取配置文件的信息
            Properties properties= new Properties();
            InputStream is=new FileInputStream("MyInfo.properties");//放在工程文件下使用
            //InputStream is=JDBCUtil.class.getClassLoader().getResourceAsStream("jdbc.properties");//放在src下使用
            //导入输入流
            properties.load(is);
            //读取属性
            driverClass=properties.getProperty("driverClass");
            url=properties.getProperty("url");
            name=properties.getProperty("name");
            password=properties.getProperty("password");
            System.out.println(driverClass);
        } catch (IOException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }


    /**
     * 获取连接对象
     * @return
     * */
    public static Connection getConn() {
        Connection conn=null;
        try {
            Class.forName(driverClass);
        } catch (ClassNotFoundException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            conn = DriverManager.getConnection(url,name,password);
        } catch (SQLException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        return conn;
    }
    /**  释放资源
     *
     *
     **/
    public static void release(Connection conn,Statement st,ResultSet rs) {
        closeRs(rs);
        closeSt(st);
        closeConn(conn);
    }

    public static void release(Connection conn,Statement st) {
        closeSt(st);
        closeConn(conn);
    }
    private static void closeRs(ResultSet rs) {
        try {
            if(rs!=null)
                rs.close();
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            rs=null;
        }
    }
    private static void closeSt(Statement st) {
        try {
            if(st!=null)
                st.close();
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            st=null;
        }
    }
    private static void closeConn(Connection conn) {
        try {
            if(conn!=null)
                conn.close();
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            conn=null;
        }

    }

}

连接EMQX的MQTT服务器

package emqx.demo.Console;

import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttClient;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttConnectOptions;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttException;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttMessage;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.persist.MemoryPersistence;

public class ConnectServer {

    String subTopic ="ESP32/DEVICE";//订阅主题
    int qos =1;//消息服务等级
    String broker ="tcp://127.0.0.1:1883";//emqx搭建的mqtt服务器的地址
    String clientId  ="JavaClient";//这个客户端的名字在emqx上显示的
    String content="Java Client is online";//发布消息
    String pubtopic="esp32";//发布主题
    public ConnectServer() {

        MemoryPersistence persistence = new MemoryPersistence();//保存形式以内容保存

        try {
            MqttClient client = new MqttClient(broker, clientId, persistence);
            //设置消息对象
            MqttMessage message = new MqttMessage(content.getBytes());//待发送的信息
            message.setQos(qos);

            // MQTT 连接选项
            MqttConnectOptions connOpts = new MqttConnectOptions();
            connOpts.setUserName("emqx_java");
            connOpts.setPassword("random".toCharArray());
            // 保留会话
            connOpts.setCleanSession(false);
            //设置超时时间
            connOpts.setConnectionTimeout(10);
            /*
            设置会话心跳时间 单位为秒 服务器会每隔
            1.5*20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
             */
            connOpts.setKeepAliveInterval(20);

            // 设置回调
            client.setCallback(new MyMqttCallback());


            // 建立连接
            while (!client.isConnected()) {
                System.out.println(" client is Connecting to broker: " + broker);
                client.connect(connOpts);
            }
            System.out.println("连接成功");

            // 订阅
            client.subscribe(subTopic,qos  );
            System.out.println("订阅主题"+subTopic);

            // 发布上线消息
            client.publish(pubtopic,message);


        } catch (MqttException me) {
            System.out.println("reason " + me.getReasonCode());
            System.out.println("msg " + me.getMessage());
            System.out.println("loc " + me.getLocalizedMessage());
            System.out.println("cause " + me.getCause());
            System.out.println("excep " + me);
            me.printStackTrace();
        }


    }
}

编写回调函数类(这个根据自己的需求写就好了)

回调函数类必须实现MqttCallback接口

package emqx.demo.Console;

import com.alibaba.fastjson.JSON;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.IMqttDeliveryToken;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttCallback;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttMessage;

import java.sql.SQLException;
import java.sql.Statement;


/*
* MQTT回调
* 收消息持久化到mysql
*
*
* */
public class MyMqttCallback  implements MqttCallback {

 public  static    Statement stmt= null;
    ESP32 myesp32;
    String mystring;
    public  MyMqttCallback()  {
        try {
            stmt= JDBC.getConn().createStatement();
        }
        catch (Exception e){
            System.out.println("无法创建statement实例化对象");
        }

    }
    @Override
    public void connectionLost(Throwable cause) {
        System.out.println("连接断开，可以做重连");
        new ConnectServer();//每次连接断开就又创建一个连接对象



    }

    @Override
    public void messageArrived(String topic, MqttMessage message) throws Exception {
        // subscribe后得到的消息会执行到这里面
        System.out.println("接收来自主题:" + topic+"的信息内容:");
        mystring=new String(message.getPayload());
        System.out.println(mystring);
        myesp32= JSON.parseObject(  mystring,ESP32.class);
        System.out.println(myesp32.toString());
        System.out.println("--------------------------------");


        /*
        *
        * 更新瞬间性操作传感器比如灯，电机的状态
        * */
        if(myesp32.command==1){
            try {
                MysqlDao.updata(myesp32.name,myesp32.state,stmt);
                System.out.println("更新传感器状态");
            }
           catch (Exception e){
               System.out.println("更新数据失败");
           }


        }


        /*
        * 插入传感器持久性上传的数据
        *
        * */
        else if(myesp32.command==2) {
            try {
                MysqlDao.insert(myesp32.name, myesp32.data, stmt);
                System.out.println("插入新数据");
            }
            catch ( Exception e){
                System.out.println("插入新数据失败");
            }

        }
        mystring="";

    }

    @Override
    public void deliveryComplete(IMqttDeliveryToken token) {
        System.out.println("deliveryComplete---------" + token.isComplete());
    }


}

以及编写我的Mydao类,用于数据持久化到数据库

package emqx.demo.Console;

import com.sun.source.tree.LineMap;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Repository;
import sun.nio.cs.FastCharsetProvider;

import java.security.Key;
import java.sql.*;
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;

@Repository
public class MysqlDao  {

    /*
    *
    * 供接口拿数据的方法
    *
    * */
        //获取某传感器的全部数据
         public   static  Map   FindAll(Statement statement, String name, String tablename) throws SQLException {
        ResultSet rs=statement.executeQuery( "SELECT id, name, data FROM "+tablename+"  where  name ='"+name+"'");
            Map map=new HashMap();
            List list=new ArrayList();
            map.put(name,list);
            while (rs.next()) {
                // 通过字段检索
                list.add(rs.getString("data")) ;
            }
            map.put(name,list);
            return  map;
        }

        //获取传感器对应的最新数据
   public    static  String find(String Sensor_name,String key,Statement statement) throws SQLException {
       String sql=  "SELECT    "+  key+"   FROM devices.sensor   WHERE  id=(SELECT MAX(id) FROM sensor GROUP BY `name` HAVING `name`="+"\""+Sensor_name+"\")";
       System.out.println(sql);
       ResultSet rs=statement.executeQuery(sql);
       System.out.println(rs.toString());
        rs.next();
      System.out.println(rs.getString(key));
       return rs.getString(key);
   }


   public static String   GetState(String name ,Statement statement){
    String sql= "SELECT state  FROM action WHERE `sname` ="+"'"+name+"'";
       System.out.println(sql);
       try {
           ResultSet rs=statement.executeQuery(sql);
           rs.next();
           return rs.getString("state");
       } catch (SQLException e) {
           e.printStackTrace();
           return "error";

       }
   }


   /*
   *
   *
   * 监听单片机发出的数据
   *
   * */



    //在数据库的表中插入数据
   public  static  boolean insert(String name,String dat,Statement sta) throws SQLException {
       String sql="insert  into  devices.sensor(name,data)  VALUES ('"+name+"" +"','"+dat+"')";
       System.out.println(sql);
       if (sta.execute(sql))return true;
       return false;
   }

   //更新持续性外设如灯，电机的状态一次改变永久使用
    public static  void  updata(String dev,String state,Statement statement) throws SQLException {
       String sql="UPDATE devices.action SET state='"+state+"'WHERE sname='"+dev+"'";
        System.out.println(sql);
       statement.executeUpdate(sql);
    }



}

以上就做完了，Mqtt服务器的消息就JAVA客户端监听并被被持久化报存到了数据库中。

最后就是用JAVA的JDBC写数据库相关的API接口供安卓端，微信小程序端去调用，让它们拿数据放前端界面了就ok了。可以的话，可用JAVA的第三方框架Mybatis去简化API接口的编写。（主要简化的是sql语句）

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