MQTT基本原理整理

特性/协议	MQTT	HTTP	WebSocket	CoAP	AMQP
模型	发布/订阅	请求/响应	全双工通信	请求/响应	发布/订阅
传输层协议	TCP	TCP	TCP	UDP	TCP
协议开销	非常低（2字节头）	高（带请求头等）	中等	极低	中等偏高
实时性	强	差	强	强	强
消息可靠性	可调 QoS（0,1,2）	一般	一般	较弱（基于 UDP）	强（事务机制）
适用场景	物联网、传感器、低带宽环境	网页、API 服务	实时聊天、游戏	超轻量 IoT（如电池设备）	企业级消息队列系统
带宽/功耗敏感性	非常适合	不适合	一般	非常适合	一般
是否有中间代理（Broker）	是	否	否（一般是服务器）	一般无	是（如 RabbitMQ）

二、MQTT 的几个关键概念

MQTT 使用的是发布-订阅（Publish/Subscribe）模型，不是传统的客户端直接找服务器通信的方式。

1. Broker（中转站）

所有消息都要经过它，就像菜鸟驿站一样负责收发快递。常见的有：

Mosquitto（开源）
EMQX（国产）

2. Publisher（发布者）

谁要“发消息”，谁就是发布者，比如一个温度传感器上传数据。

3. Subscriber（订阅者）

谁想“接收消息”，谁就订阅某个话题，比如手机 App 想接收温度。

4. Topic（话题）

消息的“类别”，像新闻频道里的“国际/体育/财经”频道。

三、为什么用 MQTT？（对比 HTTP）

特性	MQTT	HTTP
模型	发布/订阅	请求/响应
消息大小	小	相对较大
实时性	强	一般
适合谁？	IoT设备、边缘计算	网页、后台

四、MQTT 使用流程图

五、示例（c++）

用 Paho MQTT C++ 库 写一个示例程序，功能包括：

连接到服务器
订阅一个话题
发布一条消息

1. 安装依赖（Ubuntu）

sudo apt update
sudo apt install libpaho-mqttpp3-dev libpaho-mqtt3as-dev

2. 示例代码：mqtt_example.cpp

#include <iostream>
#include <mqtt/async_client.h>

const std::string SERVER_ADDRESS = "tcp://test.mosquitto.org:1883";
const std::string CLIENT_ID = "cpp_mqtt_client";
const std::string TOPIC = "test/topic";

const int QOS = 1;

class callback : public virtual mqtt::callback {
public:
    void connection_lost(const std::string& cause) override {
        std::cout << "Connection lost: " << cause << std::endl;
    }

    void message_arrived(mqtt::const_message_ptr msg) override {
        std::cout << "Message received: " << msg->to_string() << std::endl;
    }

    void delivery_complete(mqtt::delivery_token_ptr token) override {
        std::cout << "Delivery complete." << std::endl;
    }
};

int main() {
    mqtt::async_client client(SERVER_ADDRESS, CLIENT_ID);
    callback cb;
    client.set_callback(cb);

    mqtt::connect_options connOpts;
    connOpts.set_clean_session(true);

    try {
        std::cout << "Connecting to broker..." << std::endl;
        client.connect(connOpts)->wait();

        std::cout << "Subscribing to topic..." << std::endl;
        client.subscribe(TOPIC, QOS)->wait();

        std::cout << "Publishing message..." << std::endl;
        mqtt::message_ptr pubmsg = mqtt::make_message(TOPIC, "Hello MQTT!");
        pubmsg->set_qos(QOS);
        client.publish(pubmsg)->wait();

        std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(5));

        std::cout << "Disconnecting..." << std::endl;
        client.disconnect()->wait();
    }
    catch (const mqtt::exception& e) {
        std::cerr << "MQTT Error: " << e.what() << std::endl;
        return 1;
    }

    return 0;
}

3. 编译运行

g++ mqtt_example.cpp -o mqtt_example -lpaho-mqttpp3 -lpaho-mqtt3as -pthread
./mqtt_example

结果：

Connecting to broker...
Subscribing to topic...
Publishing message...
Message received: Hello MQTT!
Disconnecting...

六、更多尝试

在本地部署 MQTT 服务器（mosquitto）
多线程订阅多个话题
集成到你自己的嵌入式设备
配合 Web 前端做远程控制

七、总结

MQTT 是什么？	一种轻量、实时的消息通信协议
适合谁？	物联网、嵌入式设备、低带宽网络
学会什么？	用 C++ + Paho 实现 MQTT 发布/订阅

附：常用 MQTT Broker 测试地址

服务器	地址
Mosquitto	`tcp://test.mosquitto.org:1883`
EMQX	`broker.emqx.io`