MQTT（Message Queue Telemetry Transport）,遥测传输协议，提供订阅/发布模式，更为简约、轻量，易于使用，针对受限环境（带宽低、网络延迟高、网络通信不稳定），可以简单概括为物联网打造，官方总结特点如下：
使用发布/订阅消息模式，提供一对多的消息发布，解除应用程序耦合对负载内容屏蔽的消息传输-
使用 TCP/IP 提供网络连接 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：丢失一次读记录无所谓，因为不久后还会有第二次发送，例如 环境传感器数据
“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。这一级别可用于如下情况：消息重复或丢失会导致不正确的结果，例如 计费系统
小型传输，开销很小（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- 使用 Last Will 和 Testament（遗嘱） 特性通知有关客户端的异常中断机制
先说一下整个协议的构造，整体上协议可拆分为：固定头部 + 可变头部 + 消息体
协议说白了就是对于双方通信的一个约定，比如传过来一段字符流，第1个字节表示什么，第2个字节表示什么。。。。一个约定
注意：wireshark 解析出的mqtt协议中，只有value部分是mqtt包里的内容，至于那些头字段是wireshark根据MQTT协议的规定自己添加的，是为了便于理解协议，其并不是MQTT传输包里的内容
MQTT 3.1协议在线版本： http://public.dhe.ibm.com/software/dw/webservices/ws-mqtt/mqtt-v3r1.html
官方下载地址： http://public.dhe.ibm.com/software/dw/webservices/ws-mqtt/MQTT_V3.1_Protocol_Specific.pdf
PDF版本，42页，不算多。
另外，目前MQTT大家都用在了手机推送，可能还有很多的使用方式，有待进一步的探索。
阅读完毕MQTT协议，有一个想法，其实可以基于MQTT协议，打造更加私有、精简（协议一些地方，略显多余）的传输协议，比如一个字节的传输开销。有时间，会详细说一下
2. 固定头部
固定头部，两个字节，共16位：
2.1 第一个字节(byte 1)
- Message Type(7-4)
消息类型，占用4个二进制位，可代表16种消息类型：
除去0和15位置属于保留待用，共14种消息事件类型
- DUP flag(3)
消息重传标志，只占1个二进制位。值可取0或1，默认值为0，表示当前消息是第一次被发送，当值为1时，表示当前消息先前已经被传送过。只适用于客户端或服务器端尝试重发PUBLISH, PUBREL, SUBSCRIBE 或 UNSUBSCRIBE等消息，不能用于检测消息重复发送。
重发消息时需要注意满足条件：QoS > 0，消息需要回复确认
此时(DUP flag 为 1 时)，在可变头部需要包含消息ID
- QoS(2-1)
服务质量(Quality of Service)，占用2个二进制位。
针对 publish 消息：
- RETAIN(0)
仅针对PUBLISH消息。不同值，不同含义：
1：表示发送的消息需要一直持久保存（不受服务器重启影响），不但要发送给当前的订阅者，并且以后新来的订阅了此Topic name的订阅者会马上得到推送。
备注：新来乍到的订阅者，只会取出最新的一个RETAIN flag = 1的消息推送。
0：仅仅为当前订阅者推送此消息。
假如服务器收到一个消息体为空(zero-length payload)且RETAIN = 1的已存在Topic name的PUBLISH消息，服务器将删除掉与之对应的已被持久化的PUBLISH消息。
-
如何解析
因为java使用有符号(最高位为符号位)数据表示，byte范围：-128-127。该字节的最高位（左边第一位），可能为1。若直接转换为byte类型，会出现负数，这是一个雷区。DataInputStream提供了int readUnsignedByte()读取方式，请注意。下面演示了，如何从一个字节中，获取到所有定义的信息，同时绕过雷区：
public static void main(String[] args) {
byte publishFixHeader = 50;// 0 0 1 1 0 0 1 0
doGetBit(publishFixHeader);
int ori = 224;//1110000,DISCONNECT ,Message Type (14)
byte flag = (byte) ori; //有符号byte
doGetBit(flag);
doGetBit_v2(ori);
}
public static void doGetBit(byte flags) {
boolean retain = (flags & 1) > 0;
int qosLevel = (flags & 0x06) >> 1;
boolean dupFlag = (flags & 8) > 0;
int messageType = (flags >> 4) & 0x0f;
System.out.format(
"Message type:%d, DUP flag:%s, QoS level:%d, RETAIN:%s\n",
messageType, dupFlag, qosLevel, retain);
}
public static void doGetBit_v2(int flags) {
boolean retain = (flags & 1) > 0;
int qosLevel = (flags & 0x06) >> 1;
boolean dupFlag = (flags & 8) > 0;
int messageType = flags >> 4;
System.out.format(
"Message type:%d, DUP flag:%s, QoS level:%d, RETAIN:%s\n",
messageType, dupFlag, qosLevel, retain);
}
2.2 第二个字节
- Remaining Length（剩余长度）
当前消息中剩余的字节数，包含 可变头部 和 净负荷，占1-4个字节。单个字节最大值：01111111，16进制：0x7F，10进制为127。单个字节为什么不能是11111111（0xFF）呢？因为MQTT协议规定，第八位（最高位）是个标志位，若为1，则表示还有后续字节存在，MQTT协议最多允许4个字节表示剩余长度，那么最大长度为：0xFF,0xFF,0xFF,0x7F，二进制表示为:11111111,11111111,11111111,01111111，十进制：268435455 byte=261120KB=256MB=0.25GB 四个字节之间值的范围：
Remaining Length = len(variable headers) + len(body)
如何换算成十进制呢 ? 使用java语言表示如下：
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 模拟客户端写入
ByteArrayOutputStream arrayOutputStream = new ByteArrayOutputStream();
DataOutputStream dataOutputStream = new DataOutputStream(arrayOutputStream);
dataOutputStream.write(0xff);
dataOutputStream.write(0xff);
dataOutputStream.write(0xff);
dataOutputStream.write(0x7f);
InputStream arrayInputStream = new ByteArrayInputStream(arrayOutputStream.toByteArray());
// 模拟服务器/客户端解析
System. out.println( "result is " + bytes2Length(arrayInputStream));
}
/**
* 转化字节为 int类型长度
* @param in
* @return
* @throws IOException
*/
private static int bytes2Length(InputStream in) throws IOException {
int multiplier = 1;
int length = 0;
int digit = 0;
do {
digit = in.read(); //一个字节的有符号或者无符号，转换转换为四个字节有符号 int类型
length += (digit & 0x7f) * multiplier;
multiplier *= 128;
} while ((digit & 0x80) != 0);
return length;
}