Golang与MQTT：轻松构建物联网应用

在今天的数字时代，物联网和实时消息传递变得越来越重要。Golang，由Google推出的革命性编程语言，与MQTT，一个高效的物联网消息传输协议，共同为开发者带来了无数的机会。这篇文章将带你走进Golang和MQTT的世界，详细介绍如何实现二者的融合与应用。

1. 为什么选择Golang?

Golang以其简洁、强大和高效的特性而脱颖而出，特别适合处理并发任务，是物联网项目的理想选择。

2. MQTT: 物联网的动力

MQTT的发布/订阅模式使其成为物联网领域的翘楚。它能够为联网设备提供实时、可靠的消息服务，广泛应用于各个行业。

3. 开启Golang与MQTT的旅程

我们将使用paho.mqtt.golang库，这是一个为Golang设计的高效MQTT客户端。

3.1 项目准备

确保你的系统安装了go1.13.12或更高版本。安装paho.mqtt.golang：

go get github.com/eclipse/paho.mqtt.golang

3.2 连接到MQTT broker

我们选择EMQX提供的公共MQTT服务器，地址为broker.emqx.io。

package main

import (
    "fmt"
    mqtt "github.com/eclipse/paho.mqtt.golang"
    "time"
)

var messagePubHandler mqtt.MessageHandler = func(client mqtt.Client, msg mqtt.Message) {
    fmt.Printf("Received message: %s from topic: %s\n", msg.Payload(), msg.Topic())
}

var connectHandler mqtt.OnConnectHandler = func(client mqtt.Client) {
    fmt.Println("Connected")
}

var connectLostHandler mqtt.ConnectionLostHandler = func(client mqtt.Client, err error) {
    fmt.Printf("Connect lost: %v", err)
}

func main() {
    var broker = "broker.emqx.io"
    var port = 1883
    opts := mqtt.NewClientOptions()
    opts.AddBroker(fmt.Sprintf("tcp://%s:%d", broker, port))
    opts.SetClientID("go_mqtt_client")
    opts.SetUsername("emqx")
    opts.SetPassword("public")
    opts.SetDefaultPublishHandler(messagePubHandler)
    opts.OnConnect = connectHandler
    opts.OnConnectionLost = connectLostHandler
    client := mqtt.NewClient(opts)
    if token := client.Connect(); token.Wait() && token.Error() != nil {
        panic(token.Error())
  }
}
  • ClientOptions：用于设置 broker，端口，客户端 id ，用户名密码等选项
  • messagePubHandler：全局 MQTT pub 消息处理
  • connectHandler：连接的回调
  • connectLostHandler：连接丢失的回调

如果想使用 TLS 连接，可以如下设置：

func NewTlsConfig() *tls.Config {
    certpool := x509.NewCertPool()
    ca, err := ioutil.ReadFile("ca.pem")
    if err != nil {
        log.Fatalln(err.Error())
    }
    certpool.AppendCertsFromPEM(ca)
    // Import client certificate/key pair
    clientKeyPair, err := tls.LoadX509KeyPair("client-crt.pem", "client-key.pem")
    if err != nil {
        panic(err)
    }
    return &tls.Config{
        RootCAs: certpool,
        ClientAuth: tls.NoClientCert,
        ClientCAs: nil,
        InsecureSkipVerify: true,
        Certificates: []tls.Certificate{clientKeyPair},
    }
}

如果不设置客户端证书，可以如下设置：

func NewTlsConfig() *tls.Config {
    certpool := x509.NewCertPool()
    ca, err := ioutil.ReadFile("ca.pem")
    if err != nil {
        log.Fatalln(err.Error())
    }
    certpool.AppendCertsFromPEM(ca)
    return &tls.Config{
        RootCAs: certpool,
        }
}

然后设置 TLS

var broker = "broker.emqx.io"
var port = 8883
opts := mqtt.NewClientOptions()
opts.AddBroker(fmt.Sprintf("ssl://%s:%d", broker, port))
tlsConfig := NewTlsConfig()
opts.SetTLSConfig(tlsConfig)
// other options

3.3 MQTT消息发布与订阅

Golang与MQTT的结合使得消息发布和订阅变得轻而易举。

订阅

func sub(client mqtt.Client) {
    topic := "topic/test"
    token := client.Subscribe(topic, 1, nil)
    token.Wait()
    fmt.Printf("Subscribed to topic %s", topic)
}

发布

func publish(client mqtt.Client) {
    num := 10
    for i := 0; i < num; i++ {
        text := fmt.Sprintf("Message %d", i)
        token := client.Publish("topic/test", 0, false, text)
        token.Wait()
        time.Sleep(time.Second)
    }
}

4. 深入理解：连接回调与安全性

当与broker的连接建立或断开时，执行相应的回调函数可以增加程序的健壮性。同时，为了数据安全，建议使用TLS连接。

5. 实战测试

通过以下代码，我们可以一目了然地了解如何在Golang中实现MQTT客户端的完整流程。

package main

import (
    "fmt"
    mqtt "github.com/eclipse/paho.mqtt.golang"
    "log"
    "time"
)

var messagePubHandler mqtt.MessageHandler = func(client mqtt.Client, msg mqtt.Message) {
    fmt.Printf("Received message: %s from topic: %s\n", msg.Payload(), msg.Topic())
}

var connectHandler mqtt.OnConnectHandler = func(client mqtt.Client) {
    fmt.Println("Connected")
}

var connectLostHandler mqtt.ConnectionLostHandler = func(client mqtt.Client, err error) {
    fmt.Printf("Connect lost: %v", err)
}

func main() {
    var broker = "broker.emqx.io"
    var port = 1883
    opts := mqtt.NewClientOptions()
    opts.AddBroker(fmt.Sprintf("tcp://%s:%d", broker, port))
    opts.SetClientID("go_mqtt_client")
    opts.SetUsername("emqx")
    opts.SetPassword("public")
    opts.SetDefaultPublishHandler(messagePubHandler)
    opts.OnConnect = connectHandler
    opts.OnConnectionLost = connectLostHandler
    client := mqtt.NewClient(opts)
    if token := client.Connect(); token.Wait() && token.Error() != nil {
        panic(token.Error())
    }

    sub(client)
    publish(client)

    client.Disconnect(250)
}

func publish(client mqtt.Client) {
    num := 10
    for i := 0; i < num; i++ {
        text := fmt.Sprintf("Message %d", i)
        token := client.Publish("topic/test", 0, false, text)
        token.Wait()
        time.Sleep(time.Second)
    }
}

func sub(client mqtt.Client) {
    topic := "topic/test"
    token := client.Subscribe(topic, 1, nil)
    token.Wait()
  fmt.Printf("Subscribed to topic: %s", topic)
}

运行代码，可以看到 MQTT 连接、订阅成功，并能成功收到订阅 topic 的消息

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6. 结语

结合Golang的强大性能和MQTT的轻量级特点，为物联网应用开发提供了一个强大的解决方案。通过这篇文章，您应该已经掌握了如何使用Golang构建MQTT应用的基本知识，期待您在实际应用中创造更多的可能性。

本文旨在为读者提供真实、有价值的内容，如有任何建议或反馈，请随时与我们联系。

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