MQTT.js 入门教程

Shifan Yu
2021-9-3
MQTT 编程
简介

MQTT.js 是一个开源的 MQTT 协议的客户端库，使用 JavaScript 编写，主要用于 Node.js 和浏览器环境中。是目前 JavaScript 生态中使用最为广泛的 MQTT 客户端库。
MQTT 是一种基于发布/订阅模式的轻量级物联网消息传输协议，可以用极少的代码和带宽为联网设备提供实时可靠的消息服务，它广泛应用于物联网、移动互联网、智能硬件、车联网、电力能源等行业。
由于 JavaScript 单线程特性，MQTT.js 是全异步 MQTT 客户端，MQTT.js 支持 MQTT/TCP、MQTT/TLS、MQTT/WebSocket，在不同运行环境支持的度如下：
浏览器环境：MQTT over WebSocket（包括微信小程序、支付宝小程序等定制浏览器环境）
Node.js 环境：MQTT、MQTT over WebSocket
注意：不同环境里除了少部分连接参数不同，其他 API 均是相同的。且在 MQTT.js v3.0.0 及以上版本后，已经完整支持到 MQTT 5.0。
使用 npm 或 yarn 安装

npm install mqtt --save
# 或使用 yarn
yarn add mqtt
注意：如果您的 Node 环境是 v12 或 v14 及以上版本，请使用 MQTT.js 4.0.0 及以上版本
使用 CDN 安装
在浏览器环境中，我们还可以使用 CDN 的方式引入 MQTT.js。MQTT.js 的 bundle 包通过 http://unpkg.com 管理，我们可以直接添加 unpkg.com/mqtt/dist/mqtt.min.js 来进行使用。
<script src="https://unpkg.com/mqtt/dist/mqtt.min.js"></script>
<script>
  // 将在全局初始化一个 mqtt 变量
  console.log(mqtt)
</script>
除了上述的安装方式外，MQTT.js 还提供了全局安装的方式，使用命令行工具来完成 MQTT 的连接、发布和订阅等。
npm install mqtt -g
我们会在下文中的一些使用教程中详细描述如何使用 MQTT.js 的命令行工具。
本文将使用 EMQX Cloud 提供的 免费公共 MQTT 服务器 作为本次测试的 MQTT 服务器地址，服务器接入信息如下：
Broker: broker.emqx.io
TCP Port: 1883
SSL/TLS Port: 8883
更多详情请访问 EMQX Cloud 官网，或查看 EMQX Cloud 文档。
我们简单编写一段代码实现连接到 EMQX Cloud 并完成订阅主题、收发消息的简单例子。因为在浏览器环境中仅支持使用 WebSocket 连接，所以我们将使用在浏览器环境和 Node.js 环境两种不同的连接参数来完成连接。不过除连接地址外，其它参数均是相同的，因此读者可根据自己的实际情况选择使用。
const mqtt = require('mqtt')
 * 浏览器环境
 * 使用协议为 ws 和 wss 的 MQTT over WebSocket 连接
 * EMQX 的 ws 连接默认端口为 8083，wss 为 8084
 * 注意需要在连接地址后加上一个 path, 例如 /mqtt
const url = 'ws://broker.emqx.io:8083/mqtt'
 * Node.js 环境
 * 使用协议为 mqtt 和 mqtts 的 MQTT over TCP 连接
 * EMQX 的 mqtt 连接默认端口为 1883，mqtts 为 8084
// const url = 'mqtt://broker.emqx.io:1883'
// 创建客户端实例
const options = {
  // Clean session
  clean: true,
  connectTimeout: 4000,
  // 认证信息
  clientId: 'emqx_test',
  username: 'emqx_test',
  password: 'emqx_test',
const client = mqtt.connect(url, options)
client.on('connect', function () {
  console.log('Connected')
  // 订阅主题
  client.subscribe('test', function (err) {
    if (!err) {
      // 发布消息
      client.publish('test', 'Hello mqtt')
// 接收消息
client.on('message', function (topic, message) {
  // message is Buffer
  console.log(message.toString())
  client.end()
在全局安装完 MQTT.js 后，我们同样可以使用命令行工具来完成主题订阅消息发布接收的动作。
示例连接到 broker.emqx.io 并订阅 testtopic/# 主题：
mqtt sub -t 'testtopic/#' -h 'broker.emqx.io' -v
示例连接到 broker.emqx.io 并向 testtopic/hello 主题发送消息
mqtt pub -t 'testtopic/hello' -h 'broker.emqx.io' -m 'from MQTT.js'
如需使用功能更加全面的 MQTT 命令行工具，可参考使用 MQTTX CLI。
API 介绍
mqtt.connect([url], options)
连接到指定的 MQTT Broker 的函数，并始终返回一个 Client 对象。第一个参数传入一个 URL 值，URL 可以是以下协议：mqtt, mqtts, tcp, tls, ws, wss。URL 也可以是一个由 URL.parse() 返回的对象。然后再传入一个 Options 对象，用于配置 MQTT 连接时的选项。当使用 WebSocket 连接时需要注意地址后是否需要加上一个 path，例如 /mqtt。
下面列举一些常用的 Options 对象中的属性值：
Options
keepalive: 单位为秒，数值类型，默认为 60 秒，设置为 0 时禁止
clientId: 默认为 'mqttjs_' + Math.random().toString(16).substr(2, 8)，可以支持自定义修改的字符串
protocolVersion: MQTT 协议版本号，默认为 4（v3.1.1）可以修改为 3（v3.1）和 5（v5.0）
clean: 默认为 true，是否清除会话。当设置为 true 时，断开连接后将清除会话，订阅过的 Topics 也将失效。当设置为 false 时，离线状态下也能收到 QoS 为 1 和 2 的消息
reconnectPeriod: 重连间隔时间，单位为毫秒，默认为 1000 毫秒，注意：当设置为 0 以后将取消自动重连
connectTimeout: 连接超时时长，收到 CONNACK 前的等待时间，单位为毫秒，默认 30000 毫秒
username: 认证用户名，如果 Broker 要求用户名认证的话，请设置该值
password: 认证密码，如果 Broker 要求密码认证的话，请设置该值
will: 遗嘱消息，一个可配置的对象值，当客户端非正常断开连接时，Broker 就会向遗嘱 Topic 里面发布一条消息，格式为：
topic: 遗嘱发送的 Topic
payload: 遗嘱发布的消息
QoS: 遗嘱发送的 QoS 值
retain: 遗嘱发布的消息的 retain 标志
properties: MQTT 5.0 新增，可配置的对象的属性值，详情请参考：https://github.com/mqttjs/MQTT.js#mqttclientstreambuilder-options
如果需要配置 SSL/TLS 连接，Option 对象会被传递给 tls.connect() ，因此可以在 option 中配置以下属性
rejectUnauthorized: 是否验证服务端证书链和地址名称，设置为 false 时将跳过验证，会暴露在中间人的攻击之下，所以不建议在生产环境中使用这种配置，当设置为 true 时，将开启强认证模式，且如果是自签名证书，请在证书配置时设置 Alt name。
ca:  只有在服务器使用自签名证书时才有必要，自签名证书中生成的 CA 文件
cert: 只有当服务器需要客户证书认证时才有必要（双向认证），客户端证书
key: 只有当服务器需要客户证书认证时才有必要（双向认证），客户端密钥
Client 事件
当连接成功后，返回的 Client 对象可通过 on 方法监听多个事件，业务逻辑可在监听的回调函数中完成。以下列举一些常用的事件：
connect
当连接成功时触发，参数为 connack
client.on('connect', function (connack) {
  console.log('Connected')
reconnect
当断开连接后，经过重连间隔时间重新自动连接到 Broker 时触发
client.on('reconnect', function () {
  console.log('Reconnecting...')
close
在断开连接以后触发
client.on('close', function () {
  console.log('Disconnected')
disconnect
在收到 Broker 发送过来的断开连接的报文时触发，参数 packet 即为断开连接时接收到的报文，MQTT 5.0 中的功能
client.on('disconnect', function (packet) {
  console.log(packet)
offline
当客户端下线时触发
client.on('offline', function () {
  console.log('offline')
error
当客户端无法成功连接时或发生解析错误时触发，参数 error 为错误信息
client.on('error', function (error) {
  console.log(error)
message
当客户端收到一个发布过来的 Payload 时触发，其中包含三个参数，topic、payload 和 packet，其中 topic 为接收到的消息的 topic，payload 为接收到的消息内容，packet 为 MQTT 报文信息，其中包含 QoS、retain 等信息
client.on('message', function (topic, payload, packet) {
  // Payload is Buffer
  console.log(`Topic: ${topic}, Message: ${payload.toString()}, QoS: ${packet.qos}`)
Client 方法
Client 除监听事件外，也内置一些方法，用来进行发布订阅的操作等，以下列举一些常用的方法。
Client.publish(topic, message, [options], [callback])
向某一 topic 发布消息的函数方法，其中包含四个参数：
topic: 要发送的主题，为字符串
message: 要发送的主题的下的消息，可以是字符串或者是 Buffer
options: 可选值，发布消息时的配置信息，主要是设置发布消息时的 QoS、Retain 值等。
callback: 发布消息后的回调函数，参数为 error，当发布失败时，该参数才存在
// 向 testtopic 主题发送一条 QoS 为 0 的测试消息
client.publish('testtopic', 'Hello, MQTT!', { qos: 0, retain: false }, function (error) {
  if (error) {
    console.log(error)
  } else {
    console.log('Published')
Client.subscribe(topic/topic array/topic object, [options], [callback])
订阅一个或者多个 topic 的方法，当连接成功需要订阅主题来获取消息，该方法包含三个参数：
topic: 可传入一个字符串，或者一个字符串数组，也可以是一个 topic 对象，{'test1': {qos: 0}, 'test2': {qos: 1}}
options: 可选值，订阅 Topic 时的配置信息，主要是填写订阅的 Topic 的 QoS 等级的
callback: 订阅 Topic 后的回调函数，参数为 error 和 granted，当订阅失败时 error 参数才存在, granted 是一个 {topic, qos} 的数组，其中 topic 是一个被订阅的主题，qos 是 Topic 是被授予的 QoS 等级
// 订阅一个名为 testtopic QoS 为 0 的 Topic
client.subscribe('testtopic', { qos: 0 }, function (error, granted) {
  if (error) {
    console.log(error)
  } else {
    console.log(`${granted[0].topic} was subscribed`)
Client.unsubscribe(topic/topic array, [options], [callback])
取消订阅单个主题或多个主题，该方法包含三个参数：
topic: 可传入一个字符串或一个字符串数组
options: 可选值，取消订阅时的配置信息
callback: 取消订阅时的回调函数，参数为 error，当取消订阅失败时 error 参数才存在
// 取消订阅名为 testtopic 的 Topic
client.unsubscribe('testtopic', function (error) {
  if (error) {
    console.log(error)
  } else {
    console.log('Unsubscribed')
Client.end([force], [options], [callback])
关闭客户端，该方法包含三个参数:
force: 设置为 true 时将立即关闭客户端，而无需等待断开连接的消息被接受。这个参数是可选的，默认为 false。注意：使用该值为 true 时，Broker 无法接收到 disconnect 的报文
options: 可选值，关闭客户端时的配置信息，主要是可以配置 reasonCode，断开连接时的 Reason Code
callback: 当客户端关闭时的回调函数
client.end()
至此就简单的介绍了 MQTT.js 一些常用的 API 的使用方法等，具体在实际项目中的使用请参考以下链接：
如何在 Vue 项目中使用 MQTT
如何在 React 项目中使用 MQTT
如何在 Electron 项目中使用 MQTT
如何在 Node.js 项目中使用 MQTT
使用 WebSocket 连接 MQTT 服务器