Java에서 MQTT를 사용하는 방법

MQTT은 사물 인터넷(IoT)용 OASIS 표준 메시징 프로토콜입니다. 작은 코드 풋프린트와 최소 네트워크 대역폭으로 원격 장치를 연결하는 데 이상적인 초경량 발행/구독 메시징 전송으로 설계되었습니다. 오늘날 MQTT는 자동차, 제조, 통신, 석유 및 가스 등과 같은 다양한 산업에서 사용됩니다.

이 글은 Java 프로젝트에서 MQTT를 사용하여 클라이언트와 브로커 간의 연결, 구독, 구독 취소, 게시 및 메시지 수신 기능을 구현하는 방법을 소개합니다.

종속성 추가

이 문서의 개발 환경은 다음과 같습니다.

빌드 도구: Maven

IDE: IntelliJ IDEA

자바: JDK 1.8.0

Java 언어에서 가장 널리 사용되는 MQTT 클라이언트 라이브러리인 Eclipse Paho Java Client을 클라이언트로 사용합니다.
pom.xml 파일에 다음 종속성을 추가합니다.

<dependencies>
   <dependency>
       <groupId>org.eclipse.paho</groupId>
       <artifactId>org.eclipse.paho.client.mqttv3</artifactId>
       <version>1.2.5</version>
   </dependency>
</dependencies>

MQTT 연결 생성

MQTT 브로커

이 문서에서는 public MQTT broker을 기반으로 생성된 EMQX Cloud을 사용합니다. 서버 접속 정보는 다음과 같습니다.

브로커: broker.emqx.io

TCP 포트: 1883

SSL/TLS 포트: 8883

연결하다

MQTT의 기본 연결 매개변수를 설정합니다. 사용자 이름과 암호는 선택 사항입니다.

String broker = "tcp://broker.emqx.io:1883";
// TLS/SSL
// String broker = "ssl://broker.emqx.io:8883";
String username = "emqx";
String password = "public";
String clientid = "publish_client";

그런 다음 MQTT 클라이언트를 만들고 브로커에 연결합니다.

MqttClient client = new MqttClient(broker, clientid, new MemoryPersistence());
MqttConnectOptions options = new MqttConnectOptions();
options.setUserName(username);
options.setPassword(password.toCharArray());
client.connect(options);

지침

MqttClient: MqttClient는 MQTT 작업이 완료되면 제어를 차단하고 응용 프로그램으로 반환하는 일련의 메서드를 제공합니다.

MqttClientPersistence: 전송 중인 아웃바운드 및 인바운드 메시지를 저장하여 지정된 QoS로 전달할 수 있도록 하는 데 사용되는 영구 데이터 저장소를 나타냅니다.

MqttConnectOptions: 클라이언트가 서버에 연결하는 방법을 제어하는 ​​옵션 세트를 보유합니다. 다음은 몇 가지 일반적인 방법입니다.

setUserName: 연결에 사용할 사용자 이름을 설정합니다.

setPassword: 연결에 사용할 암호를 설정합니다.

setCleanSession: 클라이언트와 서버가 다시 시작하고 다시 연결할 때 상태를 기억해야 하는지 여부를 설정합니다.

setKeepAliveInterval: "연결 유지"간격을 설정합니다.

setConnectionTimeout: 연결 시간 초과 값을 설정합니다.

setAutomaticReconnect: 연결이 끊어진 경우 클라이언트가 자동으로 서버에 다시 연결을 시도할지 여부를 설정합니다.

TLS/SSL로 연결

TLS/SSL 연결에 자체 서명된 인증서를 사용하려면 pom.xml 파일에 bcpkix-jdk15on을 추가합니다.

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.bouncycastle/bcpkix-jdk15on -->
<dependency>
   <groupId>org.bouncycastle</groupId>
   <artifactId>bcpkix-jdk15on</artifactId>
   <version>1.70</version>
</dependency>

그런 다음 다음 코드를 사용하여 SSLUtils.java 파일을 만듭니다.

package io.emqx.mqtt;

import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;
import org.bouncycastle.openssl.PEMKeyPair;
import org.bouncycastle.openssl.PEMParser;
import org.bouncycastle.openssl.jcajce.JcaPEMKeyConverter;

import javax.net.ssl.KeyManagerFactory;
import javax.net.ssl.SSLContext;
import javax.net.ssl.SSLSocketFactory;
import javax.net.ssl.TrustManagerFactory;
import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileReader;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyStore;
import java.security.Security;
import java.security.cert.CertificateFactory;
import java.security.cert.X509Certificate;

public class SSLUtils {
   public static SSLSocketFactory getSocketFactory(final String caCrtFile,
                                                   final String crtFile, final String keyFile, final String password)
           throws Exception {
       Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());

       // load CA certificate
       X509Certificate caCert = null;

       FileInputStream fis = new FileInputStream(caCrtFile);
       BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis);
       CertificateFactory cf = CertificateFactory.getInstance("X.509");

       while (bis.available() > 0) {
           caCert = (X509Certificate) cf.generateCertificate(bis);
      }

       // load client certificate
       bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(crtFile));
       X509Certificate cert = null;
       while (bis.available() > 0) {
           cert = (X509Certificate) cf.generateCertificate(bis);
      }

       // load client private key
       PEMParser pemParser = new PEMParser(new FileReader(keyFile));
       Object object = pemParser.readObject();
       JcaPEMKeyConverter converter = new JcaPEMKeyConverter().setProvider("BC");
       KeyPair key = converter.getKeyPair((PEMKeyPair) object);
       pemParser.close();

       // CA certificate is used to authenticate server
       KeyStore caKs = KeyStore.getInstance(KeyStore.getDefaultType());
       caKs.load(null, null);
       caKs.setCertificateEntry("ca-certificate", caCert);
       TrustManagerFactory tmf = TrustManagerFactory.getInstance("X509");
       tmf.init(caKs);

       // client key and certificates are sent to server so it can authenticate
       KeyStore ks = KeyStore.getInstance(KeyStore.getDefaultType());
       ks.load(null, null);
       ks.setCertificateEntry("certificate", cert);
       ks.setKeyEntry("private-key", key.getPrivate(), password.toCharArray(),
               new java.security.cert.Certificate[]{cert});
       KeyManagerFactory kmf = KeyManagerFactory.getInstance(KeyManagerFactory
              .getDefaultAlgorithm());
       kmf.init(ks, password.toCharArray());

       // finally, create SSL socket factory
       SSLContext context = SSLContext.getInstance("TLSv1.2");
       context.init(kmf.getKeyManagers(), tmf.getTrustManagers(), null);

       return context.getSocketFactory();
  }
}

options를 다음과 같이 설정합니다.

String broker = "ssl://broker.emqx.io:8883";
// Set socket factory
String caFilePath = "/cacert.pem";
String clientCrtFilePath = "/client.pem";
String clientKeyFilePath = "/client.key";
SSLSocketFactory socketFactory = getSocketFactory(caFilePath, clientCrtFilePath, clientKeyFilePath, "");
options.setSocketFactory(socketFactory);

MQTT 메시지 게시

주제 PublishSample에 Hello MQTT 메시지를 게시할 클래스mqtt/test를 만듭니다.

package io.emqx.mqtt;

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 PublishSample {

   public static void main(String[] args) {

       String broker = "tcp://broker.emqx.io:1883";
       String topic = "mqtt/test";
       String username = "emqx";
       String password = "public";
       String clientid = "publish_client";
       String content = "Hello MQTT";
       int qos = 0;

       try {
           MqttClient client = new MqttClient(broker, clientid, new MemoryPersistence());
           MqttConnectOptions options = new MqttConnectOptions();
           options.setUserName(username);
           options.setPassword(password.toCharArray());
           options.setConnectionTimeout(60);
      options.setKeepAliveInterval(60);
           // connect
           client.connect(options);
           // create message and setup QoS
           MqttMessage message = new MqttMessage(content.getBytes());
           message.setQos(qos);
           // publish message
           client.publish(topic, message);
           System.out.println("Message published");
           System.out.println("topic: " + topic);
           System.out.println("message content: " + content);
           // disconnect
           client.disconnect();
           // close client
           client.close();
      } catch (MqttException e) {
           throw new RuntimeException(e);
      }
  }
}

구독하다

주제SubscribeSample를 구독할 클래스mqtt/test를 만듭니다.

package io.emqx.mqtt;

import org.eclipse.paho.client.mqttv3.*;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.persist.MemoryPersistence;

public class SubscribeSample {
   public static void main(String[] args) {
       String broker = "tcp://broker.emqx.io:1883";
       String topic = "mqtt/test";
       String username = "emqx";
       String password = "public";
       String clientid = "subscribe_client";
       int qos = 0;

       try {
           MqttClient client = new MqttClient(broker, clientid, new MemoryPersistence());
           // connect options
           MqttConnectOptions options = new MqttConnectOptions();
           options.setUserName(username);
           options.setPassword(password.toCharArray());
           options.setConnectionTimeout(60);
      options.setKeepAliveInterval(60);
           // setup callback
           client.setCallback(new MqttCallback() {

               public void connectionLost(Throwable cause) {
                   System.out.println("connectionLost: " + cause.getMessage());
              }

               public void messageArrived(String topic, MqttMessage message) {
                   System.out.println("topic: " + topic);
                   System.out.println("Qos: " + message.getQos());
                   System.out.println("message content: " + new String(message.getPayload()));

              }

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

          });
           client.connect(options);
           client.subscribe(topic, qos);
      } catch (Exception e) {
           e.printStackTrace();
      }
  }
}

Mqtt콜백:

connectionLost(Throwable cause): 이 메소드는 서버와의 연결이 끊어졌을 때 호출됩니다.

messageArrived(String topic, MqttMessage message): 서버에서 메시지가 도착하면 이 메소드가 호출됩니다.

deliveryComplete(IMqttDeliveryToken 토큰): 메시지 배달이 완료되고 모든 승인이 수신되면 호출됩니다.

테스트

그런 다음 SubscribeSample를 실행하여 mqtt/test 주제를 구독합니다. 그런 다음 PublishSample를 실행하여 mqtt/test 주제에 메시지를 게시합니다. 게시자가 메시지를 성공적으로 게시하고 구독자가 메시지를 받는 것을 볼 수 있습니다.



이제 Paho Java 클라이언트를 MQTT 클라이언트로 사용하여 public MQTT server에 연결하고 메시지 게시 및 구독을 구현했습니다.

전체 코드는 https://github.com/emqx/MQTT-Client-Examples/tree/master/mqtt-client-Java에서 확인할 수 있습니다.

https://www.emqx.com에 원래 게시되었습니다.