序
本篇會把連接(CONNECT)敲董、心跳(PINGREQ/PINGRESP)、確認(CONNACK)底洗、斷開連接(DISCONNECT)和在一起進行介紹款筑。
在閱讀本文之前推薦大家先讀一下我的前兩篇文章：MQTT協(xié)議及應(yīng)用場景 MQTT協(xié)議之頭部信息介紹
CONNECT
MQTT v3.1.1有關(guān)字符串部分采用的修改版的UTF-8編碼智蝠，CONNECT可變頭部中協(xié)議名稱、消息體都是采用修改版的UTF-8編碼奈梳。前面基本上可變頭部內(nèi)容不多寻咒，下面是一個較為完整的CONNECT消息結(jié)構(gòu)：
協(xié)議變化
MQTT 3.1.1中CONNECT消息可變頭部協(xié)議名稱MQIsdp被改為MQTT。
MQTT 3.1.1中所有字符串明確規(guī)定使用UTF-8編碼颈嚼，包括客戶端標識符(Client Identifier)毛秘。
MQTT 3.1.1中針對客戶端標識符（ client identifier）限制由原來的23個字節(jié)上限改為65535個字節(jié)。
MQTT 3.1.1中CONNECT消息可變頭部協(xié)議版本號，由0x03變成了0x04 QoS 0類型PUBLISH消息DUP標記必須被設(shè)置為0叫挟。
MQTT 3.1.1中MQTT Over WebSocket 被定義艰匙，互聯(lián)網(wǎng)地址編碼分配機構(gòu)（Internet Assigned Numbers Authority）分配標識符為mqtt。雖在MQTT 3.1規(guī)范通篇沒有提到WebSocket抹恳，但因其二進制屬性可以很容易的在WebSocket通道傳輸员凝。
術(shù)語變化
- MQTT代理 -> MQTT服務(wù)器（MQTT Broker is now MQTT Server）
- 消息ID -> 包ID（Message ID is now Packet ID）
- 消息類型 -> 包類型（Message Type is now Packet Type）
- 主題路徑 -> 主題名稱（Subscribe and Unsubscribe take Topic Paths, rather than Topic names）
- 以前在固定頭部，現(xiàn)在在包類型中( Flags in the fixed header are now specific to the packet type
- 0字節(jié)保留信息需要清除 （A zero byte retained message MUST NOT be stored as a retained message on the Server ）
可變頭部
協(xié)議名稱和協(xié)議版本都是固定的奋献。
連接標志(Connect Flags)
一個字節(jié)表示健霹，除了第1位是保留未使用，其它7位都具有不同含義瓶蚂。業(yè)務(wù)上很重要糖埋，對消息總體流程影響很大，需要牢記窃这。
Clean Session
0瞳别，表示如果訂閱的客戶機斷線了，要保存為其要推送的消息（QoS為1和QoS為2）杭攻，若其重新連接時祟敛，需將這些消息推送（若客戶端長時間不連接，需要設(shè)置一個過期值）兆解。 1馆铁，斷線服務(wù)器即清理相關(guān)信息，重新連接上來之后锅睛，會再次訂閱埠巨。
Will Flag
定義了客戶端（沒有主動發(fā)送DISCONNECT消息）出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)異常導(dǎo)致連接中斷的情況下，服務(wù)器需要做的一些措施衣撬。
簡而言之乖订，就是客戶端預(yù)先定義好扮饶，在自己異常斷開的情況下具练，所留下的最后遺愿（Last Will），也稱之為遺囑（Testament）甜无。 這個遺囑就是一個由客戶端預(yù)先定義好的主題和對應(yīng)消息扛点，附加在CONNECT的可變頭部中，在客戶端連接出現(xiàn)異常的情況下岂丘，由服務(wù)器主動發(fā)布此消息陵究。
只有在Will Flag位為1時，Will Qos和Will Retain才會被讀取奥帘，此時消息體payload中要出現(xiàn)Will Topic和Will Message具體內(nèi)容铜邮，否則，Will QoS和Will Retain值會被忽略掉。
Will Qos
兩位表示松蒜，和PUBLISH消息固定頭部的QoS level含義一樣扔茅。這里先略過，到PUBLISH消息再回過頭來看看秸苗，會更明白些召娜。若標識了Will Flag值為1，那么Will QoS就會生效惊楼，否則會被忽略掉玖瘸。
Will Retain
如果設(shè)置Will Flag，Will Retain標志就是有效的檀咙，否則它將被忽略雅倒。當客戶端意外斷開服務(wù)器發(fā)布其Will Message之后，服務(wù)器是否應(yīng)該繼續(xù)保存攀芯。這個屬性和PUBLISH固定頭部的RETAIN標志含義一樣屯断，這里先略過。
User name 和 password Flag
用于授權(quán)侣诺，兩者要么為0要么為1殖演，否則都是無效。都為0年鸳，表示客戶端可自由連接/訂閱趴久，都為1，表示連接/訂閱需要授權(quán)搔确。
Payload/消息體
消息體定義的消息順序（如上表所示）彼棍，約定俗成，不得更改膳算，否則將可能引起混亂座硕。
若Will Flag值為0，那么在payload中涕蜂，Client Identifer后面就不會存在Will Topic和Will Message內(nèi)容华匾。
若User Name和Password都為0，意味著Payload/消息體中机隙，找不到User Name和password的值蜘拉，就算有，也是無效有鹿。標志決定著是否讀取與否旭旭。
心跳時間(Keep Alive timer)
以秒為單位，定義服務(wù)器端從客戶端接收消息的最大時間間隔葱跋。一般應(yīng)用服務(wù)會在業(yè)務(wù)層次檢測客戶端網(wǎng)絡(luò)是否連接持寄，不是TCP/IP協(xié)議層面的心跳機制(比如開啟SOCKET的SO_KEEPALIVE選項)源梭。 一般來講，在一個心跳間隔內(nèi)稍味，客戶端發(fā)送一個PINGREQ消息到服務(wù)器咸产，服務(wù)器返回PINGRESP消息，完成一次心跳交互仲闽，繼而等待下一輪脑溢。若客戶端沒有收到心跳反饋，會關(guān)閉掉TCP/IP端口連接赖欣，離線屑彻。 16位兩個字節(jié)，可看做一個無符號的short類型值顶吮。最大值社牲，2^16-1 = 65535秒 = 18小時。最小值可以為0悴了，表示客戶端不斷開搏恤。一般設(shè)為幾分鐘，比如微信心跳周期為300秒湃交。
Will Message編碼
Will Message在CONNECT Payload/息體中熟空，使用UTF-8編碼。假設(shè)內(nèi)容為“abcd”搞莺，大概如下：
注：PUBLISH的Payload/消息體中以二進制編碼保存
在某一時間點客戶端異常關(guān)閉會觸發(fā)服務(wù)器PUBLISH此消息息罗。那么服務(wù)器會直接把byte3-byte6之間字符取出，保存為二進制才沧，附加到PUBLISH消息體中迈喉，大概存儲如下：
連接異常中斷通知機制
CONNECT消息一旦設(shè)置在可變頭部設(shè)置了Will flag標記，那就啟用了Last-Will-And-Testament特性温圆，此特性很贊挨摸。
一旦客戶端出現(xiàn)異常中斷，便會觸發(fā)服務(wù)器發(fā)布Will Message消息到Will Topic主題上去岁歉，通知Will Topic訂閱者得运，對方因異常退出。
CONNACK
收到CONNECT消息之后刨裆，服務(wù)器應(yīng)該返回一個CONNACK消息作為響應(yīng)：
- 若客戶端繞過CONNECT消息直接發(fā)送其它類型消息澈圈，服務(wù)器應(yīng)關(guān)閉此非法連接 若客戶端發(fā)送CONNECT之后未收到CONNACT彬檀，需要關(guān)閉當前連接帆啃，然后重新連接
- 相同Client ID客戶端已連接到服務(wù)器，先前客戶端必須斷開連接后窍帝，服務(wù)器才能完成新的客戶端CONNECT連接 客戶端發(fā)送無效非法CONNECT消息努潘，服務(wù)器需要關(guān)閉。
一個完整的CONNACK消息大致如下：
connack
可變頭部第一個字節(jié)為保留，無甚用處疯坤。第二個字節(jié)為連接握手返回碼：
connack response code
只有0-5目前被使用到报慕，其他值有待日后使用。一般返回值為0x00压怠，表示連接建立眠冈。非法的請求，需要返回相應(yīng)的數(shù)值菌瘫。
從上面看出蜗顽，一個CONNACK，四個字節(jié)表示雨让。一個正常的CONNACK消息實際內(nèi)容可能如下：
0x20 0x02 0x00 0x00
若是在私有協(xié)議中雇盖，兩個字節(jié)就足夠了。很多時候栖忠，客戶端和服務(wù)器端在沒有消息傳遞時崔挖，會一直保持著連接。雖然不能依靠TCP心跳機制（比如SO_KEEPALIVE選項）庵寞，業(yè)務(wù)層面定義心跳機制狸相，會讓連接狀態(tài)檢測、控制更為直觀捐川。
PINGREQ
由客戶端發(fā)送到服務(wù)器端卷哩，證明自己還在一直連接著呢。兩個字節(jié)属拾，固定值将谊。
客戶端會在一個心跳周期內(nèi)發(fā)送一條PINGREQ消息到服務(wù)器端。心跳頻率在CONNECT可變頭部“Keep Alive Timer”中定義時間渐白，單位為秒尊浓，無符號16位short表示。
PINGRESP
服務(wù)器收到PINGREQ請求之后纯衍，會立即響應(yīng)一個兩個字節(jié)固定格式的PINGRESP消息栋齿。
服務(wù)器一般若在1.5倍的心跳周期內(nèi)接收不到客戶端發(fā)送的PINGREQ，可考慮關(guān)閉客戶端的連接描述符襟诸。此時的關(guān)閉連接的行為和接收到客戶端發(fā)送DISCONNECT消息的處理行為一致瓦堵，但對客戶端的訂閱不會產(chǎn)生影響（不會清除客戶端訂閱數(shù)據(jù)），這個需要牢記歌亲。
若客戶端發(fā)送PINGREQ之后的一個心跳周期內(nèi)接收不到PINGRESP消息菇用，可考慮關(guān)閉TCP/IP套接字連接。
DISCONNECT
客戶端主動發(fā)送到服務(wù)器端陷揪，表明即將關(guān)閉TCP/IP連接惋鸥。此時要求服務(wù)器要完整杂穷、干凈的進行斷開處理，不能僅僅類似于關(guān)閉連接描述符類似草草處理之卦绣。 需要兩個字節(jié)耐量，值固定。
服務(wù)器要根據(jù)先前此客戶端在發(fā)送CONNECT消息可變頭部Connect flag中的“Clean session flag”所設(shè)置值滤港。
復(fù)習(xí)一下：
- 值為0廊蜒，服務(wù)器必須在客戶端斷開之后繼續(xù)存儲/保持客戶端的訂閱狀態(tài)。這些狀態(tài)包括：
- 存儲訂閱的消息QoS1和QoS2消息
- 正在發(fā)送消息期間連接丟失導(dǎo)致發(fā)送失敗的消息溅漾。
- 以便當客戶端重新連接時以上消息可以被重新傳遞劲藐。
- 值為1，服務(wù)器需要立刻清理連接狀態(tài)數(shù)據(jù)樟凄。
注意：服務(wù)器在接收到客戶端發(fā)送的DISCONNECT消息之后聘芜，需要主動關(guān)閉TCP/IP連接。
