随着物联网（IoT）技术的快速发展，MQTT（消息队列遥测传输）协议因其轻量级和高效性，成为了物联网应用中的首选协议。MQTTnet 是一个强大的 .NET 库，用于实现 MQTT 协议，支持 .NET 平台上的客户端和服务器开发。本文将详细介绍 MQTTnet 的功能、优势以及应用场景。

MQTTnet 概述

MQTTnet 是一个开源的 .NET 库，旨在为开发人员提供一个灵活且易于使用的 MQTT 实现。该库完全用 C# 编写，支持 .NET Standard 2.0 及更高版本。这意味着它可以在各种 .NET 平台上运行，包括 .NET Framework、.NET Core 和 Xamarin 等。MQTTnet 提供了丰富的功能，包括同步和异步操作、内置的日志记录、质量服务级别（QoS）支持等，极大地方便了开发人员的使用。同时，MQTTnet提供了一个 MQTT 客户端和一个 MQTT 服务器（代理），并支持 MQTT 协议版本从 3.1.1 到 5.0。

主要功能

客户端功能
MQTTnet 提供了强大的客户端功能，使开发人员能够轻松地连接到 MQTT 服务器并进行通信。其主要功能包括：

1. 连接管理：支持与单个或多个服务器建立和管理连接。

2. 消息发布和订阅：支持各种 QoS 级别的消息发布和订阅，确保消息的可靠传输。

3. 保持活动（Keep Alive）：自动管理与服务器的心跳，以保持连接的活跃状态。

4. 重连机制：在连接中断时，自动尝试重新连接，以确保通信的稳定性。

服务器功能
除了客户端功能，MQTTnet 还支持构建 MQTT 服务器，使开发人员能够创建自己的 MQTT 服务。其主要功能包括：

1. 连接管理：管理客户端连接，支持大量并发连接。

2. 消息路由：根据订阅规则，将消息路由到相应的客户端。

3. 身份验证和授权：支持多种身份验证和授权机制，确保通信的安全性。

4. 日志记录和监控：提供详细的日志记录和监控功能，帮助开发人员及时发现和解决问题。

MQTTnet 应用场景

MQTTnet 可用于构建各种基于 MQTT 协议的应用程序，包括：

• 物联网 (IoT): MQTTnet 非常适合连接资源受限的物联网设备，例如传感器和执行器。

• 车联网: MQTTnet 可用于连接车载设备并收集实时数据。

• 工业自动化: MQTTnet 可用于连接工业控制系统和设备。

• 消息传递: MQTTnet 可用于构建可扩展的消息传递应用程序。

MQTTnet 使用方法

安装MQTTnet
在开始之前，需要将 MQTTnet 库添加到项目中。下面使用 NuGet 包管理器进行安装：

Install-Package MQTTnet

或者使用.NET CLI

dotnet add package MQTTnet

使用 MQTTnet 构建 MQTT 客户端

1. 初始化 MQTT 客户端
   首先，创建一个 MQTT 客户端工厂实例，并使用它创建一个客户端：

using MQTTnet;using MQTTnet.Client;using MQTTnet.Client.Options;var factory = new MqttFactory();var mqttClient = factory.CreateMqttClient();

2. 配置 MQTT 客户端选项
   配置客户端连接选项，例如服务器地址和端口

var options = new MqttClientOptionsBuilder()
    .WithClientId("客户端ID")
    .WithTcpServer("mqtt服务器地址", 1883)
    .WithCleanSession()
    .Build();

3. 连接到 MQTT 服务器
   使用配置的选项连接到 MQTT 服务器：

await mqttClient.ConnectAsync(options, CancellationToken.None);

4. 订阅主题
   连接成功后，可以订阅一个或多个主题：

await mqttClient.SubscribeAsync(new MqttTopicFilterBuilder()
    .WithTopic("test/topic")
    .Build());

5. 接收消息
   为客户端的 ApplicationMessageReceivedHandler 事件添加处理程序，以接收消息：

mqttClient.UseApplicationMessageReceivedHandler(e =>{
    Console.WriteLine($"Received message: {Encoding.UTF8.GetString(e.ApplicationMessage.Payload)}");});

6. 发布消息
   可以发布消息到指定的主题：

var message = new MqttApplicationMessageBuilder()
    .WithTopic("test/topic")
    .WithPayload("Hello MQTT")
    .WithQualityOfServiceLevel(MQTTnet.Protocol.MqttQualityOfServiceLevel.AtLeastOnce)
    .Build();await mqttClient.PublishAsync(message, CancellationToken.None);

7. 断开连接
   完成通信后，可以断开与服务器的连接：

await mqttClient.DisconnectAsync();

使用 MQTTnet 构建 MQTT 服务器

1. 初始化 MQTT 服务器
   创建一个 MQTT 服务器工厂实例，并使用它创建一个服务器：

using MQTTnet.Server;var factory = new MqttFactory();var mqttServer = factory.CreateMqttServer();

2. 配置 MQTT 服务器选项
   配置服务器选项，例如默认端口：

var options = new MqttServerOptionsBuilder()
    .WithDefaultEndpointPort(1883)
    .Build();

3. 启动 MQTT 服务器
   使用配置的选项启动服务器：

await mqttServer.StartAsync(options);

4. 处理客户端连接
   为服务器的 ClientConnectedHandler 和 ClientDisconnectedHandler 事件添加处理程序，以处理客户端连接和断开：

mqttServer.ClientConnectedHandler = new MqttServerClientConnectedHandlerDelegate(e =>{
    Console.WriteLine($"Client connected: {e.ClientId}");});mqttServer.ClientDisconnectedHandler = new MqttServerClientDisconnectedHandlerDelegate(e =>{
    Console.WriteLine($"Client disconnected: {e.ClientId}");});

5. 处理消息
   为服务器的 ApplicationMessageReceivedHandler 事件添加处理程序，以处理接收到的消息：

mqttServer.ApplicationMessageReceivedHandler = new MqttApplicationMessageReceivedHandlerDelegate(e =>{
    Console.WriteLine($"Received message: {Encoding.UTF8.GetString(e.ApplicationMessage.Payload)} from client: {e.ClientId}");});

6. 停止 MQTT 服务器
   完成通信后，可以停止服务器：

await mqttServer.StopAsync();

通过上述步骤，可以在 .NET 项目中使用 MQTTnet 库构建 MQTT 客户端和服务器。MQTTnet 提供了灵活且强大的功能，使得开发高效、稳定的 MQTT 应用变得简单。

源码地址：https://github.com/dotnet/MQTTnet