如何订阅一个主题，并接收消息？
订阅主题的流程如下：
6. 订阅与发布(二) - 图1

  1. Client 向 Broker 发送一个 SUBSCRIBE 数据包，其中包含了 Client 想要订阅的主题以及其他一些参数；
  2. Broker 收到 SUBSCRIBE 数据包后，向 Client 发送一个 SUBACK 数据包作为应答。

看数据包的具体内容：

1. SUBSCRIBE

1.1 可变头（Variable header）

  • 数据包标识（Packet Identifier）：两个字节，用来唯一标识一个数据包，数据包标识只需要保证在从Sender 到Receiver 的一次消息交互中保持唯一。

    1.2 消息体（Payload）

  • 订阅列表（List of Subscriptions）：SUBSCRIBE 的消息体中包含 Client 想要订阅的主题列表，列表中的每一项由订阅主题名和对应的 QoS 组成。主题名中可以包含通配符(参考后面通配符)，单层通配符“+”和多层通配符“#”。使用包含通配符的主题名可以订阅满足匹配条件的所有主题。为了和 PUBLISH 中的主题区分，我们叫SUBSCRIBE 中的主题名为主题过滤器（Topic Filter）。

SUBSCRIBE 数据包中 QoS 代表针对某一个或者一组主题，Client 希望 Broker 在发送来自这些主题的消息给它时，消息使用的 QoS 级别。

2. SUBACK

为了确认每一次的订阅，Broker 收到 SUBSCRIBE 之后会回复一个 SUBACK 数据包作为应答。

2.1 可变头（Variable header）

  • 数据包标识（Packet Identifier）：两个字节，用来唯一标识一个数据包，数据包标识只需要保证在从Sender 到 Receiver 的一次消息交互中保持唯一。

    2.2 消息体（Payload）

  • 返回码（return codes）：SUBBACK 数据包包含了一组返回码，返回码的数量和顺序和 SUBSCRIBE 数据包的订阅列表对应，用于标识订阅类别中的每一个订阅项的订阅结果。 | 返回码 | 含义 | | —- | —- | | 0 | 订阅成功，最大可用QoS为0 | | 1 | 订阅成功，最大可用QoS为1 | | 2 | 订阅成功，最大可用QoS为2 | | 128 | 订阅失败 |

返回码 0~2 代表订阅成功，同时 Broker 授予 Subscriber 不同的 QoS 等级，这个等级可能会和 Subscriber在 SUBSCRIBE 数据包中要求的不一样。
返回码 128 代表订阅失败，比如 Client 没有权限订阅某个主题，或者要求订阅的主题格式不正确等。

3. 代码实践：订阅一个主题

接下来我们来写订阅并处理消息的代码，我们订阅在之前的 publisher.js 中的主题，并通过捕获“message”事件获取接收的消息并打印出来。

通常我们在建立和 Broker 的连接之后就可以开始订阅了，但是这里有一个小小的优化，如果你建立的是持久会话的连接，那么有可能 Broker 已经保存你在之前的连接时订阅的主题，你就没有必要再发起 SUBSCRIBE 请求了，这个小优化在网络带宽或者设备处理能力较差的情况尤为重要。

  1. // subscriber.js
  2. var mqtt = require('mqtt')
  4. var client = mqtt.connect('mqtt://10.10.20.200:1883', {
  5.     clientId: "mqtt_sample_subscriber_id_1",
  6.     clean: false
  7. })
  9. client.on('connect', function (connack) {
  10.   if(connack.returnCode == 0) {
  11.     if (connack.sessionPresent == false) {
  12.       console.log("subscribing")
  13.       client.subscribe("home/2ndfloor/201/temperature", {
  14.           qos: 1
  15.       }, function (err, granted) {
  16.         if (err != undefined) {
  17.             console.log("subscribe failed")
  18.         } else {
  19.             console.log(`subscribe succeeded with ${granted[0].topic}, qos: ${granted[0].qos}`)
  20.         }
  21.       })
  22.     }
  23.   }else {
  24.       console.log(`Connection failed: ${connack.returnCode}`)
  25.   }
  26. })
  28. client.on("message", function (_, message, _) {
  29.     var jsonPayload = JSON.parse(message.toString())
  30.     console.log(`current temperature is ${jsonPayload.current}`)
  31. })

在终端上运行node subscriber.js 我们会得到以下输出：

  1. subscribing
  2. subscribe succeeded with home/2ndfloor/201/temperature, qos: 1

此时进程处理等待状态，关没有终止。

第一次运行这个代码的时候，Broker 上面没有保存这个 Client 的会话，所以需要进行订阅，现在 CTRL+C 终止这段代码的运行，然后重新运行，因为 Broker 上面已经保存了这个 Client 的会话，所以就不需要再订阅了，你就不会看到订阅相关的输出了。

因为之前运行过 node publisher.js，向“home/2ndfloor/201/temperature”这个主题发布过一个消息，但是这发生在 subscriber.js 订阅该主题之前，所以现在 Subscriber 不会收到任何消息，我们需要再运行一次 node publisher.js，然后在运行 subscriber.js 的终端上会输出：

  1. current temperature is 25

现在通过 MQTT 协议完成了一次点到点的消息传递，同时我们也验证了，建立持久性会话连接之后，Broker 会保存 Client 的订阅信息。

3. 取消订阅

Subcriber 也可以取消对某些主题的订阅，取消订阅的流程如下：
6. 订阅与发布(二) - 图2

  1. Client 向 Broker 发送一个 UNSUBSCRIBE 数据包，其中包含了 Client 想要取消订阅的主题；
  2. Broker 收到 UNSUBSCRIBE 数据包后，向 Client 发送一个 UNSUBACK 数据包作为应答。

看数据包的具体内容：

3.1 UNSUBSCRIBE

3.1.1 可变头（Variable header）

  • 数据包标识（Packet Identifier）：两个字节，用来唯一标识一个数据包，数据包标识只需要保证在从Sender 到 Receiver 的一次消息交互中保持唯一。

    3.1.2 消息体（Payload）

  • 主题列表（List of Topics）：UNSUBSCRIBE 的消息体中包含 Client 想要取消订阅的主题过滤器列表，这些主题过滤器和 SUBSCRIBE 数据包中一样，可以包含通配符。UNSUBSCRIBE 消息体里面不再包含主题过滤器对应的 QoS 了。

    3.2 UNSUBACK

    Broker 收到 UNSUBSCRIBE 之后会回复一个 UNSUBACK 数据包作为应答：

    3.2.1 可变头（Variable header）

  • 数据包标识（Packet Identifier）：两个字节，用来唯一标识一个数据包，数据包标识只需要保证在从Sender 到 Receiver 的一次消息交互中保持唯一。

    3.2.1 消息体（Payload）

    UNSUBACK 数据包没有消息体。

4. 代码实践：取消订阅

在建立连接之后取消对之前订阅的主题

  1. // unsubscribe.js 
  3. var mqtt = require('mqtt')
  5. var client = mqtt.connect('mqtt://10.10.20.200:1883', {
  6.   clientId: "mqtt_sample_subscriber_id_1",
  7.   clean: false
  8. })
  10. client.on('connect', function (connack) {
  11.   if (connack.returnCode == 0) {
  12.     console.log("unsubscribing")
  13.     client.unsubscribe("home/2ndfloor/201/temperature", function (err) {
  14.       if (err != undefined) {
  15.         console.log("unsubscribe failed")
  16.       } else {
  17.         console.log("unsubscribe succeeded")
  18.       }
  19.       client.end()
  20.     })
  21.   } else {
  22.       console.log(`Connection failed: ${connack.returnCode}`)
  23.   }
  24. })

在终端上运行node unsubscribe.js，会得到以下输出：

  1. unsubscribing
  2. unsubscribe succeeded

在这里取消了对“home/2ndfloor/201/temperature”的订阅，所以再运行 subscriber.js 和 publisher.js，再运行 subscribe.js 的终端不会再有消息的打印信息了。如何要使 subscriber.js 重新订阅这个主题，可以动下脑筋然后自己动手实现一下。

通配符

MQTT 的主题是具有层级概念的，不同的层级之间用“/”分割。
一个订阅可能包含特殊字符，允许你一次定义多个主题。主题层次分隔符被用来在主题中引入层次。多层的通配符和单层通配符可以被使用，但他们不能被使用来做发布者的消息。

主题层级分隔符 /

/被用来分割主题树的每一层，并给主题空间提供分等级的结构。当两个通配符在一个主题中出现的时候，主题层次分隔符的使用是很重要的。

多层通配符

是一个匹配主题中任意层次数的通配符。比如说，如果你订阅了finance/stock/ibm/#，你就可以接收到以下这些主题的消息：

  1. finance/stock/ibm 
  2. finance/stock/ibm/closingprice 
  3. finance/stock/ibm/currentprice
  4. finance/stock/ibm/a/b
  5. finance/stock/ibm/hi/ok/d

多层通配符有可以表示大于等于0的层次。因此，finance/# 也可以匹配到单独的 finance，在这种情况下#代表0层。在这种语境下主题层次分隔符/就没有意义了。因为没有可以分的层次。
多层通配符只可以确定当前层或者下一层。因此，#和finance/#都是有效的，但是finance#不是有效的。多层通配符一定要是主题树的最后一个字符。比如说，finance/#是有效的，但是finance/#/closingprice是无效的。

单层通配符 +

  • 只匹配主题的一层。比如说，finance/stock/+ 匹配 finance/stock/ibm和finance/stock/xyz，但是不匹配finance/stock/ibm/closingprice。另外，因为单层通配符只匹配1层，finance/+不匹配finance。
    单层通配符可以被用于主题树的任意层级，连带多层通配符。它必须被用在主题层级分隔符/的右边，除非它是指定自己。因此，+和finance/+都是有效的，但是finance+无效。单层通配符可以用在主题树的末端，也可以用在中间。比如说，finance/+和finance/+/ibm都是有效的。

    主题语法和用法

    当你建立一个应用，设计主题树的时候应该考虑以下的主题名字的语法和语义：
  • 主题至少有一个字符长。
  • 主题名字是大小写敏感的。比如说，ACCOUNTS和Accounts是两个不同的主题。
  • 主题名字可以包含空格。比如，Accounts payable是一个有效的主题。
  • 以/开头会产生一个不同的主题。比如说，/finnace与finance不同。/finance匹配”+/+”和/+,但不匹配+
  • 不要在任何主题中包含null（Unicode \x0000）字符。

以下的原则应用于主题树的建造和内容

  • 在主题树中，长度被限制于64k内但是在这以内没有限制层级的数目 。
  • 可以有任意数目的根节点；也就是说，可以有任意数目的主题树。