📚 课程目录第4章 QoS 0消息传递

4. QoS 0消息传递

任务目标

使用MQTT客户端将消息的QoS级别设置为0进行发布，并订阅同一主题接收消息。通过对比发送与接收的消息数量，观察在尽力而为（Best Effort）传递模式下可能出现的消息丢失现象，从而理解QoS 0的语义。

环境与依赖

本案例使用Python的paho-mqtt客户端库，安装命令：

pip install paho-mqtt

需要一个可用的MQTT Broker（如Mosquitto），本地默认地址为localhost:1883。

关键完整代码

以下代码实现了一个完整的QoS 0消息传递演示：发布端连续发送20条消息，订阅端接收并计数。为了模拟消息丢失，发布端在发送过程中主动断开连接一次（模拟网络抖动），随后重连继续发送。

import paho.mqtt.client as mqtt
import time

BROKER = "localhost"
PORT = 1883
TOPIC = "qos0/demo"
TOTAL_MSGS = 20
DISCONNECT_AT = 8  # 发送第8条后断开，模拟网络中断

received_count = 0
publish_count = 0

def on_connect(client, userdata, flags, rc, properties=None):
    if rc == 0:
        client.subscribe(TOPIC, qos=0)
        print(f"[SUB] 已连接并订阅 {TOPIC} (QoS 0)")
    else:
        print(f"[SUB] 连接失败，rc={rc}")

def on_message(client, userdata, msg):
    global received_count
    received_count += 1
    print(f"[SUB] 收到: {msg.payload.decode()} (当前累计: {received_count})")

# 订阅端
sub_client = mqtt.Client(mqtt.CallbackAPIVersion.VERSION2)
sub_client.on_connect = on_connect
sub_client.on_message = on_message
sub_client.connect(BROKER, PORT, 60)
sub_client.loop_start()

# 发布端
pub_client = mqtt.Client(mqtt.CallbackAPIVersion.VERSION2)
pub_client.connect(BROKER, PORT, 60)
pub_client.loop_start()
time.sleep(1)  # 等待订阅建立

print("[PUB] 开始发送消息 (QoS 0)")
for i in range(1, TOTAL_MSGS + 1):
    if i == DISCONNECT_AT:
        print("[PUB] 模拟网络中断：主动断开连接")
        pub_client.disconnect()
        pub_client.loop_stop()
        time.sleep(2)  # 中断期间消息丢失
        pub_client.connect(BROKER, PORT, 60)
        pub_client.loop_start()
        time.sleep(1)
    msg = f"msg-{i}"
    pub_client.publish(TOPIC, msg, qos=0)
    publish_count += 1
    print(f"[PUB] 已发送: {msg}")
    time.sleep(0.2)

time.sleep(3)  # 等待剩余消息到达
sub_client.loop_stop()
pub_client.loop_stop()
sub_client.disconnect()
pub_client.disconnect()

print("\n===== 结果统计 =====")
print(f"发布端发送总数: {publish_count}")
print(f"订阅端接收总数: {received_count}")
print(f"丢失消息数: {publish_count - received_count}")
print("结论: QoS 0 为尽力而为传递，消息可能丢失。")

运行与验证

确保MQTT Broker已启动（如mosquitto -v）。
将上述代码保存为qos0_demo.py并运行：python qos0_demo.py
观察输出：程序会打印每条消息的发送与接收记录，以及最终统计。

通过判定标准：

程序正常结束，无异常报错。
输出中发布端发送总数为20。
由于第8条消息发送前主动断开了连接，订阅端接收总数应小于20（通常为19或更少，取决于断开时机），且丢失消息数大于0。
若接收数等于发送数（即未发生丢失），可适当增加DISCONNECT_AT后的断开时长（如从2秒改为5秒），或增大TOTAL_MSGS并增加一次额外断开，以更明显地观察丢失。

常见问题

为什么接收数可能大于0但小于20？：QoS 0不提供确认与重传机制，Broker收到消息后直接转发给当前订阅者。若发布端与Broker之间的连接中断，中断期间发送的消息会丢失；若订阅端与Broker之间的连接中断，则转发失败且不重试。
如何让丢失更明显？：增加断开时长，或在断开期间调用publish()多次（消息在客户端本地即被丢弃，因为无连接可发）。
QoS 0与QoS 1/2的本质区别？：QoS 0无应答、无存储、无重发，最高吞吐但可能丢失；QoS 1保证至少一次（可能重复），QoS 2保证恰好一次。