前言
前面的筆記已把所有消息類型都過了一遍，這里從消息流的角度嘗試解讀一下。
網絡故障
在任何網絡環境下，都會出現一方連接失敗，比如離開公司大門那一刻沒有了WIFI信號。但持續連接的另一端-服務器可能不能立即知道對方已斷開。類似網絡異常情況，都有可能在消息發送的過程中出現，消息發送出去，就丟失了。
MQTT協議假定客戶端和服務器端穩定情況一般，彼此之通信管道不可靠，一旦客戶端網絡斷開，情況就會很嚴重，很難恢復原狀。
但別忘記，很多客戶端會有永久性存儲設備支持，比如閃存ROM、存儲卡等，在通信出現異常的情況下可以用于保存關鍵數據或狀態信息等。
總之，異常網絡情況很復雜，只能小心處理之。
消息重發策略
在QoS > 0情況下，PUBLISH、PUBREL、SUBSCRIBE、UNSUBSCRIBE等類型消息在發送者發送完之后，需要等待一個響應消息，若在一個指定時間段內沒有收到，發送者可能需要重試。重發的消息，要求DUP標記要設置為1.
等待響應的超時應該在消息成功發送之后開始算起，并且等待超時應該是可以配置選項，以便在下一次重試的時候，適當加大。比如第一次重試超時10秒，下一次可能為20秒，再一次重試可能為60秒呢。當然，還要有一個重試次數限制的。
還有一種情況，客戶端重新連接，但未在可變頭部中設置clean session標記，但雙方(客戶端和服務器端)都應該重試先前未發送的動態消息（in-flight messages）。客戶端不被強制要求發送未被確認的消息，但服務器端就得需要重發那些未被去確認的消息。
QoS level決定的消息流
QoS level為Quality of Service level的縮寫，翻譯成中文，服務質量等級。
MQTT 3.1協議在"4.1 Quality of Service levels and flows"章節中，僅僅討論了客戶端到服務器的發布流程，不太完整。因為決定消息到達率，能夠提升發送質量的，應該是服務器發布PUBLISH消息到訂閱者這一消息流方向。
QoS level 0
至多發送一次，發送即丟棄。沒有確認消息，也不知道對方是否收到。
| Client | Message and direction | Server |
| QoS = 0 | PUBLISH
----------> | Action: Publish message to subscribers then Forget
Reception: <=1 |
針對的消息不重要，丟失也無所謂。
網絡層面，傳輸壓力小。
QoS level 1
所有QoS level 1都要在可變頭部中附加一個16位的消息ID。
SUBSCRIBE和UNSUBSCRIBE消息使用QoS level 1。
針對消息的發布，Qos level 1，意味著消息至少被傳輸一次。
發送者若在一段時間內接收不到PUBACK消息，發送者需要打開DUB標記為1，然后重新發送PUBLISH消息。因此會導致接收方可能會收到兩次PUBLISH消息。針對客戶端發布消息到服務器的消息流：
| Client | Message and direction | Server |
QoS = 1
DUP = 0
Message ID = x Action: Store message | PUBLISH
----------> | Actions: -
Store message - Publish message to subscribers
-
Delete message Reception: >=1 |
| Action: Discard message | PUBACK
<---------- | Message ID = x |
針對服務器發布到訂閱者的消息流：
| Server | Message and direction | Subscriber |
QoS = 1
DUP = 0
Message ID = x | PUBLISH
----------> | Actions: -
Store message - Make message available
Reception: >=1 |
| PUBACK
<---------- | Message ID = x |
發布者（客戶端/服務器）若因種種異常接收不到PUBACK消息，會再次重新發送PUBLISH消息，同時設置DUP標記為1。接收者以服務器為例，這可能會導致服務器收到重復消息，按照流程，broker（服務器）發布消息到訂閱者（會導致訂閱者接收到重復消息），然后發送一條PUBACK確認消息到發布者。
在業務層面，或許可以彌補MQTT協議的不足之處：重試的消息ID一定要一致接收方一定判斷當前接收的消息ID是否已經接受過
但一樣不能夠完全確保，消息一定到達了。
QoS level 2
僅僅在PUBLISH類型消息中出現，要求在可變頭部中要附加消息ID。
級別高，通信壓力稍大些，但確保了僅僅傳輸接收一次。
先看協議中流程圖，Client -> Server方向，會有一個總體印象：
| Client | Message and direction | Server |
QoS = 2
DUP = 0
Message ID = x Action: Store message | PUBLISH
----------> | Action(a) Store message or Actions(b): - Store message ID
- Publish message to subscribers
|
| | PUBREC
<---------- | Message ID = x |
| Message ID = x | PUBREL
----------> | Actions(a): - Publish message to subscribers
- Delete message
or Action(b): Delete message ID |
| Action: Discard message | PUBCOMP
<---------- | Message ID = x |
Server -> Subscriber：
| Server | Message and direction | Subscriber |
QoS = 2
DUP = 0
Message ID = x | PUBLISH
----------> | Action: Store message |
| | PUBREC
<---------- | Message ID = x |
| Message ID = x | PUBREL
----------> | Actions: |
| PUBCOMP
<---------- | Message ID = x |
Server端采取的方案a和b，都包含了何時消息有效，何時處理消息。兩個方案二選一，Server端自己決定。但無論死采取哪一種方式，都是在QoS level 2協議范疇下，不受影響。若一方沒有接收到對應的確認消息，會從最近一次需要確認的消息重試，以便整個（QoS level 2）流程打通。
消息順序
消息順序會受許多因素的影響，但對于服務器程序，必須保證消息傳遞流程的每個階段要和開始的順序一致。例如，在QoS level 2定義的消息流中，PUBREL流必須和PUBLISH流具有相同的順序發送：
| Client | Message and direction | Server |
| | PUBLISH 1
---------->
PUBLISH 2
---------->
PUBLISH 3
---------->
| |
| | PUBREC 1
<----------
PUBREC 2
<----------
| |
| | PUBREL 1
---------->
| |
| | PUBREC 3
<----------
| |
| | PUBREL 2
---------->
| |
| | PUBCOMP 1
<----------
| |
| | PUBREL 3
---------->
| |
| | PUBCOMP 2
<----------
PUBCOMP 3
<----------
| |
流動消息(in-flight messages)數量允許有一個可保證的效果：
- 在流動消息(in-flight)窗口1中，每個傳遞流在下一個流開始之前完成。這保證消息以提交的順序傳遞
- 在流動消息(in-flight)大于1的窗口，只能在QoS level內被保證消息的順序
消息的持久化
在MQTT協議中，PUBLISH消息固定頭部RETAIN標記，只有為1才要求服務器需要持久保存此消息，除非新的PUBLISH覆蓋。
對于持久的、最新一條PUBLISH消息，服務器不但要發送給當前的訂閱者，并且新的訂閱者(new subscriber，同樣需要訂閱了此消息對應的Topic name）會馬上得到推送。
Tip：新來乍到的訂閱者，只會取出最新的一個RETAIN flag = 1的消息推送，不是所有。
消息流的編碼/解碼
MQTT協議中，由目前定義的14種類型消息在客戶端和服務器端之間數據進行交互。若以JAVA語言構建MQTT服務器，可選擇Netty作為基礎。
在Netty中，數據的進入和流出，代表了一次完整的交互。無論是要進入的還是要流出的數據(單獨以服務器為例)，都可看做字節流。若把每種類型消息抽象為一個具體對象，那么處理起來就不難了。
客戶端->服務器，進入的字節流，逐個字節/單位讀取，可還原成一個具體的消息對象（解碼的過程）。
要發送到客戶端的消息對象，轉換（編碼）成字節流，然后由TCP通道流轉到接收者。
小結
斷斷續續記錄了MQTT 3.1協議的若干閱讀筆記，總之是把協議個人認為不夠清晰，或者我不好理解的地方，著重進行了分析。也便于自己以后回過來頭來翻閱，不是那么快的忘卻。