MqttReactiveObjectMapper: Abstracción reactiva y orientada a objetos para MQTT en C#

Introducción

En el desarrollo de aplicaciones IoT, la integración con brokers MQTT suele implicar una gestión detallada y propensa a errores manuales de tópicos, serialización y lógica de suscripción/publicación. Para aliviar esta complejidad, presentamos MqttReactiveObjectMapper, un framework en C# que permite definir tópicos fuertemente tipados con capacidades reactivas y configuración basada en atributos.

Este framework abstrae y automatiza gran parte del manejo de MQTT, convirtiendo los tópicos en objetos observables sobre los que se puede suscribir, filtrar o publicar, de manera limpia y coherente.

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Objetivos del Framework

• Simplificar el acceso a MQTT con objetos C# tipados.
• Habilitar la programación reactiva sobre tópicos.
• Centralizar la configuración en atributos.
• Automatizar la inicialización de tópicos desde contextos.
• Reducir código repetitivo y errores comunes (casting, serialización, plantillas de tópicos, etc).

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Comparativa: Sin MqttReactiveObjectMapper

Enfoque tradicional (MQTTnet puro):

var mqttFactory = new MqttFactory();
var mqttClient = mqttFactory.CreateMqttClient();

var options = new MqttClientOptionsBuilder()
    .WithClientId("sensor-client")
    .WithTcpServer("localhost", 1883)
    .Build();

await mqttClient.ConnectAsync(options);

mqttClient.ApplicationMessageReceivedAsync += e =>
{
    var json = Encoding.UTF8.GetString(e.ApplicationMessage.Payload);
    var message = JsonSerializer.Deserialize<SensorMessage>(json);
    Console.WriteLine($"[{message.DeviceId}] Temp: {message.Value}");
};

await mqttClient.SubscribeAsync("sensor/sensor-01/temperature");

var msg = new SensorMessage { DeviceId = "sensor-01", Value = 22.5 };
var payload = JsonSerializer.Serialize(msg);

await mqttClient.PublishAsync("sensor/sensor-01/temperature", Encoding.UTF8.GetBytes(payload));

Problemas:

• Mucho código repetitivo.
• Serialización/deserialización manual.
• Suscripciones ligadas a strings.
• Mayor riesgo de errores.
• No es reactivo (Rx).

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Con MqttReactiveObjectMapper

Declaración del modelo y contexto:

public class SensorMessage
{
    public string DeviceId { get; set; }
    public double Value { get; set; }
}

public class SensorContext : MqttBaseContext
{
    [Topic("sensor/@/temperature")] // @ se reemplaza con el nombre de la propiedad
    public TopicSet<SensorMessage> Temperature { get; set; }

    [Topic("sensor/device-001/temperature")] // Tipos primitivos también funcionan
    public TopicSet<double> Device001Temp { get; set; }
}

Uso reactivo y publicación:

var context = new SensorContext("localhost");

// Subscribirse al stream de objetos SensorMessage
context.Temperature.Subscribe(msg =>
{
    Console.WriteLine($"[{msg.DeviceId}] Temp: {msg.Value}");
});

// Publicar un mensaje
context.Temperature.Publish(new SensorMessage
{
    DeviceId = "sensor-01",
    Value = 22.7
});

Beneficios:

✅ Código más limpio y expresivo
✅ Tópicos y tipos unificados en un solo lugar
✅ Rx.NET nativo: Where, Select, Subscribe, etc.
✅ Serialización/deserialización automática
✅ Ideal para entornos con múltiples tópicos parametrizados

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Casos de uso avanzados

Filtrado reactivo por valor:

context.Temperature
    .Where(msg => msg.Value > 30)
    .Subscribe(msg => Console.WriteLine($"⚠️ ALERTA: Alta temperatura en {msg.DeviceId} ({msg.Value} °C)"));

Uso con tipos primitivos:

context.Device001Temp.Subscribe(value =>
{
    Console.WriteLine($"[device-001] Nueva temperatura: {value} °C");
});

context.Device001Temp.Publish(19.6);

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Arquitectura Interna

• MqttBaseContext: clase base para definir un contexto de tópicos.
• TopicSet<T>: clase genérica que representa un tópico tipado.
• TopicAttribute: atributo que define la plantilla del tópico.
• MqttBus: capa que encapsula conexión, publicación y observación.
• MqttSerializer: serializador basado en System.Text.Json.

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Instalación y requisitos

• .NET 6 o superior.
• Paquete MQTTnet.
• Rx.NET (System.Reactive).

Próximamente el paquete estará disponible en NuGet con el nombre MqttReactiveObjectMapper.

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Conclusión

MqttReactiveObjectMapper ofrece una solución robusta y moderna para trabajar con MQTT en aplicaciones .NET, permitiendo a los desarrolladores centrarse en la lógica de negocio en lugar de la infraestructura de mensajería. Su enfoque declarativo y tipado lo convierte en una herramienta ideal para aplicaciones IoT, domótica, sensorización industrial y más.

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