ROS 2 订阅者与发布者总结

一、发布者和订阅者

在 ROS 2 里，节点之间最常见的通信方式就是 话题（Topic）通信。

它包含两个角色：

• 发布者（Publisher）：负责发送消息
• 订阅者（Subscriber）：负责接收消息

可以把它理解成广播模式：

• 发布者像广播站，不断往某个话题发送数据
• 订阅者像收音机，只要订阅了这个话题，就能收到数据

二、它们适合做什么

发布/订阅适合处理 连续的数据流，例如：

• 相机图像
• 激光雷达点云
• IMU 数据
• 机器人速度指令
• 里程计信息

这些数据的共同特点是：

• 持续产生
• 高频更新
• 不需要一问一答

所以这类场景通常不用 service，而是用 topic。

三、基本通信流程

以一个字符串话题为例，流程如下：

1. 发布者创建一个 topic
2. 订阅者订阅这个 topic
3. 发布者构造消息
4. 发布者调用 publish() 发送消息
5. 订阅者收到消息后触发回调函数
6. 在回调函数中处理收到的数据

简化理解：

发布者 -> Topic -> 订阅者

四、发布者的核心代码结构

发布者最核心的步骤有四个：

1. 创建节点
2. 创建发布者对象
3. 构造消息
4. 发布消息

典型代码：

publisher_ = this->create_publisher<std_msgs::msg::String>("chatter", 10);

这句话的含义是：

• 创建一个消息类型为 std_msgs::msg::String 的发布者
• 话题名称为 chatter
• 队列长度为 10

发布消息时一般写：

publisher_->publish(msg);

这表示把 msg 发送到对应的话题上。

五、订阅者的核心代码结构

订阅者最核心的步骤有三个：

1. 创建节点
2. 创建订阅者对象
3. 编写回调函数处理消息

典型代码：

subscription_ = this->create_subscription<std_msgs::msg::String>(
    "chatter",
    10,
    std::bind(&MySubscriber::topic_callback, this, std::placeholders::_1)
);

这句话的含义是：

• 订阅 chatter 这个话题
• 消息类型为 std_msgs::msg::String
• 队列长度为 10
• 当有新消息到来时，调用 topic_callback

典型回调函数：

void topic_callback(const std_msgs::msg::String::SharedPtr msg)
{
    RCLCPP_INFO(this->get_logger(), "收到消息: %s", msg->data.c_str());
}

其中：

• msg 就是收到的消息
• msg->data 是字符串内容

六、发布者和订阅者各自做什么

发布者做的事

发布者主要负责：

• 组织要发送的数据
• 按一定频率发送消息
• 把数据发布到指定 topic

常见写法是配合定时器：

timer_ = this->create_wall_timer(
    500ms,
    std::bind(&MyPublisher::timer_callback, this)
);

意思是每隔 500ms 调用一次发布函数。

订阅者做的事

订阅者主要负责：

• 监听某个 topic
• 接收消息
• 在回调函数中进行处理

比如：

• 打印日志
• 保存数据
• 参与算法计算
• 转发成别的消息

七、队列长度是什么意思

无论是发布者还是订阅者，创建时常会看到一个数字，比如：

10

它一般表示消息队列深度，可以理解成缓存区大小。

含义是：

• 如果消息来得太快，处理不过来，可以先暂存一些
• 队列太小，旧消息可能被丢掉
• 队列太大，会占更多内存，还可能导致延迟变大

初学时写 10 就够用了。

八、发布/订阅和服务通信的区别

发布/订阅（Topic）

特点：

• 单向通信
• 连续发送
• 不需要回复
• 一个发布者可以对应多个订阅者

适合：

• 传感器数据
• 控制指令
• 状态信息

服务通信（Service）

特点：

• 请求/响应
• 一问一答
• 需要返回结果

适合：

• 查询状态
• 请求执行某个动作
• 计算某个结果

所以：

• 点云、图像、IMU 用发布/订阅
• 加法服务、清空地图、保存路径这类用服务通信

九、最常见的 API

发布者常见 API

create_publisher
publish

订阅者常见 API

create_subscription
callback

只要你在源码里看到这些函数，基本就能快速判断这个节点在做什么。

十、阅读源码时怎么快速判断

当你看一个 ROS 2 节点源码时，可以先找这些关键字：

如果看到了

create_publisher
publish

说明这个节点是 发布者 或至少包含发布功能。

如果看到了

create_subscription
std::bind(...callback...)

说明这个节点是 订阅者 或至少包含订阅功能。

通常一个节点不一定只有一种身份，它可能同时：

• 订阅某个话题
• 处理数据
• 再发布到另一个话题

这在机器人系统里非常常见。

十一、一个完整理解例子

例如雷达驱动节点和建图节点：

• 雷达驱动节点：发布点云
• 建图节点：订阅点云
• 建图节点处理后：再发布位姿或地图
• 其他节点继续订阅位姿或地图

所以整个 ROS 系统常常是：

节点A发布 -> 节点B订阅并处理 -> 节点B再发布 -> 节点C订阅

这其实就是很多机器人系统的数据流本质。

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