3.3 Topic
3.3.1 简介
ROS的通信方式是ROS最为核心的概念，ROS系统的精髓就在于它提供的通信架构。ROS的通信方式有以下四种：
- Topic 主题
- Service 服务
- Parameter Service 参数服务器
- Actionlib 动作库
3.3.2 Topic
ROS中的通信方式中，topic是常用的一种。对于实时性、周期性的消息，使用topic来传输是最佳的选择。topic是一种点对点的单向通信方式，这里的“点”指的是node，也就是说node之间可以通过topic方式来传递信息。topic要经历下面几步的初始化过程：首先，publisher节点和subscriber节点都要到节点管理器进行注册，然后publisher会发布topic，subscriber在master的指挥下会订阅该topic，从而建立起sub-pub之间的通信。注意整个过程是单向的。其结构示意图如下：
Subscriber接收消息会进行处理，一般这个过程叫做回调(Callback)。所谓回调就是提前定义好了一个处理函数（写在代码中），当有消息来就会触发这个处理函数，函数会对消息进行处理。
上图就是ROS的topic通信方式的流程示意图。topic通信属于一种异步的通信方式。下面我们通过一个示例来了解下如何使用topic通信。
3.3.3 通信示例
参考下图，我们以摄像头画面的发布、处理、显示为例讲讲topic通信的流程。在机器人上的摄像头拍摄程序是一个node（圆圈表示,我们记作node1），当node1运行启动之后，它作为一个Publisher就开始发布topic。比如它发布了一个topic（方框表示），叫做/camera_rgb，是rgb颜色信息，即采集到的彩色图像。同时，node2假如是图像处理程序,它订阅了/camera_rgb这个topic，经过节点管理器的介绍，它就能建立和摄像头节点（node1）的连接。
那么怎么样来理解“异步”这个概念呢？在node1每发布一次消息之后，就会继续执行下一个动作，至于消息是什么状态、被怎样处理，它不需要了解；而对于node2图像处理程序，它只管接收和处理/camera_rgb上的消息，至于是谁发来的，它不会关心。所以node1、node2两者都是各司其责，不存在协同工作，我们称这样的通信方式是异步的。
ROS是一种分布式的架构，一个topic可以被多个节点同时发布，也可以同时被多个节点接收。比如在这个场景中用户可以再加入一个图像显示的节点，我们在想看看摄像头节点的画面，则可以用自己的笔记本连接到机器人上的节点管理器，然后在自己的电脑上启动图像显示节点。
这就体现了分布式系统通信的好处：扩展性好、软件复用率高。
总结三点：
- topic通信方式是异步的，发送时调用publish()方法，发送完成立即返回，不用等待反馈。
- subscriber通过回调函数的方式来处理消息。
- topic可以同时有多个subscribers，也可以同时有多个publishers。ROS中这样的例子有：/rosout、/tf等等。
3.3.4 操作命令
在实际应用中，我们应该熟悉topic的几种使用命令，下表详细的列出了各自的命令及其作用。
| 命令 | 作用 |
|---|---|
rostopic list |
列出当前所有的topic |
rostopic info topic_name |
显示某个topic的属性信息 |
rostopic echo topic_name |
显示某个topic的内容 |
rostopic pub topic_name ... |
向某个topic发布内容 |
rostopic bw topic_name |
查看某个topic的带宽 |
rostopic hz topic_name |
查看某个topic的频率 |
rostopic find topic_type |
查找某个类型的topic |
rostopic type topic_name |
查看某个topic的类型(msg) |
如果你一时忘记了命令的写法，可以通过rostopic help或rostopic command -h查看具体用法。
3.3.5 测试实例
- 首先打开
ROS-Academy-for-Beginners的模拟场景，输入roslaunch robot_sim_demo robot_spawn_launch,看到我们仿真的模拟环境。该launch文件启动了模拟场景、机器人。 - 查看当前模拟器中存在的topic，输入命令
rostopic list。可以看到许多topic，它们可以视为模拟器与外界交互的接口。 - 查询topic
/camera/rgb/image_raw的相关信息：rostopic info /camera/rgb/image_raw。则会显示类型信息type，发布者和订阅者的信息。 - 上步我们在演示中可以得知，并没有订阅者订阅该主题，我们指定
image_view来接收这个消息，运行命令rosrun image_view image_view image:=<image topic> [transport]。我们可以看到message，即是上一步中的type。 - 同理我们可以查询摄像头的深度信息depth图像。
- 在用键盘控制仿真机器人运动的时候，我们可以查看速度指令topic的内容
rostopic echo /cmd_vel，可以看到窗口显示的各种坐标参数在不断的变化。
通过这些实例的测试，帮助我们更快的掌握topic各种操作命令的使用，以及对topic通信的理解。
小结
topic的通信方式是ROS中比较常见的单向异步通信方式，它在很多时候的通信是比较易用且高效的。但是有些需要交互的通信时该方式就显露出自己的不足之处了，后续我们会介绍双向同步的通信方式service。