4. 第一次观察 ROS 2¶
第 1 章介绍了 ROS 2 的定位，第 3 章介绍了主控上的终端。现在用 ROS 2 自带的 talker 和 listener 示例观察一条真实的数据链：一个节点发布消息，另一个节点订阅消息，第三个终端查询系统状态。
4.1 观察目标与准备¶
本次练习关注三个对象：节点、话题和消息。节点和话题的定义见第 5 章；这里先把它们当作要观察的程序和数据通道。talker 周期性发布文字，listener 订阅同一个话题并打印收到的内容。
实验环境可以是安装了 ROS 2 的 Ubuntu 电脑或机器人主控。没有可用环境时，直接阅读命令后的代表性输出，并根据关系图完成练习。
4.2 启动 talker¶
在第一个终端中加载 ROS 2 环境，再运行 C++ 示例包中的 talker：
source /opt/ros/<发行版>/setup.bash
ros2 run demo_nodes_cpp talker
<发行版> 替换为实际名称，例如 humble。代表性输出如下：
[talker]: Publishing: 'Hello World: 1'
[talker]: Publishing: 'Hello World: 2'
每出现一行，表示 talker 发布了一条新的文字消息。保持该终端运行，继续打开第二个终端。
4.3 启动 listener¶
在第二个终端中加载同一套 ROS 2 环境，并启动 listener：
source /opt/ros/<发行版>/setup.bash
ros2 run demo_nodes_cpp listener
代表性输出如下：
[listener]: I heard: [Hello World: 1]
[listener]: I heard: [Hello World: 2]
listener 能打印 talker 发送的内容，说明两个节点已经通过共同的话题建立了数据交换。
4.4 查看节点、话题与消息¶
在第三个终端中加载环境。先查看当前运行的节点：
source /opt/ros/<发行版>/setup.bash
ros2 node list
典型输出包含：
/talker
/listener
这条命令回答“有哪些节点正在运行”。接着查看话题名称：
ros2 topic list
典型结果包含 /chatter。再读取该话题中的一条消息：
ros2 topic echo --once /chatter
可能看到：
data: 'Hello World: 8'
---
三条查询命令分别对应三个观察层次：
| 命令 | 观察对象 | 结果含义 |
|---|---|---|
ros2 node list |
节点 | 查看程序单元是否在线。 |
ros2 topic list |
话题 | 查看数据通道名称。 |
ros2 topic echo --once /chatter |
消息 | 读取通道中一次实际传递的数据。 |
上图把节点、话题和消息放在同一条通信链中。没有 ROS 2 环境时，可根据命令后的代表性输出核对这三者的对应关系。
4.5 结束实验并解释现象¶
在 talker 和 listener 终端分别按 Ctrl+C，再运行：
ros2 node list
两个示例节点会从列表中消失。话题列表可能仍包含其他系统通道，因为 ROS 2 环境中还可能有别的程序在运行。这个现象说明：节点的出现和消失与承载它的进程状态有关。
4.6 本章小结与练习¶
talker 和 listener 是两个节点，/chatter 是它们使用的话题，Hello World 是传递的消息。ROS 2 命令行工具可以分别查询节点、话题和消息。
练习：解释下面四项分别属于节点、话题还是消息，并说明它们的连接关系：/talker、/listener、/chatter、Hello World。随后回答：为什么三个终端都要先执行 source 命令？