Netty5入門學習筆記002-TCP粘包/拆包問題的解決之道（上）
TCP網絡通信時候會發生粘包/拆包的問題，接下來探討其解決之道。
什么是粘包/拆包
一般所謂的TCP粘包是在一次接收數據不能完全地體現一個完整的消息數據。TCP通訊為何存在粘包呢？主要原因是TCP是以流的方式來處理數據，再加上網絡上MTU的往往小于在應用處理的消息數據，所以就會引發一次接收的數據無法滿足消息的需要，導致粘包的存在。處理粘包的唯一方法就是制定應用層的數據通訊協議，通過協議來規范現有接收的數據是否滿足消息數據的需要。
情況分析
TCP粘包通常在流傳輸中出現，UDP則不會出現粘包，因為UDP有消息邊界，發送數據段需要等待緩沖區滿了才將數據發送出去，當滿的時候有可能不是一條消息而是幾條消息合并在換中去內，在成粘包；另外接收數據端沒能及時接收緩沖區的包，造成了緩沖區多包合并接收，也是粘包。
解決辦法
1、消息定長，報文大小固定長度，不夠空格補全，發送和接收方遵循相同的約定，這樣即使粘包了通過接收方編程實現獲取定長報文也能區分。
2、包尾添加特殊分隔符，例如每條報文結束都添加回車換行符（例如FTP協議）或者指定特殊字符作為報文分隔符，接收方通過特殊分隔符切分報文區分。
3、將消息分為消息頭和消息體，消息頭中包含表示信息的總長度（或者消息體長度）的字段
4、更復雜的自定義應用層協議
代碼例子
1、Netty中提供了FixedLengthFrameDecoder定長解碼器可以幫助我們輕松實現第一種解決方案，定長解碼報文。
服務器端：
package im;import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap; import io.netty.channel.ChannelFuture; import io.netty.channel.ChannelInitializer; import io.netty.channel.ChannelOption; import io.netty.channel.EventLoopGroup; import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup; import io.netty.channel.socket.SocketChannel; import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel; import io.netty.handler.codec.FixedLengthFrameDecoder; import io.netty.handler.codec.string.StringDecoder; import io.netty.handler.logging.LogLevel; import io.netty.handler.logging.LoggingHandler; /* 定長解碼 服務器端 @author xwalker / public class Server {
public void bind(int port) throws Exception{ //接收客戶端連接用 EventLoopGroup bossGroup=new NioEventLoopGroup(); //處理網絡讀寫事件 EventLoopGroup workerGroup=new NioEventLoopGroup(); try{ //配置服務器啟動類 ServerBootstrap b=new ServerBootstrap(); b.group(bossGroup,workerGroup).channel(NioServerSocketChannel.class).option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 100) .handler(new LoggingHandler(LogLevel.INFO))//配置日志輸出 .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() { @Override protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception { ch.pipeline().addLast(new FixedLengthFrameDecoder(30));//設置定長解碼器 長度設置為30 ch.pipeline().addLast(new StringDecoder());//設置字符串解碼器 自動將報文轉為字符串 ch.pipeline().addLast(new Serverhandler());//處理網絡IO 處理器 } }); //綁定端口 等待綁定成功 ChannelFuture f=b.bind(port).sync(); //等待服務器退出 f.channel().closeFuture().sync(); }finally{ //釋放線程資源 bossGroup.shutdownGracefully(); workerGroup.shutdownGracefully(); } } public static void main(String[] args) throws Exception { int port=8000; new Server().bind(port); }}</pre>
package im;import io.netty.buffer.ByteBuf; import io.netty.buffer.Unpooled; import io.netty.channel.ChannelHandlerAdapter; import io.netty.channel.ChannelHandlerContext; /* 服務器handler @author xwalker / public class Serverhandler extends ChannelHandlerAdapter { int counter=0; private static final String MESSAGE="It greatly simplifies and streamlines network programming such as TCP and UDP socket server."; @Override public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception { System.out.println("接收客戶端msg:["+msg+"]"); ByteBuf echo=Unpooled.copiedBuffer(MESSAGE.getBytes()); ctx.writeAndFlush(echo); }
@Override public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception { cause.printStackTrace(); ctx.close(); }}</pre>
客戶端：
package im;import io.netty.bootstrap.Bootstrap; import io.netty.channel.ChannelFuture; import io.netty.channel.ChannelInitializer; import io.netty.channel.ChannelOption; import io.netty.channel.EventLoopGroup; import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup; import io.netty.channel.socket.SocketChannel; import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel; import io.netty.handler.codec.FixedLengthFrameDecoder; import io.netty.handler.codec.string.StringDecoder; / 客戶端 @author xwalker / public class Client { / 鏈接服務器 @param port @param host @throws Exception */ public void connect(int port,String host)throws Exception{ //網絡事件處理線程組 EventLoopGroup group=new NioEventLoopGroup(); try{ //配置客戶端啟動類 Bootstrap b=new Bootstrap(); b.group(group).channel(NioSocketChannel.class) .option(ChannelOption.TCP_NODELAY, true)//設置封包 使用一次大數據的寫操作，而不是多次小數據的寫操作 .handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() { @Override protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception { ch.pipeline().addLast(new FixedLengthFrameDecoder(30));//設置定長解碼器 ch.pipeline().addLast(new StringDecoder());//設置字符串解碼器 ch.pipeline().addLast(new ClientHandler());//設置客戶端網絡IO處理器 } }); //連接服務器 同步等待成功 ChannelFuture f=b.connect(host,port).sync(); //同步等待客戶端通道關閉 f.channel().closeFuture().sync(); }finally{ //釋放線程組資源 group.shutdownGracefully(); } } public static void main(String[] args) throws Exception { int port=8000; new Client().connect(port, "127.0.0.1");
}}</pre>
package im;import io.netty.buffer.Unpooled; import io.netty.channel.ChannelHandlerAdapter; import io.netty.channel.ChannelHandlerContext; /* 客戶端處理器 @author xwalker */ public class ClientHandler extends ChannelHandlerAdapter { private static final String MESSAGE="Netty is a NIO client server framework which enables quick and easy development of network applications such as protocol servers and clients."; public ClientHandler(){} @Override public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception { ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer(MESSAGE.getBytes())); } @Override public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception { System.out.println("接收服務器響應msg:["+msg+"]"); }
@Override public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception { ctx.flush(); } @Override public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception { cause.printStackTrace(); ctx.close(); }}</pre>
服務器和客戶端分別設置了定長解碼器 長度為30字節，也就是規定發送和接收一次報文定長為30字節。
運行結果：
客戶端接收到服務器的響應報文 一段文字被定長分成若干段接收。
服務器端接收客戶端發送的報文 一段話也是分成了等長的若干段。
上述是一個簡單長字符串傳輸例子，將一個長字符串分割成若干段。我們也可以自定義一系列定長的指令發送出去
例如指令長度都是30個字節，批量發出N條指令，這樣客戶端粘包后發出一個比較大的數據指令集，服務器接收到的數據在緩沖區內，只需要按照定長一個個指令取出來執行即可。
