TCP粘拆包與Netty代碼的示例分析

TCP粘拆包與Netty代碼的示例分析，相信很多沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的人對(duì)此束手無(wú)策，為此本文總結(jié)了問(wèn)題出現(xiàn)的原因和解決方法，通過(guò)這篇文章希望你能解決這個(gè)問(wèn)題。

TCP是個(gè)“流”協(xié)議，所謂流，就是沒(méi)有界限的一串?dāng)?shù)據(jù)?？梢韵胂牒永锏牧魉沁B成一片的，其間并沒(méi)有分界線。TCP底層并不了解上層業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的具體含義，它會(huì)根據(jù)TCP緩沖區(qū)的實(shí)際情況進(jìn)行包的劃分，所以在業(yè)務(wù)上認(rèn)為，一個(gè)完整的包可能會(huì)被TCP拆分成多個(gè)包進(jìn)行發(fā)送，也有可能把多個(gè)小的包封裝成一個(gè)大的數(shù)據(jù)包發(fā)送，這就是所謂的TCP粘包和拆包問(wèn)題。

TCP粘包或拆包的原因

1. 應(yīng)用程序?qū)懭氲臄?shù)據(jù)大于套接字緩沖區(qū)大小，這將會(huì)發(fā)生拆包。

2. 應(yīng)用程序?qū)懭霐?shù)據(jù)小于套接字緩沖區(qū)大小，網(wǎng)卡將應(yīng)用多次寫(xiě)入的數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上，這將會(huì)發(fā)生粘包。

3. 進(jìn)行MSS（最大報(bào)文長(zhǎng)度）大小的TCP分段，當(dāng)TCP報(bào)文長(zhǎng)度-TCP頭部長(zhǎng)度>MSS的時(shí)候?qū)l(fā)生拆包。

4. 接收方法不及時(shí)讀取套接字緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，這將發(fā)生粘包。

拆包和粘包的形式

第一種情況：接收端正常收到兩個(gè)數(shù)據(jù)包，即沒(méi)有發(fā)生拆包和粘包的現(xiàn)象，此種情況不在本文的討論范圍內(nèi)。

第二種情況：接收端只收到一個(gè)數(shù)據(jù)包，由于TCP是不會(huì)出現(xiàn)丟包的，所以這一個(gè)數(shù)據(jù)包中包含了發(fā)送端發(fā)送的兩個(gè)數(shù)據(jù)包的信息，這種現(xiàn)象即為粘包。這種情況由于接收端不知道這兩個(gè)數(shù)據(jù)包的界限，所以對(duì)于接收端來(lái)說(shuō)很難處理。

第三種情況：這種情況有兩種表現(xiàn)形式，如下圖。接收端收到了兩個(gè)數(shù)據(jù)包，但是這兩個(gè)數(shù)據(jù)包要么是不完整的，要么就是多出來(lái)一塊，這種情況即發(fā)生了拆包和粘包。這兩種情況如果不加特殊處理，對(duì)于接收端同樣是不好處理的。

粘包和拆包的解決辦法

1. 發(fā)送端給每個(gè)數(shù)據(jù)包添加包首部，首部中應(yīng)該至少包含數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度，這樣接收端在接收到數(shù)據(jù)后，通過(guò)讀取包首部的長(zhǎng)度字段，便知道每一個(gè)數(shù)據(jù)包的實(shí)際長(zhǎng)度了。

2. 發(fā)送端將每個(gè)數(shù)據(jù)包封裝為固定長(zhǎng)度（不夠的可以通過(guò)補(bǔ)0填充），這樣接收端每次從接收緩沖區(qū)中讀取固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)就自然而然的把每個(gè)數(shù)據(jù)包拆分開(kāi)來(lái)。

3. 可以在數(shù)據(jù)包之間設(shè)置邊界，添加特殊符號(hào)（如：回車符），這樣，接收端通過(guò)這個(gè)邊界就可以將不同的數(shù)據(jù)包拆分開(kāi)。

Netty中的代碼示例

Netty封裝了JDK的NIO，是一個(gè)異步事件驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用框架，用于快速開(kāi)發(fā)可維護(hù)的高性能服務(wù)器和客戶端。一般開(kāi)發(fā)中并不會(huì)用JDK原生NIO，原因如下：

1. 使用JDK自帶的NIO需要了解太多的概念，編程復(fù)雜，一不小心bug橫飛

2. Netty底層IO模型隨意切換，而這一切只需要做微小的改動(dòng)，改改參數(shù)，Netty可以直接從NIO模型變身為IO模型

3. Netty自帶的拆包解包，異常檢測(cè)等機(jī)制讓你從NIO的繁重細(xì)節(jié)中脫離出來(lái)，讓你只需要關(guān)心業(yè)務(wù)邏輯

4. Netty解決了JDK的很多包括空輪詢?cè)趦?nèi)的bug

5. Netty底層對(duì)線程，selector做了很多細(xì)小的優(yōu)化，精心設(shè)計(jì)的reactor線程模型做到非常高效的并發(fā)處理

6. 自帶各種協(xié)議棧讓你處理任何一種通用協(xié)議都幾乎不用親自動(dòng)手

7. Netty社區(qū)活躍，遇到問(wèn)題隨時(shí)郵件列表或者issue

8. Netty已經(jīng)歷各大rpc框架，消息中間件，分布式通信中間件線上的廣泛驗(yàn)證，健壯性無(wú)比強(qiáng)大

所以，本文選擇演示Netty的編解碼代碼。

在Netty中，我們定義MessageToByteEncoder<T>的繼承類，重寫(xiě)其encode函數(shù)，來(lái)自定義編碼器。

public class SocketEncoder extends MessageToByteEncoder<Packet> {    @Override    protected void encode(ChannelHandlerContext channelHandlerContext, NetPacket msg, ByteBuf byteBuf) throws Exception {        byte body[] = msg.getBody();        int packetLen = body.length;        // 先設(shè)置包長(zhǎng)度，然后寫(xiě)入二進(jìn)制數(shù)據(jù)        byteBuf.writeInt(packetLen);        byteBuf.writeBytes(body);    }}

在Netty中，我們定義ByteToMessageDecoder的繼承類，重寫(xiě)其decode函數(shù)，用來(lái)自定義解碼器。

public class SocketDecoder extends ByteToMessageDecoder {    @Override    void decode(ChannelHandlerContext channelHandlerContext, ByteBuf byteBuf, List<Object> list) throws Exception {        int bufLen = byteBuf.readableBytes();        // 解決粘包問(wèn)題（不夠一個(gè)包頭的長(zhǎng)度）        // 4字節(jié)是報(bào)文中使用了一個(gè)int表示了報(bào)文長(zhǎng)度        if (bufLen < 4) {            return;        }        // 標(biāo)記一下當(dāng)前的readIndex的位置        byteBuf.markReaderIndex();        int packetLength = byteBuf.readInt();
        // 讀到的消息體長(zhǎng)度如果小于我們傳送過(guò)來(lái)的消息長(zhǎng)度，則resetReaderIndex。重置讀索引,繼續(xù)接收        if (byteBuf.readableBytes() < packetLength) {            // 配合markReaderIndex使用的。把readIndex重置到mark的地方            byteBuf.resetReaderIndex();            return;        }
        NetPacket netPacket = new NetPacket();        netPacket.setPacketLen(packetLength);        // 傳送過(guò)來(lái)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，滿足我們的要求了        byte body[] = new byte[packetLength];        byteBuf.readBytes(body);        netPacket.setBody(body);        list.add(netPacket);    }}

看完上述內(nèi)容，你們掌握TCP粘拆包與Netty代碼的示例分析的方法了嗎？如果還想學(xué)到更多技能或想了解更多相關(guān)內(nèi)容，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道，感謝各位的閱讀！