Netty（三）TCP粘包拆包處理

tcp是一個「流」的協議，一個完整的包可能會被TCP拆分紅多個包進行發送，也可能把小的封裝成一個大的數據包發送，這就是所謂的TCP粘包和拆包問題。

粘包、拆包問題說明

假設客戶端分別發送數據包D1和D2給服務端，因爲服務端一次性讀取到的字節數是不肯定的，因此可能存在如下4種狀況。

• 1.服務端分2次讀取到了兩個獨立的包，分別是D1,D2,沒有粘包和拆包；
• 2.服務端一次性接收了兩個包，D1和D2粘在一塊兒了，被成爲TCP粘包;
• 3.服務端分2次讀取到了兩個數據包，第一次讀取到了完整的D1和D2包的部份內容,第二次讀取到了D2包的剩餘內容，這被稱爲拆包；
• 4.服務端分2次讀取到了兩個數據包，第一次讀取到了部分D1，第二次讀取D1剩餘的部分和完整的D2包；

若是此時服務端TCP接收滑動窗很是小,而數據包D1和D2都很大，頗有可能發送第五種可能，即服務端屢次才能把D1和D2接收徹底，期間屢次發生拆包狀況。（TCP接收滑動窗：是接收端的大小，隨着流量大小而變化，若是個人解釋還不明確，請讀者自行百度，或者查閱《計算機網絡》、《TCP/IP》中TCP的內容）

粘包問題的解決策略

因爲底層的TCP沒法理解上層的業務邏輯，因此在底層是沒法確保數據包不被拆分和重組的，這個問題只能經過上層的應用協議棧設計來解決，根據業界的主流協議的解決方案，概括以下：

• 1.消息定長，例如每一個報文的大小爲固定長度200字節,若是不夠，空位補空格；
• 2.在包尾增長回車換行符進行分割，例如FTP協議；
• 3.將消息分爲消息頭和消息體，消息頭中包含表示消息總長度（或者消息體長度）的字段，一般設計思路是消息頭的第一個字段用int來表示消息的總長度；（我以前linux C開發，就用的這種）。
• 4.更復雜的應用層協議；

 

爲了解決TCP粘包拆包的問題，Netty默認提供了多種編碼器來處理，如下經過代碼來講明；

服務端：

 1 public class TimeServer {
 2 /* --------      和Netty入門章節同樣的代碼     -------- */
 3     private class ChildChannelHandler extends ChannelInitializer<SocketChannel>{
 4         @Override
 5         protected  void initChannel(SocketChannel arg0)throws Exception{
 6             // 增長 LineBasedFrameDecoder 和StringDecoder編碼器
 7             arg0.pipeline().addLast(new LineBasedFrameDecoder(1024));
 8             arg0.pipeline().addLast(new StringDecoder());
 9             arg0.pipeline().addLast(new TimeServerHandler());
10         }
11     }
12 
13 /* --------      和Netty入門章節同樣的代碼     -------- */
14 }

 1 public class TimeServerHandler extends ChannelHandlerAdapter{
 2 
 3     private int counter;
 4 
 5     // 用於網絡的讀寫操做
 6     @Override
 7     public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx,Object msg)
 8             throws Exception{
 9 
10         String body = (String)msg;
11         System.out.println("the time server order : " + body+";the counter is :"+ (++counter));
12 
13         String currentTime = "QUERY TIME ORDER".equalsIgnoreCase(body)?new Date(
14                 System.currentTimeMillis()).toString():"BAD ORDER";
15         currentTime +=System.getProperty("line.separator");   // System.getProperty("line.separator")，獲取/n的做用
16         ByteBuf resp = Unpooled.copiedBuffer(currentTime.getBytes());
17         ctx.writeAndFlush(resp);
18 
19         // 當客戶端和服務端創建tcp成功以後，Netty的NIO線程會調用channelActive
20         // 發送查詢時間的指令給服務端。
21         // 調用ChannelHandlerContext的writeAndFlush方法，將請求消息發送給服務端
22         // 當服務端應答時，channelRead方法被調用
23     }
24 
25     @Override
26     public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx,Throwable cause){
27         ctx.close();
28     }
29 }

客服端

 1 public class TimeClient {
 2     public void connect(String host,int port)throws Exception{
 3         // 配置服務端的NIO線程組
 4         EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
 5 
 6         try {
 7             // Bootstrap 類，是啓動NIO服務器的輔助啓動類
 8             Bootstrap b = new Bootstrap();
 9             b.group(group).channel(NioSocketChannel.class)
10                     .option(ChannelOption.TCP_NODELAY,true)
11                     .handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
12                         @Override
13                         public void initChannel(SocketChannel ch)
14                                 throws Exception{
15                             // 增長 LineBasedFrameDecoder 和StringDecoder編碼器
16                             ch.pipeline().addLast(new LineBasedFrameDecoder(1024));
17                             ch.pipeline().addLast(new StringDecoder());
18                             ch.pipeline().addLast(new TimeClientHandler());
19                         }
20                     });
21 
22             // 發起異步鏈接操做
23             ChannelFuture f= b.connect(host,port).sync();
24 
25             // 等待客服端鏈路關閉
26             f.channel().closeFuture().sync();
27         }finally {
28             group.shutdownGracefully();
29         }
30     }
31 
32     public static void main(String[]args)throws Exception{
33         int port = 8080;
34         if(args!=null && args.length>0){
35             try {
36                 port = Integer.valueOf(args[0]);
37             }
38             catch (NumberFormatException ex){}
39         }
40         new TimeClient().connect("127.0.0.1",port);
41     }
42 }

以上的代碼，主要就是增長 LineBasedFrameDecoder 和StringDecoder編碼器來處理粘包、拆包問題。所有項目代碼，源碼在src/main/java/NettyStickyPacket下，分爲客戶端和服務端，他們的代碼基本和Netty入門章節的代碼相似，只是增長了解碼器。

 

LineBasedFrameDecoder 和StringDecoder編碼器說明

LineBasedFrameDecoder 工做原理：依次編譯bytebuf中的可讀字符，判斷看是否有「\n」或者「\r\n」，若是有，就以此位置爲結束位置，從可讀索引到結束位置區間的字節就組成了一行。它是以換行符爲結束標誌的解碼器，支持攜帶結束符或者不攜帶結束符兩種解碼方式，同時支持單行的最大長度。若是連續讀取到最大長度後，仍然沒有發現換行符，就會拋出異常，同時忽略掉以前讀到的異常碼流。

StringDecoder功能：將接收到的對象轉成字符串，而後繼續調用後面的handler。 LineBasedFrameDecoder + StringDecoder組成就是按行切換的文本解碼器，它被設計用來支持TCP的粘包和拆包。

可能讀者會提出新的疑問：若是發送的消息不是以換行符結束怎麼辦？或者沒有回車換行符，靠消息頭中的長度字段來分包怎麼辦？是否是須要本身寫半包解碼器？答案是否認的，Netty提供了多種支持TCP粘包/拆包的解碼器。

關於「分隔符解碼器」，下一章單獨講解說明。

 

源碼下載

GitHub地址：https://github.com/orange1438/Netty_Course

 

做者：orange1438
出處：http://www.cnblogs.com/orange1438/
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