TCP半包和粘包

粘包的主要原因

• 发送方每次写入数据 < 套接字(Socket)缓冲区大小
• 接收方读取套接字(Socket)缓冲区数据不够及时

半包的主要原因：

• 发送方每次写入数据 > 套接字(Socket)缓冲区大小
• 发送的数据大于协议的 MTU (Maximum Transmission Unit，最大传输单元)，因此必须拆包

原理

解决方法

解决方法

就像上面说的，UDP 之所以不会产生粘包和半包问题，主要是因为消息有边界，因此，我们也可以采取类似的思路。

改成短连接

将 TCP 连接改成短连接，一个请求一个短连接。这样的话，建立连接到释放连接之间的消息即为传输的信息，消息也就产生了边界。

这样的方法就是十分简单，不需要在我们的应用中做过多修改。但缺点也就很明显了，效率低下，TCP 连接和断开都会涉及三次握手以及四次握手，每个消息都会涉及这些过程，十分浪费性能。

因此，并不推介这种方式。

封装成帧

封装成帧(Framing)，也就是原本发送消息的单位是缓冲大小，现在换成了帧，这样我们就可以自定义边界了。一般有4种方式：

固定长度

这种方式下，消息边界也就是固定长度即可。

优点就是实现很简单，缺点就是空间有极大的浪费，如果传递的消息中大部分都比较短，这样就会有很多空间是浪费的。

因此，这种方式一般也是不推介的。

分隔符

这种方式下，消息边界也就是分隔符本身。

优点是空间不再浪费，实现也比较简单。缺点是当内容本身出现分割符时需要转义，所以无论是发送还是接受，都需要进行整个内容的扫描。

因此，这种方式效率也不是很高，但可以尝试使用。

专门的 length 字段

这种方式，就有点类似 Http 请求中的 Content-Length，有一个专门的字段存储消息的长度。作为服务端，接受消息时，先解析固定长度的字段（length字段）获取消息总长度，然后读取后续内容。

优点是精确定位用户数据，内容也不用转义。缺点是长度理论上有限制，需要提前限制可能的最大长度从而定义长度占用字节数。

因此，十分推介用这种方式。

redis半包粘包问题

实验

代码

package network.tcp;
import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelOption;
import io.netty.channel.ChannelPipeline;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;

/**
 *
 * 
 */

public class NettyServer {
    private int port;

    public NettyServer(int port) {
        this.port = port;
        bind();
    }

    private void bind() {
        EventLoopGroup boss = new NioEventLoopGroup();
        EventLoopGroup worker = new NioEventLoopGroup();

        try {
            ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();

            bootstrap.group(boss, worker);
            bootstrap.channel(NioServerSocketChannel.class);
            bootstrap.option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 1024); // 连接数
            bootstrap.option(ChannelOption.TCP_NODELAY, true); // 不延迟，消息立即发送
            bootstrap.childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true); // 长连接
            bootstrap.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                @Override
                protected void initChannel(SocketChannel socketChannel)
                        throws Exception {
                    ChannelPipeline p = socketChannel.pipeline();
                    p.addLast(new NettyProblemServerHandler());// 添加NettyServerHandler，用来处理Server端接收和处理消息的逻辑
                }
            });
            ChannelFuture channelFuture = bootstrap.bind(port).sync();
            if (channelFuture.isSuccess()) {
                System.err.println("启动Netty服务成功，端口号：" + this.port);
            }
            // 关闭连接
            channelFuture.channel().closeFuture().sync();

        } catch (Exception e) {
            System.err.println("启动Netty服务异常，异常信息：" + e.getMessage());
            e.printStackTrace();
        } finally {
            boss.shutdownGracefully();
            worker.shutdownGracefully();
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        new NettyServer(10086);
    }
}

package network.tcp;

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;

public class NettyClient {

    /*
     * 服务器端口号
     */
    private int port;

    /*
     * 服务器IP
     */
    private String host;

    public NettyClient(int port, String host) throws InterruptedException {
        this.port = port;
        this.host = host;
        start();
    }

    private void start() throws InterruptedException {

        EventLoopGroup eventLoopGroup = new NioEventLoopGroup();

        try {

            Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
            bootstrap.channel(NioSocketChannel.class);
            bootstrap.option(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true);
            bootstrap.group(eventLoopGroup);
            bootstrap.remoteAddress(host, port);
            bootstrap.handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                @Override
                protected void initChannel(SocketChannel socketChannel)
                        throws Exception {
                    // socketChannel.pipeline().addLast(new MyProtocolDecoder(1024, 0, 4, 0, 4, true));
                    socketChannel.pipeline().addLast(new NettyProblemClientHandler());
                }
            });
            ChannelFuture channelFuture = bootstrap.connect(host, port).sync();
            if (channelFuture.isSuccess()) {
                System.err.println("连接服务器成功");
            }
            channelFuture.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
            eventLoopGroup.shutdownGracefully();
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        new NettyClient(10086, "localhost");
    }
}

package network.tcp;

import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelHandlerAdapter;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;

public class NettyProblemServerHandler extends ChannelHandlerAdapter {

    private int counter;

    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {
        ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
        byte[] req = new byte[buf.readableBytes()];
        buf.readBytes(req);
        String body = new String(req);
        System.out.println("-----start------\n"+ body + "\n------end------");
        String content = "receive" + ++counter;
        ByteBuf resp = Unpooled.copiedBuffer(content.getBytes());
        ctx.writeAndFlush(resp);

    }
}

package network.tcp;

import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelHandlerAdapter;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;

import java.io.UnsupportedEncodingException;

public class NettyProblemClientHandler extends ChannelHandlerAdapter {

    private int counter;

    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {

        byte[] req = ("我是一条测试消息，快来读我吧，啦啦啦").getBytes();
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            ByteBuf message = Unpooled.buffer(req.length);
            message.writeBytes(req);
            ctx.writeAndFlush(message);
        }
    }

    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg)
            throws Exception {
        ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;
        byte[] req = new byte[buf.readableBytes()];
        buf.readBytes(req);
        String body = new String(req);
        System.out.println(body + " count:" + ++counter + "----end----\n");

    }

    private String getMessage(ByteBuf buf) {
        byte[] con = new byte[buf.readableBytes()];
        buf.readBytes(con);
        try {
            return new String(con, "UTF8");
        } catch (UnsupportedEncodingException e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }
}

实验结果

• server

• client