使用Netty解决TCP粘包和拆包问题过程详解
前言
上一篇我们介绍了如果使用Netty来开发一个简单的服务端和客户端，接下来我们来讨论如何使用解码器来解决TCP的粘包和拆包问题
TCP为什么会粘包/拆包
我们知道，TCP是以一种流的方式来进行网络转播的，当tcp三次握手简历通信后，客户端服务端之间就建立了一种通讯管道，我们可以想象成自来水管道，流出来的水是连城一片的，是没有分界线的。
TCP底层并不了解上层的业务数据的具体含义，它会根据TCP缓冲区的实际情况进行包的划分。
所以对于我们应用层而言。我们直观是发送一个个连续完整TCP数据包的，而在底层就可能会出现将一个完整的TCP拆分成多个包发送或者将多个包封装成一个大的数据包发送。
这就是所谓的TCP粘包和拆包。
当发生TCP粘包/拆包会发生什么情况
我们举一个简单例子说明：
客户端向服务端发送两个数据包：第一个内容为123；第二个内容为456。服务端接受一个数据并做相应的业务处理（这里就是打印接受数据加一个逗号）。
那么服务端输出结果将会出现下面四种情况
| 服务端响应结果 | 结论 |
|---|---|
| 123，456， | 正常接收，没有发生粘包和拆包 |
| 123456， | 异常接收，发生tcp粘包 |
| 123，4，56， | 异常接收，发生tcp拆包 |
| 12，3456， | 异常接收，发生tcp拆包和粘包 |
如何解决
主流的协议解决方案可以归纳如下：
- 消息定长，例如每个报文的大小固定为20个字节，如果不够，空位补空格；
- 在包尾增加回车换行符进行切割；
- 将消息分为消息头和消息体，消息头中包含表示消息总长度的字段；
- 更复杂的应用层协议。
对于之前描述的案例，在这里我们就可以采取方案1和方案3。
以方案1为例：我们每次发送的TCP包只有三个数字，那么我将报文设置为3个字节大小的，此时，服务器就会以三个字节为基准来接受包，以此来解决站包拆包问题。
Netty的解决之道
LineBasedFrameDecoder
废话不多说直接上代码
服务端
publicclassPrintServer{
publicvoidbind(intport)throwsException{
//配置服务端的NIO线程组
EventLoopGroupbossGroup=newNioEventLoopGroup();
EventLoopGroupworkerGroup=newNioEventLoopGroup();
try{
ServerBootstrapb=newServerBootstrap();
b.group(bossGroup,workerGroup)
.channel(NioServerSocketChannel.class)
.option(ChannelOption.SO_BACKLOG,1024)
.childHandler(newChildChannelHandler());
//绑定端口，同步等待成功
ChannelFuturef=b.bind(port).sync();
//等待服务端监听端口关闭
f.channel().closeFuture().sync();
}finally{
//优雅退出，释放线程池资源
bossGroup.shutdownGracefully();
workerGroup.shutdownGracefully();
}
}
privateclassChildChannelHandlerextendsChannelInitializer{
@Override
protectedvoidinitChannel(SocketChannelarg0)throwsException{
arg0.pipeline().addLast(newLineBasedFrameDecoder(1024));//1
arg0.pipeline().addLast(newStringDecoder());//2
arg0.pipeline().addLast(newPrintServerHandler());
}
}
publicstaticvoidmain(String[]args)throwsException{
intport=8080;
newTimeServer().bind(port);
}
}
服务端Handler
publicclassPrintServerHandlerextendsChannelHandlerAdapter{
@Override
publicvoidchannelRead(ChannelHandlerContextctx,Objectmsg)
throwsException{
ByteBufbuf=(ByteBuf)msg;
byte[]req=newbyte[buf.readableBytes()];
buf.readBytes(req);//将缓存区的字节数组复制到新建的req数组中
Stringbody=newString(req,"UTF-8");
System.out.println(body);
Stringresponse="打印成功";
ByteBufresp=Unpooled.copiedBuffer(response.getBytes());
ctx.write(resp);
}
@Override
publicvoidchannelReadComplete(ChannelHandlerContextctx)throwsException{
ctx.flush();
}
@Override
publicvoidexceptionCaught(ChannelHandlerContextctx,Throwablecause){
ctx.close();
}
}
客户端
publicclassPrintClient{
publicvoidconnect(intport,Stringhost)throwsException{
EventLoopGroupgroup=newNioEventLoopGroup();
try{
Bootstrapb=newBootstrap();
b.group(group)
.channel(NioSocketChannel.class)
.option(ChannelOption.TCP_NODELAY,true)
.handler(newChannelInitializer(){
@Override
publicvoidinitChannel(SocketChannelch)
throwsException{
ch.pipeline().addLast(
newLineBasedFrameDecoder(1024));//3
ch.pipeline().addLast(newStringDecoder());//4
ch.pipeline().addLast(newPrintClientHandler());
}
});
ChannelFuturef=b.connect(host,port).sync();
f.channel().closeFuture().sync();
}finally{
//优雅退出，释放NIO线程组
group.shutdownGracefully();
}
}
/**
*@paramargs
*@throwsException
*/
publicstaticvoidmain(String[]args)throwsException{
intport=8080;
newTimeClient().connect(port,"127.0.0.1");
}
}
客户端的Handler
publicclassPrintClientHandlerextendsChannelHandlerAdapter{
privatestaticfinalLoggerlogger=Logger
.getLogger(TimeClientHandler.class.getName());
privatefinalByteBuffirstMessage;
/**
*Createsaclient-sidehandler.
*/
publicTimeClientHandler(){
byte[]req="你好服务端".getBytes();
firstMessage=Unpooled.buffer(req.length);
firstMessage.writeBytes(req);
}
@Override
publicvoidchannelActive(ChannelHandlerContextctx){
ctx.writeAndFlush(firstMessage);
}
@Override
publicvoidchannelRead(ChannelHandlerContextctx,Objectmsg)
throwsException{
ByteBufbuf=(ByteBuf)msg;
byte[]req=newbyte[buf.readableBytes()];
buf.readBytes(req);
Stringbody=newString(req,"UTF-8");
System.out.println("服务端回应消息:"+body);
}
@Override
publicvoidexceptionCaught(ChannelHandlerContextctx,Throwablecause){
//释放资源
System.out.println("Unexpectedexceptionfromdownstream:"
+cause.getMessage());
ctx.close();
}
}
上诉代码逻辑与上一章代码逻辑相同，客户端接受服务端数据答应，并回复客户端信息，客户端接受到数据后打印数据。
我们观察代码可以发现，要想Netty解决粘包拆包问题，只需在编写服务端和客户端的pipeline上加上相应的解码器即可，上诉注释1，2，3，4处。其余代码无需做任何修改。
LineBasedFrameDecoder+StringDecoder的组合就是按行切换的文本解码器，它被设计用来支持TCP的粘包和拆包。原理为：如果连续读取到最大长度后任然没有发现换行符，就会抛出异常，同时忽略掉之前督导的异常码流。
DelimiteBasedFrameDecoder
该解码器的可以自动完成以分割符作为码流结束标识的消息解码。（其实上一个解码器类似，如果指定分隔符为换行符，那么与上一个编码器的作用基本相同）
使用也很简单：
只需要修改服务端和客户端对应代码中的initChannel代码即可
publicvoidinitChannel(SocketChannelch)
ByteBufdelimiter=Unpooled.copiedBuffer("_".getBytes());//1
ch.pipeline().addLast(
newDelimiterBasedFrameDecoder(1024,
delimiter));//2
ch.pipeline().addLast(newStringDecoder());//3
ch.pipeline().addLast(newPrintHandler());
}
注释1：首先创建分隔符缓冲对象ByteBuf，并指定以"_"作为分隔符。
注释2：将分隔符缓冲对象ByteBuf传入DelimiterBasedFrameDecoder，并指定最大长度。
注释3：指定为字符串字节流
FixedLengthFrameDecoder
该解码器为固定长度解码器，它能够按照指定的长度对详细进行自动解码。
使用同样也很简单：
同样只需要修改服务端和客户端对应代码中的initChannel代码即可
publicvoidinitChannel(SocketChannelch)
throwsException{
ch.pipeline().addLast(newFixedLengthFrameDecoder(20));
ch.pipeline().addLast(newStringDecoder());
ch.pipeline().addLast(newPrintHandler());
}
});
这样我们就指定了，每接收20个字符大小的字符串字节流就将其看作一个包来经行处理。
总结
Netty已经在底层为我们做了很多事情，我们只需要简单的使用其提供好的解码器使用即可，源码内容待我研究归来，再进行展开，哈哈，完活~睡觉！
以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持毛票票。