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作者丨ytao

来源丨ytao

TCP 是基于流传输的协议，请求数据在其传输的过程中是没有界限区分，所以我们在读取请求的时候，不一定能获取到一个完整的数据包。如果一个包较大时，可能会切分成多个包进行多次传输。同时，如果存在多个小包时，可能会将其整合成一个大包进行传输。这就是 TCP 协议的粘包/拆包概念。

本文基于 Netty5 进行分析

粘包/拆包描述

假设当前有 123和 abc两个数据包，那么他们传输情况示意图如下：

I 为正常情况，两次传输两个独立完整的包。
II 为粘包情况， 123和 abc封装成了一个包。
III 为拆包情况，图中的描述是将 123拆分成了 1和 23，并且 1和 abc一起传输。 123和 abc也可能是 abc进行拆包。甚至 123和 abc进行多次拆分也有可能。

Netty 粘包/拆包问题

为突出 Netty 的粘包/拆包问题，这里通过例子进行重现问题，以下为突出问题的主要代码：

服务端：

/**
 * 服务端网络事件的读写操作类
 *
 * Created by YangTao.
 */
publicclassServerHandlerextendsChannelHandlerAdapter{
// 接收消息计数器
privateint i = 0;

// client端消息
@Override
publicvoid channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throwsException{
        i++;

System.out.print(msg);

// 对每条读取到的消息进行打数标记
System.out.println("================== ["+ i +"]");
// 发送应答消息给客户端
ByteBuf rmsg = Unpooled.copiedBuffer(String.valueOf(i).getBytes());
        ctx.write(rmsg);
}

// 其他操作 .......
}

客户端：

/**
 * 客户端发送数据
 *
 * Created by YangTao.
 */
publicclassNettyClient{

publicvoid send() {
Bootstrap bootstrap = newBootstrap();
NioEventLoopGroup group = newNioEventLoopGroup();

try{
            bootstrap.group(group)
.channel(NioSocketChannel.class)
.option(ChannelOption.TCP_NODELAY, true)
.handler(newChannelInitializer<NioSocketChannel>() {
@Override
protectedvoid initChannel(NioSocketChannel ch) {
ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
                            pipeline.addLast(newStringDecoder());
                            pipeline.addLast("logger", newLoggingHandler(LogLevel.INFO));
                            pipeline.addLast(newClientHandler());
}
});
Channel channel = bootstrap.connect(HOST, PORT).channel();
int i = 1;
while(i <= 300){
                channel.writeAndFlush(String.format("【时间 %s: \t%s】", newDate(), i));
// 打印发送请求的次数
System.out.println(i);
                i++;
}
}catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
}finally{
if(group != null)
                 group.shutdownGracefully();
}
}
}

以上代码中，我们第一反应理解的是，如果非异常情况下客户端所有数据发送成功，并且服务端全部接收到。那么从打印信息中可以看到客户端的发送次数 i和服务端的接收消息计数 i应该是相同的数。那么下面通过运行程序，查看打印结果。

如上图所示， 【】中的最后一个数字与 []中数字对上的是已独立完整的包接收到（粘包/拆包示意图中的情况 I）。但是 【】中为 37和 38的出现了粘包情况（粘包/拆包示意图中的情况 II），两条数据粘合在一起。

上图中可以看到 【】中 167的数据被拆分为了两部分（图中画绿线数据），该情况为拆包（粘包/拆包示意图中的情况 III）。

上面程序没有考虑到 TCP 的粘包/拆包问题，所以如果是我们实际应用的程序的话，不能保证数据的正常情况，就会导致程序异常。

Netty 解决粘包/拆包问题

LineBasedFrameDecoder 换行符处理

Netty 的强大，方便，简单使用的优势，在粘包/拆包问题上也提供了多种编解码解决方案，并且很容易理解和掌握。这里使用 LineBasedFrameDecoder 和 StringDecoder（将接收到的对象转换成字符串）来解决粘包/拆包问题。只需在服务端和客户端分别添加 LineBasedFrameDecoder 和 StringDecoder解码器，因为是双向会话，所以两端都要添加，由于我一开始就添加 StringDecoder 编码器，所以只需添加 LineBasedFrameDecoder 就够了。服务端：

客户端：

服务端网络事件操作：

/**
 * 服务端网络事件的读写操作类
 *
 * Created by YangTao.
 */
publicclassServerHandlerextendsChannelHandlerAdapter{
// 接收消息计数器
privateint i = 0;

// client端消息
@Override
publicvoid channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throwsException{
        i++;

System.out.print(msg);

// 对每条读取到的消息进行打数标记
System.out.println("================== ["+ i +"]");
// 发送应答消息给客户端
ByteBuf rmsg = Unpooled.copiedBuffer(String.valueOf(i + System.getProperty("line.separator")).getBytes());
        ctx.write(rmsg);
}

// 其他操作 .......
}

客户端发送数据：

/**
 * 客户端发送数据
 *
 * Created by YangTao.
 */
publicclassNettyClient{

publicvoid send() {
// 连接操作 .......

try{
// 获取 channel
Channel channel = channel();
int i = 1;
ByteBuf buf = null;
while(i <= 300){
String str = String.format("【时间 %s: \t%s】", newDate(), i) + System.getProperty("line.separator");
byte[] bytes = str.getBytes();
// 写入缓冲区
                buf = Unpooled.buffer(bytes.length);
                buf.writeBytes(bytes);
                channel.writeAndFlush(buf);
// 打印发送请求的次数
System.out.println(i);
                i++;
}
}catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
}

// 退出操作 .......
}
}

细心观察代码的变化，应该会发现现在的代码每次在发送消息的时候，在消息末尾后加了换行分隔符。注意，使用 LineBasedFrameDecoder 时，换行分隔符必须加，否则接收消息端收不到消息，如果手写换行分割，要记得区分不同系统的适配。

经过多次测试 3W 条请求，没有再出现过粘包/拆包情况，看最后一条数据数字是否相同便知。

DelimiterBasedFrameDecoder 自定义分隔符

自定义分隔符和换行分隔符差不多，只需将发送的数据后换行符换成你自己设定的分割符即可。

服务端和客户端均在 pipeline 添加 DelimiterBasedFrameDecoder:

// 指定的分隔符
publicstaticfinalString DELIMITER = "$@$";

// 如果当前数据2048个字节中没有分隔符，就会抛出异常，避免内存溢出。也可以自定义预检查当前读取的数据，自定义这里超过的规则
pipeline.addLast(newDelimiterBasedFrameDecoder(
2048, 
Unpooled.wrappedBuffer(DELIMITER.getBytes())) // 分割符缓冲对象
);

FixedLengthFrameDecoder 根据固定长度

设定固定长度，进行数据传输，如果不达固定长度，使用空格补全。

服务端和客户端均在 pipeline 添加 FixedLengthFrameDecoder:

// 100为指定的固定长度
ch.pipeline().addLast(newFixedLengthFrameDecoder(100));

每次读取数据时都会按照 FixedLengthFrameDecoder 中设置的固定长度进行解码，如果出现粘包，那么会进行多次解码，如果出现拆包的情况，那么 FixedLengthFrameDecoder 会先缓存当前部分包的信息，当接收下一个包时，会与缓存的部分包进行拼接，知道满足规定的长度。

动态指定长度

动态指定长度就是说，每条消息的长度都是随着消息头进行指定，这里使用的编码器为 LengthFieldBasedFrameDecoder。

pipeline().addLast(
newLengthFieldBasedFrameDecoder(
2048, // 帧的最大长度，即每个数据包最大限度
0, // 长度字段偏移量
4, // 长度字段所占的字节数
0, // 消息头的长度，可以为负数
4) // 需要忽略的字节数，从消息头开始，这里是指整个包
);

发送消息时，创建自己的消息对象编码器

// 创建 byteBuf
ByteBuf buf = getBuf();

// .....

// 设置该条消息内容长度
buf.writeInt(msg.length());
// 设置消息内容
buf.writeBytes(msg.getBytes("UTF-8"));

服务端读取的时候就直接读取即可，没其他特殊操作。

除了以上 Netty 提供的现成方案，还可以通过重写 MessageToByteEncoder 编码实现自定义协议。

总结

Netty 极大的为使用者提供了多种解决粘包/拆包方案，并且可以很愉快的对多种消息进行自动解码，在使用过程中也极容易掌握和理解，很大程度上提升开发效率和稳定性。

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Netty中粘包/拆包处理