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使用Netty解決TCP粘包和拆包問(wèn)題過(guò)程詳解

前言

創(chuàng)新互聯(lián)專注為客戶提供全方位的互聯(lián)網(wǎng)綜合服務(wù),包含不限于網(wǎng)站建設(shè)、網(wǎng)站制作、麻陽(yáng)網(wǎng)絡(luò)推廣、微信平臺(tái)小程序開(kāi)發(fā)、麻陽(yáng)網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷、麻陽(yáng)企業(yè)策劃、麻陽(yáng)品牌公關(guān)、搜索引擎seo、人物專訪、企業(yè)宣傳片、企業(yè)代運(yùn)營(yíng)等,從售前售中售后,我們都將竭誠(chéng)為您服務(wù),您的肯定,是我們最大的嘉獎(jiǎng);創(chuàng)新互聯(lián)為所有大學(xué)生創(chuàng)業(yè)者提供麻陽(yáng)建站搭建服務(wù),24小時(shí)服務(wù)熱線:13518219792,官方網(wǎng)址:chinadenli.net

上一篇我們介紹了如果使用Netty來(lái)開(kāi)發(fā)一個(gè)簡(jiǎn)單的服務(wù)端和客戶端,接下來(lái)我們來(lái)討論如何使用解碼器來(lái)解決TCP的粘包和拆包問(wèn)題

TCP為什么會(huì)粘包/拆包

我們知道,TCP是以一種流的方式來(lái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)播的,當(dāng)tcp三次握手簡(jiǎn)歷通信后,客戶端服務(wù)端之間就建立了一種通訊管道,我們可以想象成自來(lái)水管道,流出來(lái)的水是連城一片的,是沒(méi)有分界線的。

TCP底層并不了解上層的業(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。

所以對(duì)于我們應(yīng)用層而言。我們直觀是發(fā)送一個(gè)個(gè)連續(xù)完整TCP數(shù)據(jù)包的,而在底層就可能會(huì)出現(xiàn)將一個(gè)完整的TCP拆分成多個(gè)包發(fā)送或者將多個(gè)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。

當(dāng)發(fā)生TCP粘包/拆包會(huì)發(fā)生什么情況

我們舉一個(gè)簡(jiǎn)單例子說(shuō)明:

客戶端向服務(wù)端發(fā)送兩個(gè)數(shù)據(jù)包:第一個(gè)內(nèi)容為 123;第二個(gè)內(nèi)容為456。服務(wù)端接受一個(gè)數(shù)據(jù)并做相應(yīng)的業(yè)務(wù)處理(這里就是打印接受數(shù)據(jù)加一個(gè)逗號(hào))。

那么服務(wù)端輸出結(jié)果將會(huì)出現(xiàn)下面四種情況

服務(wù)端響應(yīng)結(jié)果結(jié)論
123,456,正常接收,沒(méi)有發(fā)生粘包和拆包
123456,異常接收,發(fā)生tcp粘包
123,4,56,異常接收,發(fā)生tcp拆包
12,3456,異常接收,發(fā)生tcp拆包和粘包

如何解決

主流的協(xié)議解決方案可以歸納如下:

  1. 消息定長(zhǎng),例如每個(gè)報(bào)文的大小固定為20個(gè)字節(jié),如果不夠,空位補(bǔ)空格;
  2. 在包尾增加回車換行符進(jìn)行切割;
  3. 將消息分為消息頭和消息體,消息頭中包含表示消息總長(zhǎng)度的字段;
  4. 更復(fù)雜的應(yīng)用層協(xié)議。

對(duì)于之前描述的案例,在這里我們就可以采取方案1和方案3。

以方案1為例:我們每次發(fā)送的TCP包只有三個(gè)數(shù)字,那么我將報(bào)文設(shè)置為3個(gè)字節(jié)大小的,此時(shí),服務(wù)器就會(huì)以三個(gè)字節(jié)為基準(zhǔn)來(lái)接受包,以此來(lái)解決站包拆包問(wèn)題。

Netty的解決之道

LineBasedFrameDecoder

廢話不多說(shuō)直接上代碼

服務(wù)端

public class PrintServer {

 public void bind(int port) throws Exception {
 // 配置服務(wù)端的NIO線程組
 EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
 EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
 try {
  ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
  b.group(bossGroup, workerGroup)
   .channel(NioServerSocketChannel.class)
   .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 1024)
   .childHandler(new ChildChannelHandler());
  // 綁定端口,同步等待成功
  ChannelFuture f = b.bind(port).sync();

  // 等待服務(wù)端監(jiān)聽(tīng)端口關(guān)閉
  f.channel().closeFuture().sync();
 } finally {
  // 優(yōu)雅退出,釋放線程池資源
  bossGroup.shutdownGracefully();
  workerGroup.shutdownGracefully();
 }
 }

 private class ChildChannelHandler extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
 @Override
 protected void initChannel(SocketChannel arg0) throws Exception {
  arg0.pipeline().addLast(new LineBasedFrameDecoder(1024)); //1
  arg0.pipeline().addLast(new StringDecoder());    //2
  arg0.pipeline().addLast(new PrintServerHandler());
 }
 }


 public static void main(String[] args) throws Exception {
 int port = 8080;
 new TimeServer().bind(port);
 }
}

服務(wù)端Handler

public class PrintServerHandler extends ChannelHandlerAdapter {

 @Override
 public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg)
  throws Exception {
 ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;          
 byte[] req = new byte[buf.readableBytes()]; 
 buf.readBytes(req); //將緩存區(qū)的字節(jié)數(shù)組復(fù)制到新建的req數(shù)組中
 String body = new String(req, "UTF-8");
 System.out.println(body);
 String response= "打印成功";
 ByteBuf resp = Unpooled.copiedBuffer(response.getBytes());      
 ctx.write(resp);            
 } 

 @Override
 public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
 ctx.flush();              
 }


 @Override
 public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) {
 ctx.close();
 }
}

客戶端

public class PrintClient {

 public void connect(int port, String host) throws Exception {
 EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();     
 try {
  Bootstrap b = new Bootstrap();        
   b.group(group)            
   .channel(NioSocketChannel.class)      
   .option(ChannelOption.TCP_NODELAY, true)    
   .handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {  
   @Override
   public void initChannel(SocketChannel ch)    
    throws Exception {
     ch.pipeline().addLast(
     new LineBasedFrameDecoder(1024));   //3
    ch.pipeline().addLast(new StringDecoder());  //4
    ch.pipeline().addLast(new PrintClientHandler());
   }
   });

  ChannelFuture f = b.connect(host, port).sync();    
  f.channel().closeFuture().sync();       
 } finally {
  // 優(yōu)雅退出,釋放NIO線程組
  group.shutdownGracefully();
 }
 }

 /**
  * @param args
  * @throws Exception
  */
 public static void main(String[] args) throws Exception {
 int port = 8080;
 new TimeClient().connect(port, "127.0.0.1");
 }
}

客戶端的Handler

public class PrintClientHandler extends ChannelHandlerAdapter {

 private static final Logger logger = Logger
  .getLogger(TimeClientHandler.class.getName());

 private final ByteBuf firstMessage;

 /**
  * Creates a client-side handler.
  */
 public TimeClientHandler() {
 byte[] req = "你好服務(wù)端".getBytes();
 firstMessage = Unpooled.buffer(req.length);        
 firstMessage.writeBytes(req);

 }

 @Override
 public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) {
 ctx.writeAndFlush(firstMessage);            
 }

 @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, "UTF-8");
 System.out.println("服務(wù)端回應(yīng)消息 : " + body);
 }

 @Override
 public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) { 
 // 釋放資源
 System.out.println("Unexpected exception from downstream : "
  + cause.getMessage());
 ctx.close();
 }
}

上訴代碼邏輯與上一章代碼邏輯相同,客戶端接受服務(wù)端數(shù)據(jù)答應(yīng),并回復(fù)客戶端信息,客戶端接受到數(shù)據(jù)后打印數(shù)據(jù)。

我們觀察代碼可以發(fā)現(xiàn),要想Netty解決粘包拆包問(wèn)題,只需在編寫(xiě)服務(wù)端和客戶端的pipeline上加上相應(yīng)的解碼器即可,上訴注釋 1,2,3,4處。其余代碼無(wú)需做任何修改。

LineBasedFrameDecoder+StringDecoder的組合就是按行切換的文本解碼器,它被設(shè)計(jì)用來(lái)支持TCP的粘包和拆包。原理為:如果連續(xù)讀取到最大長(zhǎng)度后任然沒(méi)有發(fā)現(xiàn)換行符,就會(huì)拋出異常,同時(shí)忽略掉之前督導(dǎo)的異常碼流。

DelimiteBasedFrameDecoder

該解碼器的可以自動(dòng)完成以分割符作為碼流結(jié)束標(biāo)識(shí)的消息解碼。(其實(shí)上一個(gè)解碼器類似,如果指定分隔符為換行符,那么與上一個(gè)編碼器的作用基本相同)

使用也很簡(jiǎn)單:

只需要修改服務(wù)端和客戶端對(duì)應(yīng)代碼中的initChannel代碼即可

   public void initChannel(SocketChannel ch)    
    ByteBuf delimiter = Unpooled.copiedBuffer("_".getBytes()); //1
    ch.pipeline().addLast(
     new DelimiterBasedFrameDecoder(1024,
      delimiter));          //2
    ch.pipeline().addLast(new StringDecoder());     //3
    ch.pipeline().addLast(new PrintHandler());
   }

注釋1:首先創(chuàng)建分隔符緩沖對(duì)象ByteBuf,并指定以"_"作為分隔符。

注釋2:將分隔符緩沖對(duì)象ByteBuf傳入DelimiterBasedFrameDecoder,并指定最大長(zhǎng)度。

注釋3:指定為字符串字節(jié)流

FixedLengthFrameDecoder

該解碼器為固定長(zhǎng)度解碼器,它能夠按照指定的長(zhǎng)度對(duì)詳細(xì)進(jìn)行自動(dòng)解碼。

使用同樣也很簡(jiǎn)單:

同樣只需要修改服務(wù)端和客戶端對(duì)應(yīng)代碼中的initChannel代碼即可

 public void initChannel(SocketChannel ch)
    throws Exception {
    ch.pipeline().addLast(new FixedLengthFrameDecoder(20));
    ch.pipeline().addLast(new StringDecoder());
    ch.pipeline().addLast(new PrintHandler());
   }
   });

這樣我們就指定了,每接收20個(gè)字符大小的字符串字節(jié)流就將其看作一個(gè)包來(lái)經(jīng)行處理。

總結(jié)

Netty已經(jīng)在底層為我們做了很多事情,我們只需要簡(jiǎn)單的使用其提供好的解碼器使用即可,源碼內(nèi)容待我研究歸來(lái),再進(jìn)行展開(kāi),哈哈,完活~睡覺(jué)!

以上就是本文的全部?jī)?nèi)容,希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助,也希望大家多多支持創(chuàng)新互聯(lián)。

新聞名稱:使用Netty解決TCP粘包和拆包問(wèn)題過(guò)程詳解
標(biāo)題鏈接:http://chinadenli.net/article46/jggseg.html

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