nio 粘包拆包 java netty粘包拆包

一、何为TCP粘包/拆包？

TCP会根据缓冲区的实际大小情况进行包的拆分和合并，所谓粘包，就是将多个小的包封装成一个大的包进行发送。拆包，即是将一个超过缓冲区可用大小的包拆分成多个包进行发送。

二、粘包/拆包产生的原因

1、写入的字节大小大于套接字的发送缓存区大小。

2、进行MSS大小的TCP分段

3、以太网帧的payload大于MTU进行IP分段

三、解决方法

1、消息定长，不够空格补

2、在包尾添加回车换行符(也可自定义分隔符)进行分割，例如FTP

3、将消息分成消息头和消息体两部分，消息头记录的消息的总长度

四、未考虑TCP粘包/拆包的案例

服务端：

public class Server {    private int port;    public Server(int port) {        this.port = port;    }    public void start(){        //配置服务端NIO线程        //接收客户端连接，事件分发线程池        NioEventLoopGroup boss = null;        //处理读写事件线程池        NioEventLoopGroup workder = null;        try {            boss = new NioEventLoopGroup();            workder = new NioEventLoopGroup();            //创建服务端，相当于NIO的ServerSocketChannel            ServerBootstrap server = new ServerBootstrap();            server.group(boss,workder)                    .channel(NioServerSocketChannel.class)                    .childHandler(new ChannelInitializer() {                        @Override                        protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {                            ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();                            pipeline.addLast(new ServerHandler());                        }                    })                    //最大客户端连接数                    .option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 128)                    //与客户端保持长链接                    .childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true);            //绑定端口，同步等待            ChannelFuture future = server.bind(this.port).sync();            System.out.println("服务端已启动，端口为："+port);            //等待服务器监听端口关闭            future.channel().closeFuture().sync();        } catch (Exception e) {           } finally {            //优雅退出，释放线程池资源            boss.shutdownGracefully();            workder.shutdownGracefully();        }    }    public static void main(String[] args) {        new Server(8080).start();    }}

服务端的IO事件处理器：

public class ServerHandler extends ChannelHandlerAdapter {    @Override    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {        ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;        byte[] bytes = new byte[buf.readableBytes()];        buf.readBytes(bytes);        String body = new String(bytes, "UTF-8");        System.out.println(body);    }}

客户端：(启动之后发送一百条信息给服务端)

public class Client {    public static void main(String[] args) {        new Client().start();    }    private void start() {        //用于IO读写的线程池        NioEventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();        try {            //相当于NIO的SocketChannel            Bootstrap client = new Bootstrap();            client.group(group)                    .option(ChannelOption.TCP_NODELAY,true)                    .channel(NioSocketChannel.class)                    .handler(new ChannelInitializer() {                        @Override                        protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {                            //绑定IO读写事件的处理类                           ch.pipeline().addLast(new ClientHandler());                        }                    });            //发起连接            ChannelFuture cf = client.connect(new InetSocketAddress(8080)).sync();            //等待关闭            cf.channel().closeFuture().sync();        } catch (Exception e) {        } finally {            group.shutdownGracefully();        }    }}

客户端的IO事件处理类：

public class ClientHandler extends ChannelHandlerAdapter{    /**     * 连接成功后触发此方法     * @param ctx     * @throws Exception     */    @Override    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {        ByteBuf byteBuf = null;        for (int i = 0; i < 100; i++) {            String msg = "这是第"+i+"个消息";            byteBuf = Unpooled.buffer(msg.getBytes().length);            byteBuf.writeBytes(msg.getBytes());            ctx.writeAndFlush(byteBuf);        }    }}

先后启动服务端与客户端，服务端接受到的信息如下所示：

会发现，多条消息会粘连在一起。

五、加入Netty的TCP粘包/拆包解决方案。

Netty解决TCP粘包/拆包相关类以及功能：

1、LineBasedFrameDecoder：以\r或\r\n为分隔符

2、StringDecoder：将接收到的消息转换成字符串

3、DelimiterBasedFrameDecoder：自定义分隔符

4、FixedLengthFrameDecoder：定长解析

这边先用LineBasedFrameDecoder以“\r”或“\r\n”去分割，然后用StringDecoder将消息转换成字符串。这边由于只是服务端接受消息，所以只在服务端改动，如果有互发信息的需求，请在客户端也加上相应的Decoder类。

服务端改动比较简单，只需在ChannelPipeline上添加对应的Decoder类：

ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();//以\r或\r\n分割字符串,1024是能接受分割后字符串的最大长度pipeline.addLast(new LineBasedFrameDecoder(1024));//将消息转换字符串pipeline.addLast(new StringDecoder());pipeline.addLast(new ServerHandler());

因为将消息转换成字符串，所以需要在自定义的ServerHandler更改消息处理逻辑，直接强转成String就行。

public class ServerHandler extends ChannelHandlerAdapter {    @Override    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {        String body = (String) msg;        System.out.println(body);    }}

客户端只需要在IO事件处理类中将发送的每一个消息后面添加“\r”或“\r\n”即可 ：

@Override    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {        ByteBuf byteBuf = null;        for (int i = 0; i < 100; i++) {            String msg = "这是第"+i+"个消息\r\n";            byteBuf = Unpooled.buffer(msg.getBytes().length);            byteBuf.writeBytes(msg.getBytes());            ctx.writeAndFlush(byteBuf);        }    }

此时先后启动服务端、客户端，服务端接受到的消息格式如下：

可以看到，此时TCP粘包的问题已经解决。

如果不是以“\r”或“\r\n”结尾的字符串，可以使用DelimiterBasedFrameDecoder：自定义分隔符。

例如 ：以“&”符号分隔。

pipeline.addLast(new DelimiterBasedFrameDecoder(1024,                Unpooled.copiedBuffer("&".getBytes())));

也可以使用定长解析器：FixedLengthFrameDecoder

pipeline.addLast(new FixedLengthFrameDecoder(1024));