Netty 中粘包/拆包处理

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 123abc 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:

客户端:

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 3738 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 【】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:

客户端发送数据:

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:

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:

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。

发送消息时,创建自己的消息对象编码器

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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