netty如何解决拆包、粘包？

一、何为拆包、粘包

1.TCP协议

拆包和粘包问题得从TCP协议说起了。

TCP协议是一个面向字节流得协议，它得性质是流式的，并没有分段。就像水流一样，你无法知道它什么时候开始，什么时候结束。

所以它会根据当前的套接字缓冲区的情况进行拆包和粘包。

下面展示一个TCP协议的传输过程

发送方 ——->向发送端缓冲区写入数据 —->TCP(缓冲区) ——> 发送TCP报文段 ——-> TCP(缓冲区) ——> 从接收缓冲端读取数据

发送端的字节流都会先写入缓冲区，然后再通过网络传到接收端缓冲区，最终由接收端读取数据。

当我们发送两个完整的报文到接收端时，正常情况下，接收端会收到两个完整的报文。

但是，也会出现下面情况：

  • 接收端只接收到一个报文，它由发送的两个报文组成（粘包）
  • 第一个报文中只有正常的一部分，第二个报文中有正常第一个报文剩余的部分和第二个报文的整个（拆包）
  • 第一个报文中有正常的第一个报文的整个和第二个报文的部分，第二个报文只有剩余的部分（拆包）

对于上面的拆包和粘包我们只能将其放在应用层来处理了

常见的处理方式有：

  • 在每次发送报文的末尾添加一个换行符或者其它特殊符号，这样在接收端通过这个换行符或者特殊符号来判断报文是否完整，如何不完整则缓存起来和下一个报文拼接
  • 规定好报文的长度，不足的空位补齐，接收端按照指定长度截取数据

二、netty中处理拆包、粘包案例

定义netty服务端

  1.         public static void main(String[] args) {
  2.         EventLoopGroup bossGroup=new NioEventLoopGroup();
  3.         EventLoopGroup workGroup=new NioEventLoopGroup();
  4.         try {
  5.             ServerBootstrap serverBootstrap=new ServerBootstrap();
  6.             serverBootstrap.group(bossGroup,workGroup)
  7.                             .channel(NioServerSocketChannel.class)
  8.                             // 服务端自定义处理器
  9.                             .childHandler(new TestServerInitializer());
  10.             ChannelFuture channelFuture = serverBootstrap.bind(8989).sync();
  11.             channelFuture.channel().closeFuture().sync();
  12.         }catch (Exception e){
  13.             e.printStackTrace();
  14.         }finally {
  15.             bossGroup.shutdownGracefully();
  16.             workGroup.shutdownGracefully();
  17.         }
  18.     }

服务端自定义处理器

  1. public class TestServerInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
  2.     @Override
  3.     protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
  4.         ChannelPipeline pipeline = socketChannel.pipeline();
  5.         /**
  6.          * 1) lengthFieldOffset  //长度字段的偏差
  7.          * 2) lengthFieldLength  //长度字段占的字节数
  8.          * 3) lengthAdjustment  //添加到长度字段的补偿值
  9.          * 4) initialBytesToStrip  //从解码帧中第一次去除的字节数
  10.          */
  12.         pipeline.addLast(new LengthFieldBasedFrameDecoder(Integer.MAX_VALUE,0,4,0,4));
  13.         //计算当前待发送消息的二进制字节长度，将该长度添加到ByteBuf的缓冲区头中
  14.         pipeline.addLast(new LengthFieldPrepender(4));
  15.         pipeline.addLast(new StringDecoder(CharsetUtil.UTF_8)); 
  16.         pipeline.addLast(new StringEncoder(CharsetUtil.UTF_8));
  17.         pipeline.addLast(new TestServerHandler());
  18.     }
  19. }

定义客户端

  1. EventLoopGroup bossGroup=new NioEventLoopGroup();
  2.         try {
  3.             Bootstrap bootstrap=new Bootstrap();
  4.             bootstrap.group(bossGroup)
  5.                     .channel(NioSocketChannel.class)
  6.                     // 客户端自定义处理器
  7.                     .handler(new TestClientInitializer());
  8.             ChannelFuture channelFuture = bootstrap.connect("127.0.0.1",8989).sync();
  9.             channelFuture.channel().closeFuture().sync();
  10.         }catch (Exception e){
  11.             e.printStackTrace();
  12.         }finally {
  13.             bossGroup.shutdownGracefully();
  14.         }

客户端自定义处理器

  1. public class TestClientInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel>{
  3.     @Override
  4.     protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
  5.         ChannelPipeline pipeline = socketChannel.pipeline();
  6.         /**
  7.          * 1) lengthFieldOffset  //长度字段的偏差
  8.          * 2) lengthFieldLength  //长度字段占的字节数
  9.          * 3) lengthAdjustment  //添加到长度字段的补偿值
  10.          * 4) initialBytesToStrip  //从解码帧中第一次去除的字节数
  11.          */
  12.         pipeline.addLast(new LengthFieldBasedFrameDecoder(Integer.MAX_VALUE,0,4,0,4));
  13.         //计算当前待发送消息的二进制字节长度，将该长度添加到ByteBuf的缓冲区头中
  14.         pipeline.addLast(new LengthFieldPrepender(4));
  15.         //将byte数据解码成String
  16.         pipeline.addLast(new StringDecoder(CharsetUtil.UTF_8));
  17.         //将字符串编码成byte数据
  18.         pipeline.addLast(new StringEncoder(CharsetUtil.UTF_8));
  19.         pipeline.addLast(new TestClientHandler());
  20.     }
  21. }

上面的例子是基于长度的解码器，可以按照指定长度截取

netty中常见的解码器有：

  • DelimiterBasedFrameDecoder 基于分割符的解码器
  • LengthFieldBasedFrameDecoder 基于长度的解码器