Netty笔记9：粘包半包

news2025/3/5 23:26:42

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文章目录

前言
什么是粘包/半包
那如何解决粘包，半包？

前言

粘包/半包是一个很重要的概念，在网络数据传输中一定存在的问题，我们需要理解和会解决，以及运用Netty提供的工具解决。

什么是粘包/半包

粘包：在客户端和服务端之间，会维持一个连接，可以发送多个数据包，但是如果发送的网络数据包太小，那么它会启用Nagle算法，对较小的数据包进行合并，待超时或者数据包大小够大时再发送，也是因为这个原因，TCP的网络延迟会比UDP高一些，服务端对于这样合并发送的消息就无法区分哪些数据是分开发送的，也就是粘包；服务器再接收到数据后，放到缓冲区中，如果消息没有被及时从缓冲区取走，下次再取数据的时候可能会一次取出多个数据包的情况，产生粘包现象；

之前提到UDP，它本身作为无连接的不可靠传输协议，适合频繁发送数据较小的数据包，它不会对数据包进行合并发送，也就是发送什么，就接收到什么。

拆包：服务器将粘粘在一起的数据包进行拆分；

半包/分包：网络传输的套接字的发送缓冲区不够，或者达到了TCP最大报文长度（MSS）大小，导致接收到的数据不完整，还需要接收剩余的数据；

下面模拟粘包场景

修改client的handler，尝试在客户端建立连接时发送100个数据包给服务端

    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        // 连接成功后激活这个方法
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            // 这里消息，再次用分隔符进行分割保证100个数据都是独立的数据包
            ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer(("我已经连上了"+System.getProperty("line.separator")).getBytes(CharsetUtil.UTF_8)));
        }
    }

之后在服务端接收数据，并统计接收次数

public class ServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
    static int count = 0;
    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
        ByteBuf buffer = (ByteBuf)msg;
        System.out.println("接收到数据：" + buffer.toString(CharsetUtil.UTF_8));
        System.out.println("记录次数：" + ++count);
        System.out.println("ok--------------------------------");
        super.channelRead(ctx, msg);
    }

    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        super.channelActive(ctx);
    }
}

结果如下，服务端对100个的接收，其实只是读取了一次，甚至于我们增加了分隔符，也还是把这100个数据包，合并成一个发送了过来

TCP最大数据长度就等于65535-20（20是固定的IP头部）=65495，一个http能发送的最大报文长度受诸多影响，如MSS，网络环境，应用层协议等，所以，理论上是小于65495这个值的。

会出现粘包，半包，是由TCP传输层协议决定的，因为TCP不知道传输的数据多少字节是一个包，所以，这个现象是由应用层解决的。

那如何解决粘包，半包？

方法一：TCP不知道多少字节算一个包，所以我们可以添加分隔符，而这个分隔符是需要双端都要统一的，不然一端以回车换行为分隔符，另一端以空格为分隔符，就会造成数据分包不对；

方法二：指定数据长度，需要双端统一，需要在传输的字节中，添加数据包长度，在另一端读取解码时就可以知道读取多少为一个数据包；

方法一示例：

那我们定义一个回车换行符为分隔符，并添加到channelInitializer中；

注意：我这里以System.getProperty("line.separator")为分隔符，这个变量取自计算机操作系统，win和linux他们的值不同，所以，需要明确这个值，我这里是偷懒了。

如果说是回车换行为分隔符的解码器，Netty已经提供了一个LineBasedFrameDecoder；

 ByteBuf byteBuf = Unpooled.wrappedBuffer(System.getProperty("line.separator").getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
                        socketChannel.pipeline().addLast(new DelimiterBasedFrameDecoder(1024, byteBuf));

来看结果：

方法二示例：

指定数据长度在数据包中，并解码，这个在Netty中是有实现的：

LengthFieldPrepender：经过这个过滤器会在发送的消息前增加一个长度字段，一般使用只有一个参数的构造器，指定长度的大小，这个长度不会改变整个消息的长度；如果要将长度累计到消息长度上，使用new LengthFieldPrepender(4,true)

一般是配合LengthFieldBasedFrameDecoder使用。

例如：

bootstrap.group(group, work)
                     // server指定为ServerChannel
                     .channel(NioServerSocketChannel.class)
                     // 绑定端口
                     .localAddress(8080)
                     // 事件处理器
                     .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
                         @Override
                         protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
                             socketChannel.pipeline()
                                          // 数据写出时，增加一个4字节长度的字段
                                          .addLast(new LengthFieldPrepender(4))
                                          .addLast(new LengthFieldBasedFrameDecoder(65535, 0, 4, 0, 4));