细说 Netty 中的粘包和拆包

TCP/IP中的“粘包”与“拆包”

“粘包拆包”是个伪命题

确实，我也认为这是个伪命题，tcp这种双工面向流的协议，本来就没有粘拆包的说法，包的界限问题应该需要由上层的应用处理。

但为什么会有粘拆包问题呢？

1. 应用程序写入的数据大于套接字缓冲区大小，这将会发生拆包。
2. 应用程序写入数据小于套接字缓冲区大小，网卡将应用多次写入的数据发送到网络上，这将会发生粘包。
3. 进行MSS（最大报文长度）大小的TCP分段，当TCP报文长度-TCP头部长度>MSS的时候将发生拆包。
4. 接收方法不及时读取套接字缓冲区数据，这将发生粘包。(例如连接复用时，如不处理包界限问题一定会发生“粘包”，因为tcp并不知道接收的数据属于应用的第几次报文)

发送端的字节流都会先传入缓冲区，再通过网络传入到接收端的缓冲区中，最终由接收端获取。

在应用层角度来观察粘拆包

写一个简易版TCP Server

//接收4k*1000大小的数据
    ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
    serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(9527));
    SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
    int size = 4096*1000;
    ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(size);
    while (byteBuffer.hasRemaining()){
        int read = socketChannel.read(byteBuffer);
        System.out.println(read);
    }

简易版TCP Client

//发送4k*1000大小的数据
    int size = 4096*1000;
    ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(size);
    SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
    socketChannel.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1",9527));
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        byteBuffer.put((byte) 1);
    }
    byteBuffer.flip();
    while (byteBuffer.hasRemaining()){
        int write = socketChannel.write(byteBuffer);
        System.out.println(write);
    }

当前环境下，MSS是1380，,IP层分片默认是禁用的（Don`t fragment）,忽略即可

看一下执行结果：

//服务端打印结果
39672
2736
2736
2736
13680
2736
19152
2736
10944
2736
5472
2736
16416
2736
2736
12312
1368
5472
1368

从日志上看，每次读取的报文最小值是1368，刚好比mss小一点点（mss只是最大报文段长度，实际可读取的值需要减去各层协议的首部大小，所以最小值是1368）。每次读取的长度值虽然有波动，但都是1368的整数倍。

由此可见，每次可读取的报文大小（tcp buffer中），都是以ip数据报为单位的。接收端每次接收的报文大小也都是以ip数据报为单位。

所以在读取报文（tcp buffer）时，也是以ip数据报为单位，绝对不会出现读取到半个ip包的问题（忽略因mtu大小导致的ip层分片）。

那么粘包拆包里的这个“包”的最小单位也是一个IP数据报

Netty中的粘拆包处理

Netty中并没有直接说粘包拆包这个问题，但《Netty权威指南》这本书上倒解释了粘包拆包，不用纠结这个名词，跟着大多数人叫也没错，错的人多了也就是对的。

Netty的请求处理是一个Pipeline结构，通过handler接口，可以定义不同的encoder/decoder，从而解决粘包拆包（处理包界限）问题，当然也可以自己处理，原理都是相同的。

Netty中内置了几个编解码器，可以很简单的处理包界限问题。

LengthFieldBasedFrameDecoder

通过在包头增加消息体长度的解码器，解析数据时首先获取首部长度，然后定长读取socket中的数据。

LineBasedFrameDecoder

换行符解码器，报文尾部增加固定换行符rn，解析数据时以换行符作为报文结尾。

DelimiterBasedFrameDecoder

分隔符解码器，使用特定分隔符作为报文的结尾，解析数据时以定义的分隔符作为报文结尾

FixedLengthFrameDecoder

定长解码器，这个最简单，消息体固定长度，解析数据时按长度读取即可