netty 解决粘包 和 分包的问题
netty 解决粘包 和 分包的问题
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概述
netty和tcp协议的关系
netty → Java Runtime Socket (io、nio、nio2) → OS Socket → TCP (当然也可以是UDP、SCTP)；
作系统层的Socket都必须做三次握手（仅对TCP而言），Netty当然无法跳过，只不过它对用户屏蔽了三次握手（当然还有四次挥手）的部分细节。
粘包现象
客户端在一个for循环内连续发送1000个hello给Netty服务器端
Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 10101);
for(int i = 0; i < 1000; i++){
socket.getOutputStream().write(“hello”.getBytes());
}
socket.close();而在服务器端接受到的信息并不是预期的1000个独立的Hello字符串.
实际上是无序的hello字符串混合在一起, 如图所示. 这种现象我们称之为粘包.
为什么会出现这种现象呢? TCP是个”流”协议，流其实就是没有界限的一串数据。
TCP底层中并不了解上层业务数据的具体含义，它会根据TCP缓冲区的实际情况进行包划分，
所以在TCP中就有可能一个完整地包会被TCP拆分成多个包，也有可能吧多个小的包封装成一个大的数据包发送。
分包处理
顾名思义, 我们要对传输的数据进行分包. 一个简单的处理逻辑是在发送数据包之前, 先用四个字节占位, 表示数据包的长度.
数据包结构为:
Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 10101);
String message = "hello";
byte[] bytes = message.getBytes();
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(4 + bytes.length);
buffer.putInt(bytes.length);
buffer.put(bytes);
byte[] array = buffer.array();
for(int i=0; i<1000; i++){
socket.getOutputStream().write(array);
}
socket.close();服务器端代码, 我们需要借助于FrameDecoder类来分包.
if(buffer.readableBytes() > 4){
if(buffer.readableBytes() > 2048){
buffer.skipBytes(buffer.readableBytes());
}
//标记
buffer.markReaderIndex();
//长度
int length = buffer.readInt();
if(buffer.readableBytes() < length){
buffer.resetReaderIndex();
//缓存当前剩余的buffer数据，等待剩下数据包到来
return null;
}
//读数据
byte[] bytes = new byte[length];
buffer.readBytes(bytes);
//往下传递对象
return new String(bytes);
}
//缓存当前剩余的buffer数据，等待剩下数据包到来
return null;这边可能有个疑问, 为什么MyDecoder中数据没有读取完毕, 需要return null,
正常的pipeline在数据处理完都是要sendUpstream, 给下一个pipeline的.
这个需要看下FrameDecoder.messageReceived 的源码. 他在其中缓存了一个cumulation对象,
如果return了null, 他会继续往缓存里写数据来实现分包
public void messageReceived(ChannelHandlerContext ctx, MessageEvent e) throws Exception {
Object m = e.getMessage();
if (!(m instanceof ChannelBuffer)) {
// 数据读完了, 转下一个pipeline
ctx.sendUpstream(e);
} else {
ChannelBuffer input = (ChannelBuffer)m;
if (input.readable()) {
if (this.cumulation == null) {
try {
this.callDecode(ctx, e.getChannel(), input, e.getRemoteAddress());
} finally {
this.updateCumulation(ctx, input);
}
} else {
// 缓存上一次没读完整的数据
input = this.appendToCumulation(input);
try {
this.callDecode(ctx, e.getChannel(), input, e.getRemoteAddress());
} finally {
this.updateCumulation(ctx, input);
}
}
}
}
}Socket字节流攻击
在上述代码中, 我们会在服务器端为客户端发送的数据包长度, 预先分配byte数组.
如果遇到恶意攻击, 传入的数据长度与内容 不匹配. 例如声明数据长度为Integer.MAX_VALUE.
这样会消耗大量的服务器资源生成byte[], 显然是不合理的.
因此我们还要加个最大长度限制.
if(buffer.readableBytes() > 2048){
buffer.skipBytes(buffer.readableBytes());
}新的麻烦也随之而来, 虽然可以跳过指定长度, 但是数据包本身就乱掉了.
因为长度和内容不匹配, 跳过一个长度后, 不知道下一段数据的开头在哪里了.
因此我们自定义数据包里面, 不仅要引入数据包长度, 还要引入一个包头来划分各个包的范围.
包头用任意一段特殊字符标记即可, 例如$$$.
// 防止socket字节流攻击
if(buffer.readableBytes() > 2048){
buffer.skipBytes(buffer.readableBytes());
}
// 记录包头开始的index
int beginReader = buffer.readerIndex();
while(true) {
if(buffer.readInt() == ConstantValue.FLAG) {
break;
}
}新的数据包结构为:
| 包头(4字节) | 长度(4字节) | 数据 |Netty自带拆包类
自己实现拆包虽然可以细粒度控制, 但是也会有些不方便, 可以直接调用Netty提供的一些内置拆包类.
FixedLengthFrameDecoder 按照特定长度组包
DelimiterBasedFrameDecoder 按照指定分隔符组包, 例如本文中的$$$
LineBasedFrameDecoder 按照换行符进行组包, \r \n等等
代码
Server
package com.server;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import org.jboss.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import org.jboss.netty.channel.ChannelPipeline;
import org.jboss.netty.channel.ChannelPipelineFactory;
import org.jboss.netty.channel.Channels;
import org.jboss.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannelFactory;
import org.jboss.netty.handler.codec.string.StringDecoder;
import org.jboss.netty.handler.codec.string.StringEncoder;
public class Server {
public static void main(String[] args) {
//服务类
ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();
//boss线程监听端口，worker线程负责数据读写
ExecutorService boss = Executors.newCachedThreadPool();
ExecutorService worker = Executors.newCachedThreadPool();
//设置niosocket工厂
bootstrap.setFactory(new NioServerSocketChannelFactory(boss, worker));
//设置管道的工厂
bootstrap.setPipelineFactory(new ChannelPipelineFactory() {
@Override
public ChannelPipeline getPipeline() throws Exception {
ChannelPipeline pipeline = Channels.pipeline();
pipeline.addLast("decoder", new MyDecoder());
pipeline.addLast("handler1", new HelloHandler());
return pipeline;
}
});
bootstrap.bind(new InetSocketAddress(10101));
System.out.println("start!!!");
}
}Client
package com.server;
import java.net.Socket;
import java.nio.ByteBuffer;
public class Client {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 10101);
String message = "hello";
byte[] bytes = message.getBytes();
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(4 + bytes.length);
buffer.putInt(bytes.length);
buffer.put(bytes);
byte[] array = buffer.array();
for(int i=0; i<1000; i++){
socket.getOutputStream().write(array);
}
socket.close();
}
}HelloHandler
package com.server;
import org.jboss.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import org.jboss.netty.channel.MessageEvent;
import org.jboss.netty.channel.SimpleChannelHandler;
public class HelloHandler extends SimpleChannelHandler {
private int count = 1;
@Override
public void messageReceived(ChannelHandlerContext ctx, MessageEvent e) throws Exception {
System.out.println(e.getMessage() + " " +count);
count++;
}
}MyDecoder
package com.server;
import org.jboss.netty.buffer.ChannelBuffer;
import org.jboss.netty.channel.Channel;
import org.jboss.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import org.jboss.netty.handler.codec.frame.FrameDecoder;
public class MyDecoder extends FrameDecoder {
@Override
protected Object decode(ChannelHandlerContext ctx, Channel channel, ChannelBuffer buffer) throws Exception {
if(buffer.readableBytes() > 4){
if(buffer.readableBytes() > 2048){
buffer.skipBytes(buffer.readableBytes());
}
//标记
buffer.markReaderIndex();
//长度
int length = buffer.readInt();
if(buffer.readableBytes() < length){
buffer.resetReaderIndex();
//缓存当前剩余的buffer数据，等待剩下数据包到来
return null;
}
//读数据
byte[] bytes = new byte[length];
buffer.readBytes(bytes);
//往下传递对象
return new String(bytes);
}
//缓存当前剩余的buffer数据，等待剩下数据包到来
return null;
}
}