Netty之解决TCP粘包拆包(设置定长消息)

1、什么是粘包/拆包

       一般所谓的TCP粘包是在一次接收数据不能完全地体现一个完整的消息数据。TCP通讯为何存在粘包呢？主要原因是TCP是以流的方式来处理数据，再加上网络上MTU的往往小于在应用处理的消息数据，所以就会引发一次接收的数据无法满足消息的需要，导致粘包的存在。处理粘包的唯一方法就是制定应用层的数据通讯协议，通过协议来规范现有接收的数据是否满足消息数据的需要。

2、解决办法

     2.1、消息定长，报文大小固定长度，不够空格补全，发送和接收方遵循相同的约定，这样即使粘包了通过接收方编程实现获取定长报文也能区分。

     2.2、包尾添加特殊分隔符，例如每条报文结束都添加回车换行符（例如FTP协议）或者指定特殊字符作为报文分隔符，接收方通过特殊分隔符切分报文区分。

     2.3、将消息分为消息头和消息体，消息头中包含表示信息的总长度（或者消息体长度）的字段

3、Netty中提供了FixedLengthFrameDecoder定长解码器可以帮助我们轻松实现第一种解决方案，定长解码报文。如果原始数据的长度不够定长，需要增加空格来达到定长。

4、加入FixedLengthFrameDecoder定长解码器

      4.1 在服务端，加入FixedLengthFrameDecoder定长解码器

       

      4.2 在客户端，加入FixedLengthFrameDecoder定长解码器

         

5、服务端代码实现

import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelOption;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;
import io.netty.handler.codec.FixedLengthFrameDecoder;
import io.netty.handler.codec.string.StringDecoder;
import io.netty.handler.codec.string.StringEncoder;

public class Server {
	public void bind(int port) throws Exception {
		// 服务器线程组 用于网络事件的处理 一个用于服务器接收客户端的连接
		// 另一个线程组用于处理SocketChannel的网络读写
		EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
		EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
		try {
			// NIO服务器端的辅助启动类 降低服务器开发难度
			ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
			serverBootstrap.group(bossGroup, workerGroup)
					.channel(NioServerSocketChannel.class)// 类似NIO中serverSocketChannel
					.option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 1024)// 配置TCP参数
					.option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 1024) // 设置tcp缓冲区
					.option(ChannelOption.SO_SNDBUF, 32 * 1024) // 设置发送缓冲大小
					.option(ChannelOption.SO_RCVBUF, 32 * 1024) // 这是接收缓冲大小
					.option(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true) // 保持连接
					.childHandler(new ChildChannelHandler());// 最后绑定I/O事件的处理类
																// 处理网络IO事件

			// 服务器启动后 绑定监听端口 同步等待成功 主要用于异步操作的通知回调 回调处理用的ChildChannelHandler
			ChannelFuture f = serverBootstrap.bind(port).sync();
			System.out.println("Server启动");
			// 等待服务端监听端口关闭
			f.channel().closeFuture().sync();

		} finally {
			// 优雅退出 释放线程池资源
			bossGroup.shutdownGracefully();
			workerGroup.shutdownGracefully();
			System.out.println("服务器优雅的释放了线程资源...");
		}

	}

	/**
	 * 网络事件处理器
	 */
	private class ChildChannelHandler extends ChannelInitializer {
		@Override
		protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
			ch.pipeline().addLast(new StringEncoder());
			// 设置定长字符串接收
			ch.pipeline().addLast(new FixedLengthFrameDecoder(5));
			// 设置字符串形式的解码
			ch.pipeline().addLast(new StringDecoder());
			ch.pipeline().addLast(new ServerHandler());
		}
	}

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		int port = 9998;
		new Server().bind(port);
	}

}

6、服务端Handler代码实现

import io.netty.channel.ChannelHandlerAdapter;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;

public class ServerHandler extends ChannelHandlerAdapter {

	@Override
	public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg)
			throws Exception {
		String request = (String) msg;
		System.out.println("Server :" + msg);
		String response = request;
		ctx.writeAndFlush(response);
	}

	@Override
	public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable t)
			throws Exception {
		ctx.close();
	}

}

7、客户端代码实现

import io.netty.bootstrap.Bootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelOption;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;
import io.netty.handler.codec.FixedLengthFrameDecoder;
import io.netty.handler.codec.string.StringDecoder;
import io.netty.handler.codec.string.StringEncoder;

public class Client {

	/**
	 * 连接服务器
	 * 
	 * @param port
	 * @param host
	 * @throws Exception
	 */
	public void connect(int port, String host) throws Exception {
		// 配置客户端NIO线程组
		EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
		try {
			// 客户端辅助启动类 对客户端配置
			Bootstrap b = new Bootstrap();
			b.group(group)//
					.channel(NioSocketChannel.class)//
					.option(ChannelOption.TCP_NODELAY, true)//
					.handler(new MyChannelHandler());//
			// 异步链接服务器 同步等待链接成功
			ChannelFuture f = b.connect(host, port).sync();
			// 等待链接关闭
			f.channel().closeFuture().sync();

		} finally {
			group.shutdownGracefully();
			System.out.println("客户端优雅的释放了线程资源...");
		}

	}

	/**
	 * 网络事件处理器
	 */
	private class MyChannelHandler extends ChannelInitializer {
		@Override
		protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
			// 添加定长解码器
			ch.pipeline().addLast(new StringEncoder());
			ch.pipeline().addLast(new FixedLengthFrameDecoder(5));
			ch.pipeline().addLast(new StringDecoder());
			ch.pipeline().addLast(new ClientHandler());
			// 客户端的处理器
			ch.pipeline().addLast(new ClientHandler());
		}

	}

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		new Client().connect(9998, "127.0.0.1");

	}

}

8、客户端Handler代码实现

import io.netty.channel.ChannelHandlerAdapter;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;

public class ClientHandler extends ChannelHandlerAdapter {

	@Override
	public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
		// 客户端连接成功，给服务端发送数据
		ctx.channel().writeAndFlush("aaaaabbbbb");
		// 增加空格，达到定长
		ctx.channel().writeAndFlush("ccccccc   ");
	}

	@Override
	public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg)
			throws Exception {
		String response = (String) msg;
		System.out.println("Client: " + response);
	}

	@Override
	public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause)
			throws Exception {
		ctx.close();
	}

}