TCP组包问题及处理方法

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问题的表述

问题的背景是这样的：有一个系统，那有后台服务器，也有移动端的客户端。当客户端上线时，服务器会将指定的数据库的数据发送给客户端，客户端解析后呈现。
但是，有一天客户端开发跟我反映一个奇怪的问题：之前客户端一上线就收到服务器发来的数据，现在客户端收到了数据，但是解析出问题了。但是前后端的代码都没有改啊，只是要发送的数据是新添加的，并且比之前的测试数据要大。

原因的剖析

根据他的描述，很明显问题出在了要发送的数据上。由于之前是测试数据，并不会放过大的数据到后台数据库，现在放上去的是真实数据，要比测试数据大好多。

于是我就重新拾起了尘封已久的tcp/ip协议的书，也试着在网上寻找答案。最终我知道了我们这个问题叫做tcp协议的组包问题。

什么叫tcp的组包问题呢？简单的说就是tcp协议把过大的数据包分成了几个小的包传输，客户端要把同一组的数据包重新组合成一个完整的数据包。

具体点的解释：

首先我们要知道MTU（最大传输单元）。IP分片在以太网上，由于电气限制，一帧不能超过1518字节，除去以太网帧头14字节（mac地址等）和帧尾4字节校验，不考虑PPPoE协议（读者自行了解这是什么鬼）的8个字节，还剩1500字节，这个大小称为MTU（最大传输单元）。
这1500还包含20字节IP头，8字节UDP头或者20字节TCP头。所以真正的一次发送的数据包，UDP为1500-28=1472字节，TCP为1500-40=1460字节。
当然我们要知道tcp是可靠传输协议，以字节流的形式传输数据的，什么意思呢？就是他可以允许超过1452字节的数据进行传输，因为他会把它切分成多个包，然后用序号进行排序，从而表明了这几个包是同一组数据。
但是UDP是不可靠传输，它一次性就只能发那么多了，超过的他就不允许发了，所以他效率高，发送一次就是一个完整的数据，接收方直接拿去解析就可以了。（UDP和TCP还有很多不同的优缺点，读者感兴趣可以自行了解）

所以了解了这些之后对于上面描述的问题现象也就不难解释了，由于我们后台服务器发送的数据包过大，比如有5000字节，那么tcp协议就会把它分成1460+1460+1460+620字节，分四个包发送给客户端，客户端单单解析一个数据包得到的数据肯定是不完整的，要是传输的数据是带一定的结构的话就会解析出错了。

发送端处理方法

那么知道了产生这个问题的原因，又该怎么解决这个问题呢。我在一个网站上看到有如下回答：链接
一 可以每次发送同样大小的包,过大的包不予发送,过小的包,后面部分用固定的字符’\0’进行填充。
二 将流按字符处理,抽出一个字符做转义字符(通常Java用’\’来做转义字符,比如”\n”表示换行)。
三 在发送方发送一个包的时候,先将这个包的长度发送给对方(一般是4个字节表示包长),然后再将包的内容发送过去.接收方先接收4个字节,看看包的长度,然后按照长度来接收包。

于是我采用了最后一种解决办法，服务器其发送的数据中，前4个字节为需要发送的数据的字节数，如上所说，这样的做法其实就是在TCP协议之上又在封装了一层，只不过很简单明了。

接收端处理方法

因为TCP会对收到的报文段进行重新排序，然后再交给应用层处理，所以可以用以下的逻辑作为接收端的处理方法。

算法（装逼专用词）：

1.设置全局标量flag最为标识位，初始值为0；设置全局变量L，初始值为0。
2.取缓存区数据包，判断标识位，若为0，进入步骤3；若为1，传递参数L，进入步骤4。
3.解析数据前4个字节，得到字节数L后与当前数据块剩下的字节数M比较。若相等，执行步骤5。若L>M，则设置标识位为1，暂时存储这M字节数据，传参数L=L-M，执行步骤2。
4.比较L与当前数据包的大小M，若相等，执行步骤5；若L>M，暂时存储着M字节数据，传参数L=L-M，执行步骤2。
5.调用解析函数正常解析，设置标识位为0。
流程图如下：

Created with Raphaël 2.1.0 开始 设置flag=0,L=0 取缓存区数据包 判断flag==0？ 判断L==M？ 解析数据，flag=0 结束 flag=1,L=L-M 判断L==M？ yes no yes no yes no

总结

事实上，tcp传输数据中还存在粘包、分包、半包的问题。发送端的解决办法还是一样的，但是接收端的处理逻辑略有不同，这个就等到下一篇博文中再写吧。