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详说tcp粘包和半包知识解答

lxf 2021年05月25日 程序员 191 0

tcp服务端和客户端建立连接后会长时间维持这个连接,用于互相传递数据,tcp是以流的方式传输数据的,就像一个水管里的水一样,从一头不断的流向另一头。理想情况下,发送的数据包都是独立的,

详说tcp粘包和半包

 

现实要复杂一些,发送方和接收方都有各自的缓冲区。发送缓冲区:应用不断的把数据发送到缓冲区,系统不断的从缓冲区取数据发送到接收端。接收缓冲区:系统把接收到的数据放入缓冲区,应用不断的从缓冲区获取数据。当发送方快速的发送多个数据包时,每个数据包都小于缓冲区,tcp会将多次写入的数据放入缓冲区,一次发送出去,服务器在接收到数据流无法区分哪部分数据包独立的,这样产生了粘包。

详说tcp粘包和半包

 

或者接收方因为各种原因没有从缓冲区里读取数据,缓冲区的数据会积压,等再取出数据时,也是无法区分哪部分数据包独立的,一样会产生粘包。发送方的数据包大于缓存区了,其中有一部分数据会在下一次发送,接收端一次接收到时的数据不是完整的数据,就会出现半包的情况。

详说tcp粘包和半包

 

我们可以还原一下粘包和半包,写一个测试代码服务端

func main() { 
	l, err := net.Listen("tcp", ":8899") 
	if err != nil { 
		panic(err) 
	} 
	fmt.Println("listen to 8899") 
	for { 
		conn, err := l.Accept() 
		if err != nil { 
			panic(err) 
		} else { 
			go handleConn(conn) 
		} 
	} 
} 
 
func handleConn(conn net.Conn) { 
	defer conn.Close() 
	var buf [1024]byte 
	for { 
		n, err := conn.Read(buf[:]) 
		if err != nil { 
			break 
		} else { 
			fmt.Printf("recv: %s \n", string(buf[0:n])) 
		} 
	} 
} 

  

客户端

func main() { 
	data := []byte("~测试数据:一二三四五~") 
	conn, err := net.Dial("tcp", ":8899") 
	if err != nil { 
		panic(err) 
	} 
	for i := 0; i < 2000; i++ { 
		if _, err = conn.Write(data); err != nil { 
			fmt.Printf("write failed , err : %v\n", err) 
			break 
		} 
	} 
} 

  

查看一下输出
recv: ~测试数据:一二三四五~ 
recv: ~测试数据:一二三四五~ ~测试数据:一二三四五~  
recv: ~测试数据:一�  
recv: ��三四五~ ~测试数据:一二三四五~  
recv: ~测试数据:一二三四五~ 
recv: ~测试数据:一二三四五~ ~测试数据:一二三四五~ ~测试数据:一二三四五~ ~测试数据:一二三四五~  
recv: ~测试数据:一二三四五~
 

正常情况下输出是recv: ~测试数据:一二三四五~,发生粘包的时候会输出多个数据包,当有半包的情况下输出的是乱码数据,再下一次会把剩下的半包数据也输出。要解决也简单的就想办法确定数据的边界,常见的处理方式:

  • 固定长度: 比如规定所有的数据包长度为100byte,如果不够则补充至100长度。优点就是实现很简单,缺点就是空间有极大的浪费,如果传递的消息中大部分都比较短,这样就会有很多空间是浪费的,同样浪费的还有流量。
  • 分隔符:用分隔符来确定数据的边界,这样做比较简单也不浪费空间,但数据包内就不能包含相应的分隔符,如果有会造成错误的解析。
  • 数据头:通过数据头部来解析数据包长度,比如用4个字节来当数据头,保存每个实数据包的长度。

个人更推荐数据头方式来确定数据边界,在发送和接收数据时做好规定,每个数据包是不定长的,比如4字节的包头+真实的数据可以根据自己的业务进行扩展,比如上更多的包头或者包尾,加上数据校验等。我修改一下上面的代码:客户端

data := []byte("~测试数据:一二三四五~") 
	conn, err := net.Dial("tcp", ":8899") 
	if err != nil { 
		panic(err) 
	} 
	for i := 0; i < 2000; i++ { 
		var total int64 = -1 
		var buf [4]byte 
		bufs := buf[:] 
		binary.BigEndian.PutUint32(bufs, uint32(len(data))) 
		n, err := conn.Write(bufs) 
		total += int64(n) 
		n, err = conn.Write(data) 
		total += int64(n) 
		if err != nil { 
			fmt.Printf("write failed , err : %v\n", err) 
			break 
		} 
	}


服务端
func main() { 
	l, err := net.Listen("tcp", ":8899") 
	if err != nil { 
		panic(err) 
	} 
	fmt.Println("listen to 8899") 
	for { 
		conn, err := l.Accept() 
		if err != nil { 
			panic(err) 
		} else { 
			go handleConn(conn) 
		} 
	} 
} 
func handleConn(conn net.Conn) { 
	defer conn.Close() 
	for { 
		var msgSize int32 
		err := binary.Read(conn, binary.BigEndian, &msgSize) 
		if err != nil { 
			break 
		} 
		buf := make([]byte, msgSize) 
		_, err = io.ReadFull(conn, buf) 
		if err != nil { 
			break 
		} 
		fmt.Printf("recv: %s \n", string(buf)) 
	} 
} 

  

执行再看一下输出,没有粘包或者半包的情况

recv: ~测试数据:一二三四五~  
recv: ~测试数据:一二三四五~  
recv: ~测试数据:一二三四五~  
recv: ~测试数据:一二三四五~  
recv: ~测试数据:一二三四五~  
recv: ~测试数据:一二三四五~

也可以像第一个例子一样用一个指定大小的buf var buf [1024]byte,每次从conn里取出指定大小的数据,然后进行数据解析,如果发现有半包的情况,就再读取一次,加上上次未解析的数据,再次重新解析。

转自https://www.toutiao.com/i6839576810137584142/?timestamp=1592526101&app=news_article&group_id=6839576810137584142&use_new_style=0&req_id=202006190821410100140411531E283E2E


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