一:TCP粘包產生的原理 1,TCP粘包是指發送方發送的若幹包數據到接收方接收時粘成一包,從接收緩衝區看,後一包數據的頭緊接著前一包數據的尾。出現粘包現象的原因是多方面的,它既可能由發送方造成,也可能由接收方造成。 2,發送方引起的粘包是由TCP協議本身造成的,TCP為提高傳輸效率,發送方往往要收集 ...
一:TCP粘包產生的原理
1,TCP粘包是指發送方發送的若幹包數據到接收方接收時粘成一包,從接收緩衝區看,後一包數據的頭緊接著前一包數據的尾。出現粘包現象的原因是多方面的,它既可能由發送方造成,也可能由接收方造成。
2,發送方引起的粘包是由TCP協議本身造成的,TCP為提高傳輸效率,發送方往往要收集到足夠多的數據後才發送一包數據。若連續幾次發送的數據都很少,通常TCP會根據優化演算法把這些數據合成一包後一次發送出去,這樣接收方就收到了粘包數據。接收方引起的粘包是由於接收方用戶進程不及時接收數據,從而導致粘包現象。
3,這是因為接收方先把收到的數據放在系統接收緩衝區,用戶進程從該緩衝區取數據,若下一包數據到達時前一包數據尚未被用戶進程取走,則下一包數據放到系統接收緩衝區時就接到前一包數據之後,而用戶進程根據預先設定的緩衝區大小從系統接收緩衝區取數據,這樣就一次取到了多包數據。、
二:解決原理及代碼實現
1,採用包頭(固定長度,裡面存著包體的長度,發送時動態獲取)+包體的傳輸機制。如圖
HeaderSize 存放著包體的長度,其HeaderSize本身是定長4位元組;
一個完整的數據包(L)=HeaderSize+BodySize;
2,分包演算法
其基本思路是首先將待處理的接收數據流即系統緩衝區數據(長度設為M)強行轉換成預定的結構數據形式,並從中取出結構數據長度欄位L,而後根據包頭計算得到第一包數據長度。
M=系統緩衝區大小;L=用戶發送的數據包=HeaderSize+BodySize;
1)若L<M,則表明數據流包含多包數據,從其頭部截取若幹個位元組存入臨時緩衝區,剩餘部分數據依此繼續迴圈處理,直至結束。
2)若L=M,則表明數據流內容恰好是一完整結構數據(即用戶自定義緩衝區等於系統接收緩衝區大小),直接將其存入臨時緩衝區即可。
3)若L>M,則表明數據流內容尚不夠構成一完整結構數據,需留待與下一包數據合併後再行處理。
4)下麵是代碼代碼實現(HP-SOCKET框架的伺服器端來接收數據)
int headSize = 4;//包頭長度 固定4 byte[] surplusBuffer = null;//不完整的數據包,即用戶自定義緩衝區 /// <summary> /// 接收客戶端發來的數據 /// </summary> /// <param name="connId">每個客戶的會話ID</param> /// <param name="bytes">緩衝區數據</param> /// <returns></returns> private HandleResult OnReceive(IntPtr connId, byte[] bytes) { //bytes 為系統緩衝區數據 //bytesRead為系統緩衝區長度 int bytesRead = bytes.Length; if (bytesRead > 0) { if (surplusBuffer == null)//判斷是不是第一次接收,為空說是第一次 surplusBuffer = bytes;//把系統緩衝區數據放在自定義緩衝區裡面 else surplusBuffer = surplusBuffer.Concat(bytes).ToArray();//拼接上一次剩餘的包 //已經完成讀取每個數據包長度 int haveRead = 0; //這裡totalLen的長度有可能大於緩衝區大小的(因為 這裡的surplusBuffer 是系統緩衝區+不完整的數據包) int totalLen = surplusBuffer.Length; while (haveRead <= totalLen) { //如果在N此拆解後剩餘的數據包連一個包頭的長度都不夠 //說明是上次讀取N個完整數據包後,剩下的最後一個非完整的數據包 if (totalLen - haveRead < headSize) { byte[] byteSub = new byte[totalLen - haveRead]; //把剩下不夠一個完整的數據包存起來 Buffer.BlockCopy(surplusBuffer, haveRead, byteSub, 0, totalLen - haveRead); surplusBuffer = byteSub; totalLen = 0; break; } //如果夠了一個完整包,則讀取包頭的數據 byte[] headByte = new byte[headSize]; Buffer.BlockCopy(surplusBuffer, haveRead, headByte, 0, headSize);//從緩衝區里讀取包頭的位元組 int bodySize = BitConverter.ToInt32(headByte, 0);//從包頭裡面分析出包體的長度 //這裡的 haveRead=等於N個數據包的長度 從0開始;0,1,2,3....N //如果自定義緩衝區拆解N個包後的長度 大於 總長度,說最後一段數據不夠一個完整的包了,拆出來保存 if (haveRead + headSize + bodySize > totalLen) { byte[] byteSub = new byte[totalLen - haveRead]; Buffer.BlockCopy(surplusBuffer, haveRead, byteSub, 0, totalLen - haveRead); surplusBuffer = byteSub; break; } else { //挨個分解每個包,解析成實際文字 String strc = Encoding.UTF8.GetString(surplusBuffer, haveRead + headSize, bodySize); //AddMsg(string.Format(" > [OnReceive] -> {0}", strc)); //依次累加當前的數據包的長度 haveRead = haveRead + headSize + bodySize; if (headSize + bodySize == bytesRead)//如果當前接收的數據包長度正好等於緩衝區長度,則待拼接的不規則數據長度歸0 { surplusBuffer = null;//設置空 回到原始狀態 totalLen = 0;//清0 } } } } return HandleResult.Ok; }
值此完成拆包解析文字工作。但實際上還沒完成,如果這段代碼是客戶端接收來自伺服器的數據的話就沒問題了。
仔細看IntPtr connId 每個連接的會話ID
private HandleResult OnReceive(IntPtr connId, byte[] bytes)
{
}
但是伺服器端還要分辨出 每個數據包是哪個會話產生的,因為伺服器端是多線程,多用戶的模式,第一個數據包和第二個可能來自不同會話的數據,所以上面的代碼只適用於單會話模式。
下麵我要解決這個問題。
採用c#安全的ConcurrentDictionary,具體參考 https://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/dd287191(v=vs.110).aspx
最新的代碼
//線程安全的字典 ConcurrentDictionary<IntPtr, byte[]> dic = new ConcurrentDictionary<IntPtr, byte[]>(); int headSize = 4;//包頭長度 固定4 /// <summary> /// 接收客戶端發來的數據 /// </summary> /// <param name="connId">每個客戶的會話ID</param> /// <param name="bytes">緩衝區數據</param> /// <returns></returns> private HandleResult OnReceive(IntPtr connId, byte[] bytes) { //bytes 為系統緩衝區數據 //bytesRead為系統緩衝區長度 int bytesRead = bytes.Length; if (bytesRead > 0) { byte[] surplusBuffer = null; if (dic.TryGetValue(connId, out surplusBuffer)) { byte[] curBuffer = surplusBuffer.Concat(bytes).ToArray();//拼接上一次剩餘的包 //更新會話ID 的最新位元組 dic.TryUpdate(connId, curBuffer, surplusBuffer); surplusBuffer = curBuffer;//同步 } else { //添加會話ID的bytes dic.TryAdd(connId, bytes); surplusBuffer = bytes;//同步 } //已經完成讀取每個數據包長度 int haveRead = 0; //這裡totalLen的長度有可能大於緩衝區大小的(因為 這裡的surplusBuffer 是系統緩衝區+不完整的數據包) int totalLen = surplusBuffer.Length; while (haveRead <= totalLen) { //如果在N此拆解後剩餘的數據包連一個包頭的長度都不夠 //說明是上次讀取N個完整數據包後,剩下的最後一個非完整的數據包 if (totalLen - haveRead < headSize) { byte[] byteSub = new byte[totalLen - haveRead]; //把剩下不夠一個完整的數據包存起來 Buffer.BlockCopy(surplusBuffer, haveRead, byteSub, 0, totalLen - haveRead); dic.TryUpdate(connId, byteSub, surplusBuffer); surplusBuffer = byteSub; totalLen = 0; break; } //如果夠了一個完整包,則讀取包頭的數據 byte[] headByte = new byte[headSize]; Buffer.BlockCopy(surplusBuffer, haveRead, headByte, 0, headSize);//從緩衝區里讀取包頭的位元組 int bodySize = BitConverter.ToInt32(headByte, 0);//從包頭裡面分析出包體的長度 //這裡的 haveRead=等於N個數據包的長度 從0開始;0,1,2,3....N //如果自定義緩衝區拆解N個包後的長度 大於 總長度,說最後一段數據不夠一個完整的包了,拆出來保存 if (haveRead + headSize + bodySize > totalLen) { byte[] byteSub = new byte[totalLen - haveRead]; Buffer.BlockCopy(surplusBuffer, haveRead, byteSub, 0, totalLen - haveRead); dic.TryUpdate(connId, byteSub, surplusBuffer); surplusBuffer = byteSub; break; } else { //挨個分解每個包,解析成實際文字 String strc = Encoding.UTF8.GetString(surplusBuffer, haveRead + headSize, bodySize); AddMsg(string.Format(" > {0}[OnReceive] -> {1}", connId, strc)); //依次累加當前的數據包的長度 haveRead = haveRead + headSize + bodySize; if (headSize + bodySize == bytesRead)//如果當前接收的數據包長度正好等於緩衝區長度,則待拼接的不規則數據長度歸0 { byte[] xbtye=null; dic.TryRemove(connId, out xbtye); surplusBuffer = null;//設置空 回到原始狀態 totalLen = 0;//清0 } } } } return HandleResult.Ok; }
這樣就解決了,多客戶端會話造成的接收混亂。至此所有工作完成。以上代碼就是為了參考學習,如果實在不想這麼麻煩。可以直接使用HP-SOCKET通信框架的PACK模型,裡面自動實現瞭解決粘包的問題。