TCP粘包、斷包處理
在TCP傳輸中，當我們使用長連線傳輸資料時，由於傳輸頻率快、緩衝區不足等問題，經常會產生 斷包、粘包 的問題，本文將基於java講述TCP協議中這兩個問題的解決。
首先，簡單介紹一下粘包、斷包問題 產生的原因 ：
粘包的產生：粘包可能在服務端產生也可能在客戶斷產生。提交資料給tcp傳送時，TCP並不立刻傳送此段資料,而是等待一小段時間,看看在等待期間是否還有要傳送的資料,若有則會一次把這兩段資料傳送出去，造成粘包；另一端在接收到資料庫後，放到緩衝區中，如果訊息沒有被及時從快取區取走，下次在取資料的時候可能就會出現一次取出多個數據包的情況，造成粘包現象。
斷包的產生：使用TCP傳送資料時，有可能資料過大，使得傳送方緩衝區無法一次傳送，造成另一端只收到的資料不完整，所以要等待資料完全接收到再解析資料。
粘包、斷包示例
以上均引用自： ofollow,noindex">http://blog.csdn.net/chen199199/article/details/50564015
要處理粘包和斷包，關鍵點是在傳輸的一幀資料中加入包頭和包尾，如果有需要可以加入幀長來表徵資料長度。
廢話不多說，直接上程式碼，首先，建立TCP連線，為長連線做準備。
//1.與裝置建立連線 Socket realDataSck = new Socket(); SocketAddress socketAddress = new InetSocketAddress(deviceIp, devicePort); //確保在網路不通暢或裝置故障的情況下也能持續連線 while (true) { try { realDataSck.connect(socketAddress, 2000); break; } catch (Exception e) { System.out.println("重連"); realDataSck.close(); realDataSck = new Socket(); } } realDataSck.setSoTimeout(2000); //2.準備請求 OutputStream os = realDataSck.getOutputStream(); InputStream is = realDataSck.getInputStream();
接下來是處理粘包、斷包的關鍵程式碼了：
//開啟一個佇列用於存放TCP資料
List<Byte> queueFinal = new LinkedList<Byte>();
//定義包頭包尾
byte[] head = {-54, -53, -52, -51};
byte[] tail = {-22, -21, -20, -19, 97, 103, 92, 20, -119, -58};
int headIndex = -1;
int tailIndex = -1;
os.write("ff".getBytes());
//3.建立長連線
while (true) {
//判斷遠端伺服器是否斷開連線了
if (!isServerClose(realDataSck)) {
//3.接收雷達返回的資料
//判斷輸入流是否有資料，如果沒有則等待10ms
if (is.available() > 0) {
int len = is.available();
byte buf[] = new byte[len];
is.read(buf, 0, len);
//將資料全部存入臨時緩衝區
for (byte b : buf) {
queueFinal.add(b);
}
//4.處理斷包、粘包
while (true) {
headIndex = RadarUtil.indexOfArray(queueFinal, head);
tailIndex = RadarUtil.indexOfArray(queueFinal, tail);
if (headIndex >= 0 && tailIndex >= 0 && headIndex < tailIndex) {
byte[] bytesFinal = new byte[tailIndex + 10 - headIndex];
//找到了包頭包尾，則提取出一幀放入位元組緩衝區,如有多幀資料直接覆蓋，同時扔掉佇列緩衝區中包頭前的多餘位元組
for (int i = 0; i < headIndex; i++) {
queueFinal.remove(0);
}
for (int i = 0; i < bytesFinal.length; i++) {
bytesFinal[i] = queueFinal.get(0);
queueFinal.remove(0);
}
//解析雷達資料並存入資料庫
operateRealTimeData(interSectionId, dir, deviceNo, lanes, deviceIp, devicePort, conn, stmt, bytesFinal);
//粘包，即包尾後還有內容，如果沒有粘包則繼續傳送tcp請求收取下一幀資料
if (queueFinal.size() > 0) {
System.out.println("粘包了");
} else {
Thread.sleep(60);
os.write("ff".getBytes());
break;
}
} else if (headIndex >= 0 && tailIndex == -1 || headIndex == -1 && tailIndex == -1) {
//斷包，即接收到的包不完整，則跳出內圈迴圈，進入外圈迴圈，從輸入流中繼續讀取資料
System.out.println("斷包了");
Thread.sleep(10);
break;
} else if ((headIndex == -1 && tailIndex >= 0) || headIndex > tailIndex) {
//殘包，即只找到包尾或包頭在包尾後面，則扔掉佇列緩衝區中包尾及其之前的多餘位元組
System.out.println("殘包了");
for (int i = 0; i < tailIndex + 10; i++) {
queueFinal.remove(0);
}
//如果扔掉後佇列緩衝區中為空，則可以直接進行下一輪tcp請求，否則跳出內圈迴圈，進入外圈迴圈，從輸入流中繼續讀取資料
if (queueFinal.size() == 0) {
Thread.sleep(60);
os.write("ff".getBytes());
break;
}
}
}
} else {
Thread.sleep(10);
}
} else {
//如果斷開了，持續重連
Thread.sleep(1000);
os.close();
realDataSck.close();
realDataSck = new Socket();
socketAddress = new InetSocketAddress(deviceIp, devicePort);
//確保在網路不通暢或雷達裝置故障的情況下也能持續連線
while (true) {
try {
realDataSck.connect(socketAddress, 2000);
break;
} catch (Exception e) {
System.out.println("重連");
realDataSck.close();
realDataSck = new Socket();
}
}
realDataSck.setSoTimeout(2000);
os = realDataSck.getOutputStream();
is = realDataSck.getInputStream();
queueFinal = new LinkedList<Byte>();
}
}
在上述程式碼中，首先，定義一個佇列緩衝區用於存放資料，並記錄你的包頭包尾。隨後，通過外圈的while語句建立長連線，當判斷出遠端伺服器仍然連線著，便去讀取輸入流中接收的資料，否則持續重連，由於無關題目不再贅述。
處理粘包、斷包的思路大致如下，先是將輸入流接到的資料放入佇列緩衝區，隨後進入內圈while迴圈，從佇列中找包頭包尾，根據找包頭包尾的情況來判斷資料幀是否發生粘包、斷包。
此時，可能會有以下多種情況：
1、找到了包頭包尾，且包頭在包尾之前形成了完整的一幀，此時即可將此幀從佇列中拿出來扔到你的後續環節中處理。如果此時包頭前有資料無法形成完整一幀，則可以直接扔掉；包尾後有資料說明發生粘包，應繼續內圈迴圈，判斷髮生粘包的資料是否能形成一幀。
2、找到了包頭卻沒有包尾，又或者包頭包尾都找不到，此時可以統一處理，直接跳出內圈迴圈，到外圈迴圈裡，從輸入流中繼續讀取資料直至形成完整一幀。
3、找到了包尾卻沒有包頭，此時這一幀為殘包，可以扔掉佇列緩衝區中包尾及其之前的多餘位元組。
以上，基本可以處理粘包、斷包的問題了，程式碼中都有詳細註釋。
github傳送地址： https://github.com/JunJieDing666/CityBrainMiddleware
具體程式碼路徑：src/com/djj/middleware/utils/RadarUtil.java
若有錯誤煩請指出，有地方不理解歡迎討論。