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C#中TCP粘包問題的解決方法

 更新時間：2017年07月14日 10:39:25   作者：白云隨風(fēng)  
這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了C#中TCP粘包問題的解決方法，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們可以參考一下

一、TCP粘包產(chǎn)生的原理

1.TCP粘包是指發(fā)送方發(fā)送的若干包數(shù)據(jù)到接收方接收時粘成一包，從接收緩沖區(qū)看，后一包數(shù)據(jù)的頭緊接著前一包數(shù)據(jù)的尾。出現(xiàn)粘包現(xiàn)象的原因是多方面的，它既可能由發(fā)送方造成，也可能由接收方造成。

2.發(fā)送方引起的粘包是由TCP協(xié)議本身造成的，TCP為提高傳輸效率，發(fā)送方往往要收集到足夠多的數(shù)據(jù)后才發(fā)送一包數(shù)據(jù)。若連續(xù)幾次發(fā)送的數(shù)據(jù)都很少，通常TCP會根據(jù)優(yōu)化算法把這些數(shù)據(jù)合成一包后一次發(fā)送出去，這樣接收方就收到了粘包數(shù)據(jù)。接收方引起的粘包是由于接收方用戶進(jìn)程不及時接收數(shù)據(jù)，從而導(dǎo)致粘包現(xiàn)象。

3.這是因?yàn)榻邮辗较劝咽盏降臄?shù)據(jù)放在系統(tǒng)接收緩沖區(qū)，用戶進(jìn)程從該緩沖區(qū)取數(shù)據(jù)，若下一包數(shù)據(jù)到達(dá)時前一包數(shù)據(jù)尚未被用戶進(jìn)程取走，則下一包數(shù)據(jù)放到系統(tǒng)接收緩沖區(qū)時就接到前一包數(shù)據(jù)之后，而用戶進(jìn)程根據(jù)預(yù)先設(shè)定的緩沖區(qū)大小從系統(tǒng)接收緩沖區(qū)取數(shù)據(jù)，這樣就一次取到了多包數(shù)據(jù)。、

二、解決原理及代碼實(shí)現(xiàn)

1.采用包頭（固定長度，里面存著包體的長度，發(fā)送時動態(tài)獲?。?包體的傳輸機(jī)制。如圖

HeaderSize 存放著包體的長度，其HeaderSize本身是定長4字節(jié)；

一個完整的數(shù)據(jù)包（L）=HeaderSize+BodySize;

2.分包算法

　　其基本思路是首先將待處理的接收數(shù)據(jù)流即系統(tǒng)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)（長度設(shè)為M）強(qiáng)行轉(zhuǎn)換成預(yù)定的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)形式，并從中取出結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)長度字段L，而后根據(jù)包頭計(jì)算得到第一包數(shù)據(jù)長度。

       M=系統(tǒng)緩沖區(qū)大??；L=用戶發(fā)送的數(shù)據(jù)包=HeaderSize+BodySize;

1)若L<M，則表明數(shù)據(jù)流包含多包數(shù)據(jù)，從其頭部截取若干個字節(jié)存入臨時緩沖區(qū)，剩余部分?jǐn)?shù)據(jù)依此繼續(xù)循環(huán)處理，直至結(jié)束。

2)若L=M，則表明數(shù)據(jù)流內(nèi)容恰好是一完整結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)（即用戶自定義緩沖區(qū)等于系統(tǒng)接收緩沖區(qū)大?。苯訉⑵浯嫒肱R時緩沖區(qū)即可。

3)若L>M，則表明數(shù)據(jù)流內(nèi)容尚不夠構(gòu)成一完整結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，需留待與下一包數(shù)據(jù)合并后再行處理。

4）下面是代碼代碼實(shí)現(xiàn)（HP-SOCKET框架的服務(wù)器端來接收數(shù)據(jù)）

int headSize = 4;//包頭長度 固定4
  byte[] surplusBuffer = null;//不完整的數(shù)據(jù)包，即用戶自定義緩沖區(qū)
  /// <summary>
  /// 接收客戶端發(fā)來的數(shù)據(jù)
  /// </summary>
  /// <param name="connId">每個客戶的會話ID</param>
  /// <param name="bytes">緩沖區(qū)數(shù)據(jù)</param>
  /// <returns></returns>
  private HandleResult OnReceive(IntPtr connId, byte[] bytes) 
  {
   //bytes 為系統(tǒng)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)
   //bytesRead為系統(tǒng)緩沖區(qū)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(tǒng)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)放在自定義緩沖區(qū)里面
    else
     surplusBuffer = surplusBuffer.Concat(bytes).ToArray();//拼接上一次剩余的包
    //已經(jīng)完成讀取每個數(shù)據(jù)包長度
    int haveRead = 0;
    //這里totalLen的長度有可能大于緩沖區(qū)大小的(因?yàn)?這里的surplusBuffer 是系統(tǒng)緩沖區(qū)+不完整的數(shù)據(jù)包)
    int totalLen = surplusBuffer.Length;
    while (haveRead <= totalLen)
    {
     //如果在N此拆解后剩余的數(shù)據(jù)包連一個包頭的長度都不夠
     //說明是上次讀取N個完整數(shù)據(jù)包后，剩下的最后一個非完整的數(shù)據(jù)包
     if (totalLen - haveRead < headSize)
     {
      byte[] byteSub = new byte[totalLen - haveRead];
      //把剩下不夠一個完整的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)
     byte[] headByte = new byte[headSize];
     Buffer.BlockCopy(surplusBuffer, haveRead, headByte, 0, headSize);//從緩沖區(qū)里讀取包頭的字節(jié)
     int bodySize = BitConverter.ToInt32(headByte, 0);//從包頭里面分析出包體的長度

     //這里的 haveRead=等于N個數(shù)據(jù)包的長度 從0開始；0,1,2,3....N
     //如果自定義緩沖區(qū)拆解N個包后的長度 大于 總長度，說最后一段數(shù)據(jù)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(shí)際文字
      String strc = Encoding.UTF8.GetString(surplusBuffer, haveRead + headSize, bodySize);
      //AddMsg(string.Format(" > [OnReceive] -> {0}", strc));
      //依次累加當(dāng)前的數(shù)據(jù)包的長度
      haveRead = haveRead + headSize + bodySize;
      if (headSize + bodySize == bytesRead)//如果當(dāng)前接收的數(shù)據(jù)包長度正好等于緩沖區(qū)長度，則待拼接的不規(guī)則數(shù)據(jù)長度歸0
      {
       surplusBuffer = null;//設(shè)置空 回到原始狀態(tài)
       totalLen = 0;//清0
      }
     }
    }
   }
   return HandleResult.Ok;
  }

值此完成拆包解析文字工作。但實(shí)際上還沒完成，如果這段代碼是客戶端接收來自服務(wù)器的數(shù)據(jù)的話就沒問題了。

仔細(xì)看IntPtr connId 每個連接的會話ID

private HandleResult OnReceive(IntPtr connId, byte[] bytes)

{

}

但是服務(wù)器端還要分辨出 每個數(shù)據(jù)包是哪個會話產(chǎn)生的，因?yàn)榉?wù)器端是多線程，多用戶的模式，第一個數(shù)據(jù)包和第二個可能來自不同會話的數(shù)據(jù)，所以上面的代碼只適用于單會話模式。

下面我要解決這個問題。

采用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(fā)來的數(shù)據(jù)
  /// </summary>
  /// <param name="connId">每個客戶的會話ID</param>
  /// <param name="bytes">緩沖區(qū)數(shù)據(jù)</param>
  /// <returns></returns>
  private HandleResult OnReceive(IntPtr connId, byte[] bytes) 
  {
   //bytes 為系統(tǒng)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)
   //bytesRead為系統(tǒng)緩沖區(qū)長度
   int bytesRead = bytes.Length;
   if (bytesRead > 0)
   {
    byte[] surplusBuffer = null;
    if (dic.TryGetValue(connId, out surplusBuffer))
    {
     byte[] curBuffer = surplusBuffer.Concat(bytes).ToArray();//拼接上一次剩余的包
     //更新會話ID 的最新字節(jié)
     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(jīng)完成讀取每個數(shù)據(jù)包長度
    int haveRead = 0;
    //這里totalLen的長度有可能大于緩沖區(qū)大小的(因?yàn)?這里的surplusBuffer 是系統(tǒng)緩沖區(qū)+不完整的數(shù)據(jù)包)
    int totalLen = surplusBuffer.Length;
    while (haveRead <= totalLen)
    {
     //如果在N此拆解后剩余的數(shù)據(jù)包連一個包頭的長度都不夠
     //說明是上次讀取N個完整數(shù)據(jù)包后，剩下的最后一個非完整的數(shù)據(jù)包
     if (totalLen - haveRead < headSize)
     {
      byte[] byteSub = new byte[totalLen - haveRead];
      //把剩下不夠一個完整的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)
     byte[] headByte = new byte[headSize];
     Buffer.BlockCopy(surplusBuffer, haveRead, headByte, 0, headSize);//從緩沖區(qū)里讀取包頭的字節(jié)
     int bodySize = BitConverter.ToInt32(headByte, 0);//從包頭里面分析出包體的長度

     //這里的 haveRead=等于N個數(shù)據(jù)包的長度 從0開始；0,1,2,3....N
     //如果自定義緩沖區(qū)拆解N個包后的長度 大于 總長度，說最后一段數(shù)據(jù)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(shí)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(dāng)前的數(shù)據(jù)包的長度
      haveRead = haveRead + headSize + bodySize;
      if (headSize + bodySize == bytesRead)//如果當(dāng)前接收的數(shù)據(jù)包長度正好等于緩沖區(qū)長度，則待拼接的不規(guī)則數(shù)據(jù)長度歸0
      {
       byte[] xbtye=null;
       dic.TryRemove(connId, out xbtye);
       surplusBuffer = null;//設(shè)置空 回到原始狀態(tài)
       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(xué)習(xí)，如果實(shí)在不想這么麻煩。可以直接使用HP-SOCKET通信框架的PACK模型，里面自動實(shí)現(xiàn)了解決粘包的問題。

以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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