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Netty粘包問題的常見解決方案

 更新時間:2024年06月04日 08:37:57   作者:Java中文社群  
粘包和拆包問題也叫做粘包和半包問題,它是指在數(shù)據(jù)傳輸時,接收方未能正常讀取到一條完整數(shù)據(jù)的情況(只讀取了部分數(shù)據(jù),或多讀取到了另一條數(shù)據(jù)的情況)就叫做粘包或拆包問題,本文介紹了Netty如何解決粘包問題,需要的朋友可以參考下

引言

粘包和拆包問題也叫做粘包和半包問題,它是指在數(shù)據(jù)傳輸時,接收方未能正常讀取到一條完整數(shù)據(jù)的情況(只讀取了部分數(shù)據(jù),或多讀取到了另一條數(shù)據(jù)的情況)就叫做粘包或拆包問題。

從嚴格意義上來說,粘包問題和拆包問題屬于兩個不同的問題,接下來我們分別來看。

1.粘包問題

粘包問題是指在網(wǎng)絡通信中,發(fā)送方連續(xù)發(fā)送的多個小數(shù)據(jù)包被接收方一次性接收的現(xiàn)象。這可能是因為底層傳輸層協(xié)議(如 TCP)會將多個小數(shù)據(jù)包合并成一個大的數(shù)據(jù)塊進行傳輸,導致接收方在接收數(shù)據(jù)時一次性接收了多個數(shù)據(jù)包,造成粘連。

例如以下案例,正常情況下客戶端發(fā)送了兩條消息,分別為“ABC”和“DEF”,那么接收端也應該收到兩條消息“ABC”和“DEF”才對,但是接收端卻收到了“ABCD”這樣的消息,這種情況就叫做粘包,如下圖所示:

2.拆包/半包問題

拆包問題是指發(fā)送方發(fā)送的一個大數(shù)據(jù)包被接收方拆分成多個小數(shù)據(jù)包進行接收的現(xiàn)象。這可能是因為底層傳輸層協(xié)議(如 TCP)將一個大數(shù)據(jù)包拆分成多個小的數(shù)據(jù)塊進行傳輸,導致接收方在接收數(shù)據(jù)時分別接收了多個小數(shù)據(jù)包,造成拆開。

例如以下案例,客戶端發(fā)送了一條消息“ABC”,而接收端卻收到了“AB”和“C”兩條信息,這種情況就叫做半包,如下圖所示:

PS:大部分情況下我們都把粘包問題和拆包問題看成同一個問題,所以下文就用粘包問題來替代粘包和拆包問題。

3.為什么會有粘包問題?

粘包問題通常發(fā)生在 TCP/IP 協(xié)議中,因為 TCP 是面向連接的傳輸協(xié)議,它是以“流”的形式傳輸數(shù)據(jù)的,而“流”數(shù)據(jù)是沒有明確的開始和結尾邊界的,所以就會出現(xiàn)粘包問題。

4.常見解決方案

粘包問題的常見解決方案有以下 3 種:

  • 固定大小方法:發(fā)送方和接收方固定發(fā)送數(shù)據(jù)大小,當字符長度不夠時用空字符彌補,有了固定大小之后就知道每條消息的具體邊界了,這樣就沒有粘包的問題了。
  • 自定義數(shù)據(jù)協(xié)議(定義數(shù)據(jù)長度):在 TCP 協(xié)議的基礎上封裝一層自定義數(shù)據(jù)協(xié)議,在自定義數(shù)據(jù)協(xié)議中,包含數(shù)據(jù)頭(存儲數(shù)據(jù)的大?。┖?數(shù)據(jù)的具體內容,這樣服務端得到數(shù)據(jù)之后,通過解析數(shù)據(jù)頭就可以知道數(shù)據(jù)的具體長度了,也就沒有粘包的問題了。
  • 特殊分割符:以特殊的字符結尾,比如以“\n”結尾,這樣我們就知道數(shù)據(jù)的具體邊界了,從而避免了粘包問題。

以上三種方案中,第一種固定大小的方法可能會造成網(wǎng)絡流量的浪費,以及傳輸性能慢的問題;第二種解決方案實現(xiàn)難度大,且不利于維護,所以比較推薦的是第三種方案,使用特殊分隔符來區(qū)分消息的邊界,從而避免粘包問題。

5.Netty解決方案

Netty 解決方案也延續(xù)了上面的常見解決方案,它的解決方案有以下幾個:

  • 使用定長解碼器(FixedLengthFrameDecoder):每個數(shù)據(jù)包都擁有固定的長度,接收端根據(jù)固定長度對數(shù)據(jù)進行切分,從而解決了粘包問題。
  • 使用行分隔符解碼器(LineBasedFrameDecoder):以行為單位進行數(shù)據(jù)包的解碼,從而解決粘包問題。
  • 使用分隔符解碼器(DelimiterBasedFrameDecoder):使用特定的分隔符來標識消息邊界,這樣接收端可以根據(jù)分隔符正確切分消息。
  • 使用長度字段解碼器(LengthFieldBasedFrameDecoder):在消息頭部加入表示消息長度的字段,接收端根據(jù)長度字段來確定消息的邊界,而從解決粘包問題。

PS:在 Netty 中,解碼器(Decoder)起著非常重要的作用。解碼器主要負責將從網(wǎng)絡中接收到的原始字節(jié)流數(shù)據(jù)轉換為應用程序能夠理解的 Java 對象或消息格式。使用解碼器可以解決粘包和拆包問題、協(xié)議轉換問題、消息編碼(如文本轉換為字節(jié)流)等問題。

這些解碼器的使用如下。

5.1 定長解碼器

定長解碼器(FixedLengthFrameDecoder)使用示例如下:

ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
// 假設每條消息長度為 5
pipeline.addLast(new FixedLengthFrameDecoder(5)); 
pipeline.addLast(new StringDecoder());
pipeline.addLast(new YourBusinessLogicHandler());

5.2 行分隔符解碼器

行分隔符解碼器(LineBasedFrameDecoder)使用示例如下:

ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
// 設置行分隔符解碼器最大(幀)長度為 8192 字節(jié)
pipeline.addLast(new LineBasedFrameDecoder(8192)); 
pipeline.addLast(new StringDecoder()); // 添加字符串解碼器
pipeline.addLast(new SimpleChannelInboundHandler<String>() {
    @Override
    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, String msg) throws Exception {
        System.out.println("接收到消息:" + msg);
    }
});

5.3 分隔符解碼器

分隔符解碼器(DelimiterBasedFrameDecoder)使用示例如下:

ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
// 使用 \r\n 來進行分隔
ByteBuf delimiter = Unpooled.copiedBuffer("\r\n".getBytes());
pipeline.addLast(new DelimiterBasedFrameDecoder(1024, delimiter));
pipeline.addLast(new StringDecoder());
pipeline.addLast(new YourBusinessLogicHandler());

5.4 長度字段解碼器

長度字段解碼器(LengthFieldBasedFrameDecoder)使用示例如下:

ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
// 設置最大幀長度為 1024 字節(jié),長度字段位于第 0 個字節(jié),長度字段占用 4 個字節(jié)
pipeline.addLast(new LengthFieldBasedFrameDecoder(1024, 0, 4, 0, 4));
pipeline.addLast(new LengthFieldPrepender(4));
pipeline.addLast(new StringDecoder());
pipeline.addLast(new StringEncoder());
pipeline.addLast(new LengthFieldServerHandler());

課后思考

除了定長解碼器、行分隔符解碼器、分隔符解碼器、長度字段解碼器之外,Netty 還有其他解決粘包問題的解決方案嗎?如何自定義解碼器?

到此這篇關于Netty粘包問題的常見解決方案的文章就介紹到這了,更多相關Netty粘包問題內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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