TCP粘包、断包处理

在TCP传输中，当我们使用长连接传输数据时，由于传输频率快、缓冲区不足等问题，经常会产生断包、粘包的问题，本文将基于java讲述TCP协议中这两个问题的解决。

首先，简单介绍一下粘包、断包问题产生的原因：

粘包的产生：粘包可能在服务端产生也可能在客户断产生。提交数据给tcp发送时，TCP并不立刻发送此段数据,而是等待一小段时间,看看在等待期间是否还有要发送的数据,若有则会一次把这两段数据发送出去，造成粘包；另一端在接收到数据库后，放到缓冲区中，如果消息没有被及时从缓存区取走，下次在取数据的时候可能就会出现一次取出多个数据包的情况，造成粘包现象。

断包的产生：使用TCP传送数据时，有可能数据过大，使得发送方缓冲区无法一次发送，造成另一端只收到的数据不完整，所以要等待数据完全接收到再解析数据。

粘包、断包示例

以上均引用自：http://blog.csdn.net/chen199199/article/details/50564015

要处理粘包和断包，关键点是在传输的一帧数据中加入包头和包尾，如果有需要可以加入帧长来表征数据长度。

废话不多说，直接上代码，首先，建立TCP连接，为长连接做准备。

            //1.与设备建立连接Socket realDataSck = new Socket();SocketAddress socketAddress = new InetSocketAddress(deviceIp, devicePort);//确保在网络不通畅或设备故障的情况下也能持续连接while (true) {try {realDataSck.connect(socketAddress, 2000);break;} catch (Exception e) {System.out.println("重连");realDataSck.close();realDataSck = new Socket();}}realDataSck.setSoTimeout(2000);//2.准备请求OutputStream os = realDataSck.getOutputStream();InputStream is = realDataSck.getInputStream();

接下来是处理粘包、断包的关键代码了：

            //开启一个队列用于存放TCP数据List<Byte> queueFinal = new LinkedList<Byte>();//定义包头包尾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.建立长连接while (true) {//判断远端服务器是否断开连接了if (!isServerClose(realDataSck)) {//3.接收雷达返回的数据//判断输入流是否有数据，如果没有则等待10msif (is.available() > 0) {int len = is.available();byte buf[] = new byte[len];is.read(buf, 0, len);//将数据全部存入临时缓冲区for (byte b : buf) {queueFinal.add(b);}//4.处理断包、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];//找到了包头包尾，则提取出一帧放入字节缓冲区,如有多帧数据直接覆盖，同时扔掉队列缓冲区中包头前的多余字节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);}//解析雷达数据并存入数据库operateRealTimeData(interSectionId, dir, deviceNo, lanes, deviceIp, devicePort, conn, stmt, bytesFinal);//粘包，即包尾后还有内容，如果没有粘包则继续发送tcp请求收取下一帧数据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) {//断包，即接收到的包不完整，则跳出内圈循环，进入外圈循环，从输入流中继续读取数据System.out.println("断包了");Thread.sleep(10);break;} else if ((headIndex == -1 && tailIndex >= 0) || headIndex > tailIndex) {//残包，即只找到包尾或包头在包尾后面，则扔掉队列缓冲区中包尾及其之前的多余字节System.out.println("残包了");for (int i = 0; i < tailIndex + 10; i++) {queueFinal.remove(0);}//如果扔掉后队列缓冲区中为空，则可以直接进行下一轮tcp请求，否则跳出内圈循环，进入外圈循环，从输入流中继续读取数据if (queueFinal.size() == 0) {Thread.sleep(60);os.write("ff".getBytes());break;}}}} else {Thread.sleep(10);}} else {//如果断开了，持续重连Thread.sleep(1000);os.close();realDataSck.close();realDataSck = new Socket();socketAddress = new InetSocketAddress(deviceIp, devicePort);//确保在网络不通畅或雷达设备故障的情况下也能持续连接while (true) {try {realDataSck.connect(socketAddress, 2000);break;} catch (Exception e) {System.out.println("重连");realDataSck.close();realDataSck = new Socket();}}realDataSck.setSoTimeout(2000);os = realDataSck.getOutputStream();is = realDataSck.getInputStream();queueFinal = new LinkedList<Byte>();}}

在上述代码中，首先，定义一个队列缓冲区用于存放数据，并记录你的包头包尾。随后，通过外圈的while语句建立长连接，当判断出远端服务器仍然连接着，便去读取输入流中接收的数据，否则持续重连，由于无关题目不再赘述。

处理粘包、断包的思路大致如下，先是将输入流接到的数据放入队列缓冲区，随后进入内圈while循环，从队列中找包头包尾，根据找包头包尾的情况来判断数据帧是否发生粘包、断包。

此时，可能会有以下多种情况：
1、找到了包头包尾，且包头在包尾之前形成了完整的一帧，此时即可将此帧从队列中拿出来扔到你的后续环节中处理。如果此时包头前有数据无法形成完整一帧，则可以直接扔掉；包尾后有数据说明发生粘包，应继续内圈循环，判断发生粘包的数据是否能形成一帧。
2、找到了包头却没有包尾，又或者包头包尾都找不到，此时可以统一处理，直接跳出内圈循环，到外圈循环里，从输入流中继续读取数据直至形成完整一帧。
3、找到了包尾却没有包头，此时这一帧为残包，可以扔掉队列缓冲区中包尾及其之前的多余字节。

以上，基本可以处理粘包、断包的问题了，代码中都有详细注释。

github传送地址：https://github.com/JunJieDing666/CityBrainMiddleware
具体代码路径：src/com/djj/middleware/utils/RadarUtil.java

若有错误烦请指出，有地方不理解欢迎讨论。

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