一、什么是粘包和拆包

TCP是面向连接的，面向流的，提供高可靠性服务。收发两端（客户端和服务器端）都要有一一成对的socket,因此，发送端为了将多个发给接收端的包，更有效的发给对方，使用了优化方法(Nagle算法)，将多次间隔较小且数据量小的数据，合并成一个大的数据块，然后进行封包。这样做虽然提高了效率，但是接收端就难于分辨出完整的数据包了，因为面向流的通信是无消息保护边界的。

由于TCP无消息保护边界,需要在接收端处理消息边界问题，这也就是我们所说的粘包、拆包问题。

二、拆包粘包示意图

假设客户端分别发送了两个数据包Dl和D2给服务端，由于服务端一次读取到字节数是不确定的，故可能存在以下四种情况:

服务端分两次读取到了两个独立的数据包，分别是D1和 D2，没有粘包和拆包

服务端一次接受到了两个数据包，D1和D2粘合在一起，称之为TCP粘包

服务端分两次读取到了数据包，第一次读取到了完整的D1包和D2包的部分内容，第二次读取到了D2包的剩余内容，这称之为TCP拆包

服务端分两次读取到了数据包，第一次读取到了D1包的部分内容Dl_1，第二次读取到了D1包的剩余部分内容Dl_2和完整的D2包

三、拆包粘包现象实例

在编写Netty程序时，如果没有做处理，默认会发生粘包拆包问题。

我们在客户端中发送10条“hello,server”，看看服务端会收到什么。

3.1 客户端handler

public class MyClientHandler extends SimpleChannelInboundHandler<ByteBuf> {

    private int count;
    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        //使用客户端发送10条数据 hello,server 编号
        for(int i= 0; i< 10; ++i) {
            ByteBuf buffer = Unpooled.copiedBuffer("hello,server " + i, Charset.forName("utf-8"));
            ctx.writeAndFlush(buffer);
        }
    }

    @Override
    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf msg) throws Exception {
        byte[] buffer = new byte[msg.readableBytes()];
        msg.readBytes(buffer);

        String message = new String(buffer, Charset.forName("utf-8"));
        System.out.println("客户端接收到消息=" + message);
        System.out.println("客户端接收消息数量=" + (++this.count));

    }

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }
}

3.2 服务端handler

public class MyServerHandler extends SimpleChannelInboundHandler<ByteBuf>{
    private int count;

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        //cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }

    @Override
    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf msg) throws Exception {

        byte[] buffer = new byte[msg.readableBytes()];
        msg.readBytes(buffer);

        //将buffer转成字符串
        String message = new String(buffer, Charset.forName("utf-8"));

        System.out.println("服务器接收到数据 " + message);
        System.out.println("服务器接收到消息量=" + (++this.count));

        //服务器回送数据给客户端, 回送一个随机id ,
        ByteBuf responseByteBuf = Unpooled.copiedBuffer(UUID.randomUUID().toString() + " ", Charset.forName("utf-8"));
        ctx.writeAndFlush(responseByteBuf);

    }
}

3.3 发送结果（每次启动结果都有可能不同）

客户端：发送了一条消息：

客户端接收到消息=301f5819-059a-4ac2-b7f8-18688b3d88f6 5ecf1160-0609-4f24-aa1a-69b3d291c018 b0436ae3-c1cd-483e-94e3-b0b7cfbdc713 88995985-342e-4ab8-b742-2128bb4e63db 
客户端接收消息数量=1

服务端：

服务器接收到数据 hello,server 0hello,server 1hello,server 2hello,server 3hello,server 4hello,server 5hello,server 6hello,server 7hello,server 8hello,server 9
服务器接收到消息量=1
服务器接收到数据 hello,server 0
服务器接收到消息量=1
服务器接收到数据 hello,server 1
服务器接收到消息量=2
服务器接收到数据 hello,server 2hello,server 3hello,server 4hello,server 5hello,server 6
服务器接收到消息量=3
服务器接收到数据 hello,server 7hello,server 8hello,server 9
服务器接收到消息量=4

可以看到服务端将这条消息拆成了4次来接收。

四、拆包粘包解决方案

4.1 解决方案

解决问题的关键在于要解决服务器端每次读取数据长度的问题。这样就不会出现服务器多读或少读数据的问题，从而避免的TCP粘包、拆包。

因此我们使用自定义协议＋编解码器来解决。

自定义协议即是规定一次读取的长度等，这样的协议需要一套自己的编解码器。将这两个部分实现就可以解决粘包拆包问题了。

在这里有必要介绍一下Protocol。Protobuf是Google 发布的开源项目，全称Google Protocol Buffers，是一种轻便高效的结构化数据存储格式，可以用于结构化数据串行化，或者说序列化。它很适合做数据存储或RPC数据交换格式，能够跨平台，跨语言，有高性能、高可靠性，解决了许多Java自带编解码器的弊端。（参考文档: https://developers.google.com/protocol-buffers/docs/proto）

4.2 案例描述

客户端每次发送一个Message对象，共发送5个Message 对象,

服务器端每次接收一个Message，分5次进行解码，每读取到一个Message，会回复一个Message对象给客户端。

如果不做处理的话，这五个message可能就会被拆开或者粘在一起，我们做这个案例就是为了避免这个粘包拆包的问题。

4.3 协议

//协议包
public class MessageProtocol {
    private int len; //关键
    private byte[] content;

    public int getLen() {
        return len;
    }

    public void setLen(int len) {
        this.len = len;
    }

    public byte[] getContent() {
        return content;
    }

    public void setContent(byte[] content) {
        this.content = content;
    }
}

4.4 客户端handler

public class MyClientHandler extends SimpleChannelInboundHandler<MessageProtocol> {

    private int count;
    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        //使用客户端发送10条数据 "今天天气冷，吃火锅" 编号

        for(int i = 0; i< 5; i++) {
            String mes = "今天天气冷，吃火锅";
            byte[] content = mes.getBytes(Charset.forName("utf-8"));
            int length = mes.getBytes(Charset.forName("utf-8")).length;

            //创建协议包对象
            MessageProtocol messageProtocol = new MessageProtocol();
            messageProtocol.setLen(length);
            messageProtocol.setContent(content);
            ctx.writeAndFlush(messageProtocol);

        }

    }

//    @Override
    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, MessageProtocol msg) throws Exception {

        int len = msg.getLen();
        byte[] content = msg.getContent();

        System.out.println("客户端接收到消息如下");
        System.out.println("长度=" + len);
        System.out.println("内容=" + new String(content, Charset.forName("utf-8")));

        System.out.println("客户端接收消息数量=" + (++this.count));

    }

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        System.out.println("异常消息=" + cause.getMessage());
        ctx.close();
    }
}

4.5 服务器handler

public class MyServerHandler extends SimpleChannelInboundHandler<MessageProtocol>{
    private int count;

    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        //cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }

    @Override
    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, MessageProtocol msg) throws Exception {

        //接收到数据，并处理
        int len = msg.getLen();
        byte[] content = msg.getContent();

        System.out.println();
        System.out.println();
        System.out.println();
        System.out.println("服务器接收到信息如下");
        System.out.println("长度=" + len);
        System.out.println("内容=" + new String(content, Charset.forName("utf-8")));

        System.out.println("服务器接收到消息包数量=" + (++this.count));

        //回复消息

        String responseContent = UUID.randomUUID().toString();
        int responseLen = responseContent.getBytes("utf-8").length;
        byte[]  responseContent2 = responseContent.getBytes("utf-8");
        //构建一个协议包
        MessageProtocol messageProtocol = new MessageProtocol();
        messageProtocol.setLen(responseLen);
        messageProtocol.setContent(responseContent2);

        ctx.writeAndFlush(messageProtocol);
    }
}

4.6 编码器

public class MyMessageEncoder extends MessageToByteEncoder<MessageProtocol> {
    @Override
    protected void encode(ChannelHandlerContext ctx, MessageProtocol msg, ByteBuf out) throws Exception {
        System.out.println("MyMessageEncoder encode 方法被调用");
        out.writeInt(msg.getLen());
        out.writeBytes(msg.getContent());
    }
}

4.7 解码器

public class MyMessageDecoder extends ReplayingDecoder<Void> {
    @Override
    protected void decode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in, List<Object> out) throws Exception {
        System.out.println("MyMessageDecoder decode 被调用");
        //需要将得到二进制字节码-> MessageProtocol 数据包(对象)
        int length = in.readInt();

        byte[] content = new byte[length];
        in.readBytes(content);

        //封装成 MessageProtocol 对象，放入 out， 传递下一个handler业务处理
        MessageProtocol messageProtocol = new MessageProtocol();
        messageProtocol.setLen(length);
        messageProtocol.setContent(content);

        out.add(messageProtocol);

    }
}

4.8 运行结果

客户端：

MyMessageEncoder encode 方法被调用
MyMessageEncoder encode 方法被调用
MyMessageEncoder encode 方法被调用
MyMessageEncoder encode 方法被调用
MyMessageEncoder encode 方法被调用
MyMessageDecoder decode 被调用
客户端接收到消息如下
长度=36
内容=b980df87-3c1d-4ebd-923d-583d6c08377a
客户端接收消息数量=1
MyMessageDecoder decode 被调用
客户端接收到消息如下
长度=36
内容=34c572fc-c5fc-4763-aa86-9f0d6ebbce51
客户端接收消息数量=2
MyMessageDecoder decode 被调用
客户端接收到消息如下
长度=36
内容=2bdc5cd2-a7de-4e1d-80c2-8e654458f6e8
客户端接收消息数量=3
MyMessageDecoder decode 被调用
客户端接收到消息如下
长度=36
内容=8fa37455-cafa-420f-8f18-7ec39ccdb07f
客户端接收消息数量=4
MyMessageDecoder decode 被调用
客户端接收到消息如下
长度=36
内容=2fca698d-581e-49c9-ab96-d47b3c52a1bd
客户端接收消息数量=5