1、前言

TCP（Transmission Control Protocol）是一种在计算机网络中广泛使用的协议，用于可靠的、面向连接的数据通信。

1. 可靠性：TCP是一种可靠的协议，它确保数据从发送方传输到接收方，无丢失、无损坏、有序传递。如果发生数据包的丢失或损坏，TCP会重新发送这些数据包，直到接收方成功接收。
2. 面向连接：TCP是一种面向连接的协议，这意味着在数据传输之前，发送方和接收方需要建立一个连接，数据在连接上传输。传输完成后，连接会被释放。
3. 全双工通信：TCP支持全双工通信，这意味着在建立连接后，双方可以同时发送和接收数据。
4. 流式传输：TCP提供了一种流式传输服务，数据被划分为小的数据块，以字节流的方式传输。接收方根据数据块的边界进行数据的解析。
5. 拥塞控制：TCP包含拥塞控制机制，用于避免过多的数据流量导致网络拥塞。TCP发送方会根据网络的拥塞情况来动态调整数据传输速度。
6. 校验和：TCP使用校验和来检测数据的完整性。接收方会验证数据的校验和，以确保数据在传输过程中没有发生错误。
7. 有序传输：TCP保证数据包的有序传输，即使数据包到达的顺序与发送的顺序不同，接收方也会对其进行重新排序。

2、粘包与拆包现象

由于TCP是面向流式传输的一种协议，所以就像水管里的水一样，无界限的传输。然而在接收端，数据可能以不同的方式到达，就比如正常包、粘包、拆包。

2.1、现象描述

假设客户端发送2个连续的数据包到服务器，数据包用packet1，packet2分别表示，则服务器接收到的数据可以分为3种情况：

情况1： 服务器接收到2个数据包，没有拆包，也没有粘包问题；

情况2： 服务器只接收到一个数据包（存在粘包问题）

• 因为tcp不会丢失数据包，因此这一个数据包就封装了2个原生数据包的信息，这种现象叫做粘包。
• 在这种情况，接收者并不知道2个原生包的界限，因此接收者很难处理；

情况3： 接收者接收到2个冗余或不完整的数据包（粘包与拆包问题同时发生）

• 接收者接收到2个数据包，但这2个数据包要么不完整，要么掺杂了其他数据包的部分数据。
• 在这种情况下，粘包与拆包同时发生。
• 如果这2个包不被特殊处理，对于接收者来说也很难处理；

2.2、代码演示粘包拆包现象

业务场景：客户端连续发送10条消息（字符串）到服务器，查看服务器接收情况

客户端发送消息代码：

服务器接收消息代码：

接收消息的打印效果：

=================================
服务器收到的数据 hello server0
 
服务器累计收到 [1] 个消息包
=================================
服务器收到的数据 hello server1
 
服务器累计收到 [2] 个消息包
=================================
服务器收到的数据 hello server2
hello server3
hello server4
hello server5
hello server6
 
服务器累计收到 [3] 个消息包
=================================
服务器收到的数据 hello server7
hello server8
hello server9
 
服务器累计收到 [4] 个消息包

解释：

• 客户端发送了10条消息，服务器接收到了 4个数据包，而不是10个数据包 ；
• 显然，发生了tcp粘包；
• 这10条消息本来是10个数据报文，却被合并（粘）为4个数据包；
• 问题是： 如何把这4个数据包还原为10个数据包呢 （在高并发情况下，各式各样的数据包会更多）
• 如果无法还原，则服务器无法正确解析报文并做相应处理；

3、粘包与拆包主要原因

1、粘包原因：

发送的数据大小 小于 发送缓冲区，TCP就会把发送的数据多次写入缓冲区，此时发生粘包；

接收数据方的应用层没有及时从 接收缓冲区读取数据，也会发生粘包；

2、拆包原因：

发送的数据大小 大于 TCP发送缓冲区，就会发生拆包；

发送的数据大小 大于 报文最大长度，也会拆包；

4、粘包与拆包解决方法

解决粘包拆包的关键在于 为每一个数据包添加界限标识，一般常用的方法如下：

方法1发送方为每一个数据包添加报文头部。头部至少包含数据包长度（类似http协议的头部length）。 通过这种方式，接收方通过读取头部的长度知道当前数据包的界限，并在界限处停止读取。

方法2：发送方以固定长度封装数据包。如果不足，则补0填充。

方法3：自定义设置数据包的界限标识，如添加特别标识（如#）。接收方通过标识可以识别不同的数据包；

5、代码实现

这里的解决方法是采用方法1，设置每个数据包的长度到报文头部；

5.1、协议数据包封装类

/**
 * @Description 协议数据包

 */
public class ProtocolMessage {
 
    private int length;
    private byte[] content;
 
    /**
     * @description 构造器

     */
    public ProtocolMessage() {
    }
 
    public int getLength() {
        return length;
    }
 
    public void setLength(int length) {
        this.length = length;
    }
 
    public byte[] getContent() {
        return content;
    }
 
    public void setContent(byte[] content) {
        this.content = content;
    }
}

5.2、Netty服务端

public class ProtocolNettyServer89 {
 
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
        try {
            ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
            serverBootstrap.group(bossGroup, workerGroup)
                    .channel(NioServerSocketChannel.class)
                    .childHandler(new ProtocolNettyServerInitializer()); // 自定义一个初始化类
            // 自动服务器
            ChannelFuture channelFuture = serverBootstrap.bind(8089).sync();
            System.out.println("服务器启动成功");
            // 监听关闭
            channelFuture.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
            bossGroup.shutdownGracefully();
            workerGroup.shutdownGracefully();
        }
    }
}

初始化类 ProtocolNettyServerInitializer()：

public class ProtocolNettyServerInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
    @Override
    protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
        ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
        // 添加入站解码器-把字节转为协议报文便于业务逻辑处理
        pipeline.addLast(new ProtocolMessageDecoder());
        // 添加出站编码器-把协议报文转为字节便于网络传输
        pipeline.addLast(new ProtocolMessageEncoder());
 
        // 添加业务逻辑handler
        pipeline.addLast(new ProtocolNettyServerHandler());
    }
}

处理类 ProtocolNettyServerHandler()：

public class ProtocolNettyServerHandler extends SimpleChannelInboundHandler<ProtocolMessage> {
 
    private int count = 0;
 
    @Override
    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, ProtocolMessage msg) throws Exception {
        // 接收到数据并处理
        int length = msg.getLength();
        String bodyStr = new String(msg.getContent(), StandardCharsets.UTF_8);
        System.out.println("====================================");
        System.out.println("服务器接收的消息如下：");
        System.out.println("报文长度：" + length);
        System.out.println("报文体内容： " + bodyStr);
        System.out.println("服务器累计接收到的消息包数量 = " + ++this.count);
 
        //  回复客户端
        byte[] body = ("我是服务器" + count).getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
        int responseLen = body.length;
        // 构建一个响应协议包
        ProtocolMessage responseMsg = new ProtocolMessage();
        responseMsg.setLength(responseLen);
        responseMsg.setContent(body);
        ctx.writeAndFlush(responseMsg);
    }
 
    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }
}

5.3、Netty客户端

public class ProtocolNettyClient89 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
        try {
            Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
            bootstrap.group(group)
                    .channel(NioSocketChannel.class)
                    .handler(new ProtocolNettyClientInitializer());  // 自定义一个初始化类
            // 连接服务器
            ChannelFuture channelFuture = bootstrap.connect("localhost", 8089).sync();
            channelFuture.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
            group.shutdownGracefully();
        }
    }
}

初始化类 ProtocolNettyClientInitializer()：

public class ProtocolNettyClientInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
    @Override
    protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
        ChannelPipeline pipeline = ch.pipeline();
        // 添加出站处理器- 协议报文转字节以便网络传输
        pipeline.addLast(new ProtocolMessageEncoder());
        // 添加入站解码器-把字节转为协议报文对象以便业务逻辑处理
        pipeline.addLast(new ProtocolMessageDecoder());
 
        // 添加一个自定义handler，处理业务逻辑
        pipeline.addLast(new ProtocolNettyClientHandler());
    }
}

处理类 ProtocolNettyClientHandler()：

public class ProtocolNettyClientHandler extends SimpleChannelInboundHandler<ProtocolMessage> {
    private int count;
 
    @Override
    protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, ProtocolMessage msg) throws Exception {
        // 读取服务器响应报文
        int length = msg.getLength();
        byte[] body = msg.getContent();
        System.out.println("=============================");
        System.out.println("客户端接收的消息如下：");
        System.out.println("长度 = " + length);
        System.out.println("报文体 = " + new String(body, StandardCharsets.UTF_8));
        System.out.println("客户端累计接收的消息包数量 = " + ++count);
    }
 
    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        // 发送10条数据到服务器
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            byte[] body = ("你好服务器，我是客户端张三" + i).getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
            // 创建协议包对象
            ProtocolMessage message = new ProtocolMessage();
            message.setContent(body);
            message.setLength(body.length);
            // 发送
            ctx.writeAndFlush(message);
        }
    }
 
    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
        cause.printStackTrace();
        ctx.close();
    }
}

5.4、编码类与解码类

解码类 ProtocolMessageDecoder()：

/**
 * @Description 协议报文解码器

 */
public class ProtocolMessageDecoder extends ByteToMessageDecoder {
    @Override
    protected void decode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in, List<Object> out) throws Exception {
        System.out.println("ProtocolMessageDecoder.decode() 被调用");
        //  把字节 转为 协议报文
        int length = in.readInt();
        byte[] body = new byte[length];
        in.readBytes(body);
        // 封装成 ProtocolMessage，放入out，送入下一个 Handler处理
        ProtocolMessage protocolMessage = new ProtocolMessage();
        protocolMessage.setLength(length);
        protocolMessage.setContent(body);
        // 添加到out
        out.add(protocolMessage);
    }
}

编码类 ProtocolMessageEncoder ()：

/**
 * @Description 协议消息编码器

 */
public class ProtocolMessageEncoder extends MessageToByteEncoder<ProtocolMessage> {
    @Override
    protected void encode(ChannelHandlerContext ctx, ProtocolMessage msg, ByteBuf out) throws Exception {
        System.out.println("ProtocolMessageEncoder.encode() 被调用");
        out.writeInt(msg.getLength());
        out.writeBytes(msg.getContent());
    }
}

6、再次测试

客户端发送5条消息到服务器：

服务器接收的数据包为 5个，如下（显然没有发生拆包粘包现象）：

ProtocolMessageDecoder.decode() 被调用
====================================
服务器接收的消息如下：
报文长度：40
报文体内容： 你好服务器，我是客户端张三1
服务器累计接收到的消息包数量 = 1
ProtocolMessageEncoder.encode() 被调用
ProtocolMessageDecoder.decode() 被调用
====================================
服务器接收的消息如下：
报文长度：40
报文体内容： 你好服务器，我是客户端张三2
服务器累计接收到的消息包数量 = 2
ProtocolMessageEncoder.encode() 被调用
ProtocolMessageDecoder.decode() 被调用
====================================
服务器接收的消息如下：
报文长度：40
报文体内容： 你好服务器，我是客户端张三3
服务器累计接收到的消息包数量 = 3
ProtocolMessageEncoder.encode() 被调用
ProtocolMessageDecoder.decode() 被调用
====================================
服务器接收的消息如下：
报文长度：40
报文体内容： 你好服务器，我是客户端张三4
服务器累计接收到的消息包数量 = 4
ProtocolMessageEncoder.encode() 被调用
ProtocolMessageDecoder.decode() 被调用
====================================
服务器接收的消息如下：
报文长度：40
报文体内容： 你好服务器，我是客户端张三5
服务器累计接收到的消息包数量 = 5
ProtocolMessageEncoder.encode() 被调用

7、结尾

以上内容就是netty使用数据包添加报文头部的方式解决粘包拆包的现象

感谢大佬提供参考： https://blog.csdn.net/PacosonSWJTU/article/details/126798838?spm=1001.2101.3001.6650.15&utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-2%7Edefault%7EBlogCommendFromBaidu%7ERate-15-126798838-blog-119154039.235%5Ev38%5Epc_relevant_sort_base1&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-2%7Edefault%7EBlogCommendFromBaidu%7ERate-15-126798838-blog-119154039.235%5Ev38%5Epc_relevant_sort_base1&utm_relevant_index=22