拼多多面試：Netty如何解決粘包問題？

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(shí)，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?jǐn)?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(yán)格意義上來說，粘包問題和拆包問題屬于兩個(gè)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(luò)通信中，發(fā)送方連續(xù)發(fā)送的多個(gè)小數(shù)據(jù)包被接收方一次性接收的現(xiàn)象。這可能是因?yàn)榈讓觽鬏攲訁f(xié)議（如 TCP）會(huì)將多個(gè)小數(shù)據(jù)包合并成一個(gè)大的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行傳輸，導(dǎo)致接收方在接收數(shù)據(jù)時(shí)一次性接收了多個(gè)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(yīng)該收到兩條消息“ABC”和“DEF”才對(duì)，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(gè)大數(shù)據(jù)包被接收方拆分成多個(gè)小數(shù)據(jù)包進(jìn)行接收的現(xiàn)象。這可能是因?yàn)榈讓觽鬏攲訁f(xié)議（如 TCP）將一個(gè)大數(shù)據(jù)包拆分成多個(gè)小的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行傳輸，導(dǎo)致接收方在接收數(shù)據(jù)時(shí)分別接收了多個(gè)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(gè)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(huì)有粘包問題？

粘包問題通常發(fā)生在 TCP/IP 協(xié)議中，因?yàn)?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(jié)尾邊界的，所以就會(huì)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：

1. 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(dāng)字符長度不夠時(shí)用空字符彌補(bǔ)，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。
2. 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(chǔ)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(chǔ)數(shù)據(jù)的大?。┖?數(shù)據(jù)的具體內(nèi)容，這樣服務(wù)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。
3. 特殊分割符：以特殊的字符結(jié)尾，比如以“\n”結(jié)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(huì)造成網(wǎng)絡(luò)流量的浪費(fèi)，以及傳輸性能慢的問題；第二種解決方案實(shí)現(xiàn)難度大，且不利于維護(hù)，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(gè)：

1. 使用定長解碼器（FixedLengthFrameDecoder）：每個(gè)數(shù)據(jù)包都擁有固定的長度，接收端根據(jù)固定長度對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行切分，從而解決了粘包問題。
2. 使用行分隔符解碼器（LineBasedFrameDecoder）：以行為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)包的解碼，從而解決粘包問題。
3. 使用分隔符解碼器（DelimiterBasedFrameDecoder）：使用特定的分隔符來標(biāo)識(shí)消息邊界，這樣接收端可以根據(jù)分隔符正確切分消息。
4. 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(fù)責(zé)將從網(wǎng)絡(luò)中接收到的原始字節(jié)流數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為應(yīng)用程序能夠理解的 Java 對(duì)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(zhuǎn)換問題、消息編碼（如文本轉(zhuǎn)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(shè)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(shè)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(jìn)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(shè)置最大幀長度為 1024 字節(jié)，長度字段位于第 0 個(gè)字節(jié)，長度字段占用 4 個(gè)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？

特殊說明

以上內(nèi)容來自我的《Java 面試突擊訓(xùn)練營》，這門課程是有著 14 年工作經(jīng)驗(yàn)（前 360 開發(fā)工程師），9 年面試官經(jīng)驗(yàn)的我，花費(fèi) 4 年時(shí)間打磨完成的一門視頻面試課。

整個(gè)課程從 Java 基礎(chǔ)到微服務(wù) Spring Cloud、從實(shí)際開發(fā)問題到場景題應(yīng)有盡有，包含模塊如下：訓(xùn)練營系統(tǒng)的帶領(lǐng)大家把 Java 常見的面試題過一遍，遇到一個(gè)問題，把這個(gè)問題相關(guān)的內(nèi)容都給大家講明白，并且視頻支持永久觀看和一直更新。并且面試訓(xùn)練營還提供 9 大就業(yè)服務(wù)。

上完訓(xùn)練營的課程之后，基本可以應(yīng)對(duì)目前市面上絕大部分公司的面試了，幫你快速找到高薪工作，加我微信咨詢：GG_Stone【備注：訓(xùn)練營】