Android(安卓)P解决Socket通信Tcp粘包问题

TCP协议是一个面向流的协议，所以他会出现粘包的问题。

TCP和UDP的调查请参考：
《Android中关于TCP socket通信数据大小，内存缓冲区和数据可靠性的一点调查》

一、TCP服务端和客户端代码实现

客户端代码实现
连接服务器的代码：

protected void connectServerWithTCPSocket() {   boolean bRun = true;   try {       // 创建一个Socket对象，并指定服务端的IP及端口号       // 本地回路ip:127.0.0.0       mSocket = new Socket("127.0.0.1", 9897);   } catch (UnknownHostException e) {       e.printStackTrace();   } catch (IOException e) {       e.printStackTrace();   }}

服务端代码实现
在服务端实现对数据的接收：

public void createTcpServerSocket() {  // 声明一个ServerSocket对象  ServerSocket serverSocket = null;  boolean bRun = true;  try {      // 创建一个ServerSocket对象，并让这个Socket在8919端口监听      Log.i(TAG,"new ServerSocket");      serverSocket = new ServerSocket(9897);      Log.i(TAG,"new ServerSocket,serverSocket=" + serverSocket);      // 调用ServerSocket的accept()方法，接受客户端所发送的请求，      // 如果客户端没有发送数据，那么该线程就停滞不继续      Socket socket = serverSocket.accept();      Log.i("sunxiaolin ServerSocket","serverSocket receive data");      //文本传输      // 从Socket当中得到InputStream对象      InputStream inputStream = socket.getInputStream();      byte buffer[] = new byte[1024];      int temp = 0;      int length = 0;      // 从InputStream当中读取客户端所发送的数据,阻塞状态      // 从缓冲区读出客户端发送的数据      while ((temp = inputStream.read(buffer)) != -1) {          //System.out.println(new String(buffer, 0, temp));          length += temp;          Log.i("tcp socket server","recevie buffer=" + printHexBinary(buffer));      }  } catch (IOException e) {      e.printStackTrace();  }}

二、TCP粘包问题重现

粘包只有在快速发送多个包的时候才会出现。

循环发送20次数据：

for(int i=0; i<20; i++){    String title;    if(i%2 == 0){        title = "aaa";    }else{        title = "bbb";    }    //发送字符串的数据    sendMusicData(0x01,title.getBytes());}

发送数据的代码：

public static void sendMusicData(int frameId,byte[] data) {    if( mSocket != null){//size为长度        int size = size = data.length;        byte buffer[] = new byte[8 + size];        buffer[0] = (byte)0xA6;        buffer[1] = 0x6A;        buffer[2] = 0x03;        buffer[3] = (byte)((size & 0xff000000) >> 24);        buffer[4] = (byte)((size & 0x00ff0000) >> 16);        buffer[5] = (byte)((size & 0x0000ff00) >> 8);        buffer[6] = (byte)((size & 0x000000ff));        buffer[7] = (byte)frameId;        System.arraycopy(data, 0, buffer, 8, size);        Log.i("tcp socket client","send buffer=" + printHexBinary(buffer));        try {        //发送一段buffer，对buffer包进行了特定协议的封包            DataOutputStream outputStream = new DataOutputStream(mSocket.getOutputStream());            outputStream.write(buffer);            outputStream.flush();        } catch (IOException e) {            e.printStackTrace();        }    }else{    }}//打印字符数组的代码private static final char[] hexCode = "0123456789ABCDEF".toCharArray();public static String printHexBinary(byte[] data) {    StringBuilder r = new StringBuilder(data.length * 2);    for (byte b : data) {        r.append(hexCode[(b >> 4) & 0xF]);        r.append(hexCode[(b & 0xF)]);    }    return r.toString();}

运行程序，根据打印发现，出现了粘包的问题，即把两个包读到了一个buffer中：

socket client: send buffer=A66A030000000A01476F696E6720486F6D65socket client: send buffer=A66A0300000008014E657720536F756Csocket client: send buffer=A66A030000000A01476F696E6720486F6D65socket client: send buffer=A66A0300000008014E657720536F756Csocket client: send buffer=A66A030000000A01476F696E6720486F6D65socket client: send buffer=A66A0300000008014E657720536F756Csocket client: send buffer=A66A030000000A01476F696E6720486F6D65socket client: send buffer=A66A0300000008014E657720536F756Csocket client: send buffer=A66A030000000A01476F696E6720486F6D65socket client: send buffer=A66A0300000008014E657720536F756Csocket client: send buffer=A66A030000000A01476F696E6720486F6D65socket server: recevie buffer=A66A0300000008014E657720536F756CA66A030000000A01476F696E6720486F6D65A66A0300000008014E657720536F756CA66A030000000A01476F696E6720486F6D65socket client: send buffer=A66A0300000008014E657720536F756Csocket client: send buffer=A66A030000000A01476F696E6720486F6D65socket server: recevie buffer=A66A0300000008014E657720536F756CA66A030000000A01476F696E6720486F6D65A66A0300000008014E657720536F756CA66A030000000A01476F696E6720486F6D65socket client: send buffer=A66A0300000008014E657720536F756Csocket client: send buffer=A66A030000000A01476F696E6720486F6D65socket client: send buffer=A66A0300000008014E657720536F756Csocket server: recevie buffer=A66A030000000A01476F696E6720486F6D65A66A0300000008014E657720536F756CA66A030000000A01476F696E6720486F6D65A66A0300000008014E657720536F756CA66A030000000A01476F696E6720486F6D65A66A0300000008014E657720536F756CA66A030000000A01476F696E6720486F6D65socket client: send buffer=A66A030000000A01476F696E6720486F6D65

三、TCP粘包问题原因分析

理想状态：服务端先接受一个package1，在接受一个package2,…,一次一个包一个包的接收，则这样无问题。

粘包的三种情况：
1、先读取到package1的部分数据，然后读取package1的余下数据和package2的全部数据；
2、先读取到package1的全部数据和package2的部分数据，然后读到package2的余下数据；
3、同时一次读取到package1和package2的全部数据。

很明显，我们这个Demo中，一次读取到了两包或者多包数据，属于这里面的第三种情况。

粘包原因：
1、客户端write()时发送的数据大于socket缓冲区的数据，导致需要多次write()才能把数据写入到缓冲去，这样导致read()数据的时候，一次read()的数据不完整。需要read()多次才能将数据读完；
2、发送端write()数据的速度太快，而接收端read()数据的太慢，导致接收方来不及接收每一包数据，造成了一次读取到多包数据的情况。我们这里也是属于这种情况。

四、TCP粘包问题解决方法

1、增加一个自己定义的传输协议，即增加一个包头，将帧头信息，长度信息包含在里面。包头长度固定，接收端根据包头中的长度去解析一个完整的包数据。

在我们的demo中，定好的协议为：

     byte buffer[] = new byte[8 + size];     buffer[0] = (byte)0xA6;     buffer[1] = 0x6A;     buffer[2] = 0x03;     buffer[3] = (byte)((size & 0xff000000) >> 24);     buffer[4] = (byte)((size & 0x00ff0000) >> 16);     buffer[5] = (byte)((size & 0x0000ff00) >> 8);     buffer[6] = (byte)((size & 0x000000ff));     buffer[7] = (byte)frameId;     System.arraycopy(data, 0, buffer, 8, size);

我们的帧头固定为8个字节。其中buffer[3]-buffer[6]为数据的长度，所以根据这个调整一下接收端数据解析思路。接收端在服务端，修改服务端解析数据代码如下：

            //文本传输            // 从Socket当中得到InputStream对象            InputStream inputStream = socket.getInputStream();            byte buffer[] = new byte[1024];            int frameSize = 0;            byte[] mRecvBuffer = {0};            int mActualReadSize = 0;            int readSize = 0;            // 从InputStream当中读取客户端所发送的数据,阻塞状态            while ((readSize = inputStream.read(buffer)) != -1) {                Log.i("TcpSocketServer","read totalSize=" + readSize );                Log.i("TcpSocketServer","read buffer=" + printHexBinary(buffer) );                mActualReadSize = 0;                if( readSize > 8 ){                    frameSize = ( (buffer[3] & 0xff) << 24 | (buffer[4] & 0xff) << 16 | (buffer[5] & 0xff) << 8 | (buffer[6] & 0xff) );                }                while( readSize >= frameSize + 8 ){                    mRecvBuffer = new byte[frameSize + 8];                    System.arraycopy(buffer, mActualReadSize, mRecvBuffer, 0, frameSize + 8);                    mActualReadSize += frameSize + 8;                    Log.i("TcpSocketServer","read mRecvBuffer=" + printHexBinary(mRecvBuffer) );                    int surplusLength = readSize - (frameSize + 8);                    readSize -=  (frameSize + 8);                    if( surplusLength >= 8 ){                        int head = ((buffer[mActualReadSize] & 0xff) << 8) | buffer[mActualReadSize + 1];                        if( head == 0xA66A ){                            frameSize = 0;                            frameSize = ( (buffer[mActualReadSize + 3] & 0xff) << 24 | (buffer[ mActualReadSize + 4] & 0xff) << 16 | (buffer[ mActualReadSize + 5] & 0xff) << 8 | (buffer[ mActualReadSize + 6] & 0xff) );                        }else{                            break;                        }                    }                }            }

打印如下：

可以看到mRecvBuffer可以读出了单个的包。

当然这里只解决了粘包的第三种情况，这种情况byte buffer[] = new byte[1024];，读出的缓冲区尽量要大些，这里设为1024,远远比我发送的测试数据要大。所以不会产生第一种和第二种粘包的情况。

这种增加固定的协议，解析帧头和长度，应该是最为灵活的方法。

一、TCP服务端和客户端代码实现

二、TCP粘包问题重现

三、TCP粘包问题原因分析

四、TCP粘包问题解决方法

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