如何解決C#中TCP粘包問題

這篇文章給大家分享的是有關如何解決C#中TCP粘包問題的內容。小編覺得挺實用的，因此分享給大家做個參考，一起跟隨小編過來看看吧。

一、TCP粘包產生的原理

1.TCP粘包是指發送方發送的若干包數據到接收方接收時粘成一包，從接收緩沖區看，后一包數據的頭緊接著前一包數據的尾。出現粘包現象的原因是多方面的，它既可能由發送方造成，也可能由接收方造成。

2.發送方引起的粘包是由TCP協議本身造成的，TCP為提高傳輸效率，發送方往往要收集到足夠多的數據后才發送一包數據。若連續幾次發送的數據都很少，通常TCP會根據優化算法把這些數據合成一包后一次發送出去，這樣接收方就收到了粘包數據。接收方引起的粘包是由于接收方用戶進程不及時接收數據，從而導致粘包現象。

3.這是因為接收方先把收到的數據放在系統接收緩沖區，用戶進程從該緩沖區取數據，若下一包數據到達時前一包數據尚未被用戶進程取走，則下一包數據放到系統接收緩沖區時就接到前一包數據之后，而用戶進程根據預先設定的緩沖區大小從系統接收緩沖區取數據，這樣就一次取到了多包數據。、

二、解決原理及代碼實現

1.采用包頭（固定長度，里面存著包體的長度，發送時動態獲取）+包體的傳輸機制。如圖

HeaderSize 存放著包體的長度，其HeaderSize本身是定長4字節；

一個完整的數據包（L）=HeaderSize+BodySize;

2.分包算法

　　其基本思路是首先將待處理的接收數據流即系統緩沖區數據（長度設為M）強行轉換成預定的結構數據形式，并從中取出結構數據長度字段L，而后根據包頭計算得到第一包數據長度。

       M=系統緩沖區大小；L=用戶發送的數據包=HeaderSize+BodySize;

1)若L<M，則表明數據流包含多包數據，從其頭部截取若干個字節存入臨時緩沖區，剩余部分數據依此繼續循環處理，直至結束。

2)若L=M，則表明數據流內容恰好是一完整結構數據（即用戶自定義緩沖區等于系統接收緩沖區大小），直接將其存入臨時緩沖區即可。

3)若L>M，則表明數據流內容尚不夠構成一完整結構數據，需留待與下一包數據合并后再行處理。

4）下面是代碼代碼實現（HP-SOCKET框架的服務器端來接收數據）

int headSize = 4;//包頭長度 固定4
  byte[] surplusBuffer = null;//不完整的數據包，即用戶自定義緩沖區
  /// <summary>
  /// 接收客戶端發來的數據
  /// </summary>
  /// <param name="connId">每個客戶的會話ID</param>
  /// <param name="bytes">緩沖區數據</param>
  /// <returns></returns>
  private HandleResult OnReceive(IntPtr connId, byte[] bytes) 
  {
   //bytes 為系統緩沖區數據
   //bytesRead為系統緩沖區長度
   int bytesRead = bytes.Length;
   if (bytesRead > 0)
   {
    if (surplusBuffer == null)//判斷是不是第一次接收，為空說是第一次
     surplusBuffer = bytes;//把系統緩沖區數據放在自定義緩沖區里面
    else
     surplusBuffer = surplusBuffer.Concat(bytes).ToArray();//拼接上一次剩余的包
    //已經完成讀取每個數據包長度
    int haveRead = 0;
    //這里totalLen的長度有可能大于緩沖區大小的(因為 這里的surplusBuffer 是系統緩沖區+不完整的數據包)
    int totalLen = surplusBuffer.Length;
    while (haveRead <= totalLen)
    {
     //如果在N此拆解后剩余的數據包連一個包頭的長度都不夠
     //說明是上次讀取N個完整數據包后，剩下的最后一個非完整的數據包
     if (totalLen - haveRead < headSize)
     {
      byte[] byteSub = new byte[totalLen - haveRead];
      //把剩下不夠一個完整的數據包存起來
      Buffer.BlockCopy(surplusBuffer, haveRead, byteSub, 0, totalLen - haveRead);
      surplusBuffer = byteSub;
      totalLen = 0;
      break;
     }
     //如果夠了一個完整包，則讀取包頭的數據
     byte[] headByte = new byte[headSize];
     Buffer.BlockCopy(surplusBuffer, haveRead, headByte, 0, headSize);//從緩沖區里讀取包頭的字節
     int bodySize = BitConverter.ToInt32(headByte, 0);//從包頭里面分析出包體的長度

     //這里的 haveRead=等于N個數據包的長度 從0開始；0,1,2,3....N
     //如果自定義緩沖區拆解N個包后的長度 大于 總長度，說最后一段數據不夠一個完整的包了，拆出來保存
     if (haveRead + headSize + bodySize > totalLen)
     {
      byte[] byteSub = new byte[totalLen - haveRead];
      Buffer.BlockCopy(surplusBuffer, haveRead, byteSub, 0, totalLen - haveRead);
      surplusBuffer = byteSub;
      break;
     }
     else
     {
      //挨個分解每個包，解析成實際文字
      String strc = Encoding.UTF8.GetString(surplusBuffer, haveRead + headSize, bodySize);
      //AddMsg(string.Format(" > [OnReceive] -> {0}", strc));
      //依次累加當前的數據包的長度
      haveRead = haveRead + headSize + bodySize;
      if (headSize + bodySize == bytesRead)//如果當前接收的數據包長度正好等于緩沖區長度，則待拼接的不規則數據長度歸0
      {
       surplusBuffer = null;//設置空 回到原始狀態
       totalLen = 0;//清0
      }
     }
    }
   }
   return HandleResult.Ok;
  }

值此完成拆包解析文字工作。但實際上還沒完成，如果這段代碼是客戶端接收來自服務器的數據的話就沒問題了。

仔細看IntPtr connId 每個連接的會話ID

private HandleResult OnReceive(IntPtr connId, byte[] bytes)

{

}

但是服務器端還要分辨出 每個數據包是哪個會話產生的，因為服務器端是多線程，多用戶的模式，第一個數據包和第二個可能來自不同會話的數據，所以上面的代碼只適用于單會話模式。

下面我要解決這個問題。

采用c#安全的ConcurrentDictionary，具體參考 https://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/dd287191(v=vs.110).aspx

最新的代碼

//線程安全的字典
  ConcurrentDictionary<IntPtr, byte[]> dic = new ConcurrentDictionary<IntPtr, byte[]>();
  int headSize = 4;//包頭長度 固定4
  /// <summary>
  /// 接收客戶端發來的數據
  /// </summary>
  /// <param name="connId">每個客戶的會話ID</param>
  /// <param name="bytes">緩沖區數據</param>
  /// <returns></returns>
  private HandleResult OnReceive(IntPtr connId, byte[] bytes) 
  {
   //bytes 為系統緩沖區數據
   //bytesRead為系統緩沖區長度
   int bytesRead = bytes.Length;
   if (bytesRead > 0)
   {
    byte[] surplusBuffer = null;
    if (dic.TryGetValue(connId, out surplusBuffer))
    {
     byte[] curBuffer = surplusBuffer.Concat(bytes).ToArray();//拼接上一次剩余的包
     //更新會話ID 的最新字節
     dic.TryUpdate(connId, curBuffer, surplusBuffer);
     surplusBuffer = curBuffer;//同步
    }
    else
    {
     //添加會話ID的bytes
     dic.TryAdd(connId, bytes);
     surplusBuffer = bytes;//同步
    }

    //已經完成讀取每個數據包長度
    int haveRead = 0;
    //這里totalLen的長度有可能大于緩沖區大小的(因為 這里的surplusBuffer 是系統緩沖區+不完整的數據包)
    int totalLen = surplusBuffer.Length;
    while (haveRead <= totalLen)
    {
     //如果在N此拆解后剩余的數據包連一個包頭的長度都不夠
     //說明是上次讀取N個完整數據包后，剩下的最后一個非完整的數據包
     if (totalLen - haveRead < headSize)
     {
      byte[] byteSub = new byte[totalLen - haveRead];
      //把剩下不夠一個完整的數據包存起來
      Buffer.BlockCopy(surplusBuffer, haveRead, byteSub, 0, totalLen - haveRead);
      dic.TryUpdate(connId, byteSub, surplusBuffer);
      surplusBuffer = byteSub;
      totalLen = 0;
      break;
     }
     //如果夠了一個完整包，則讀取包頭的數據
     byte[] headByte = new byte[headSize];
     Buffer.BlockCopy(surplusBuffer, haveRead, headByte, 0, headSize);//從緩沖區里讀取包頭的字節
     int bodySize = BitConverter.ToInt32(headByte, 0);//從包頭里面分析出包體的長度

     //這里的 haveRead=等于N個數據包的長度 從0開始；0,1,2,3....N
     //如果自定義緩沖區拆解N個包后的長度 大于 總長度，說最后一段數據不夠一個完整的包了，拆出來保存
     if (haveRead + headSize + bodySize > totalLen)
     {
      byte[] byteSub = new byte[totalLen - haveRead];
      Buffer.BlockCopy(surplusBuffer, haveRead, byteSub, 0, totalLen - haveRead);
      dic.TryUpdate(connId, byteSub, surplusBuffer);
      surplusBuffer = byteSub;
      break;
     }
     else
     {
      //挨個分解每個包，解析成實際文字
      String strc = Encoding.UTF8.GetString(surplusBuffer, haveRead + headSize, bodySize);
      AddMsg(string.Format(" > {0}[OnReceive] -> {1}", connId, strc));
      //依次累加當前的數據包的長度
      haveRead = haveRead + headSize + bodySize;
      if (headSize + bodySize == bytesRead)//如果當前接收的數據包長度正好等于緩沖區長度，則待拼接的不規則數據長度歸0
      {
       byte[] xbtye=null;
       dic.TryRemove(connId, out xbtye);
       surplusBuffer = null;//設置空 回到原始狀態
       totalLen = 0;//清0
      }
     }
    }
   }
   return HandleResult.Ok;
  }

這樣就解決了，多客戶端會話造成的接收混亂。至此所有工作完成。以上代碼就是為了參考學習，如果實在不想這么麻煩。可以直接使用HP-SOCKET通信框架的PACK模型，里面自動實現了解決粘包的問題。

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