如何解决C#中TCP粘包问题_c# tcpip

编程技术 2024-09-21 11:24 2 浏览

这篇文章给大家分享的是有关如何解决C#中TCP粘包问题的内容。小编觉得挺实用的，因此分享给大家做个参考，一起跟随小编过来看看吧。一、TCP粘包产生的原理1.TCP粘包是指发送方发送的若干包数据到接收方接收时粘成一包，从接收缓冲区看，后一包数。

这篇文章给大家分享的是有关如何解决C#中TCP粘包问题的内容。小编觉得挺实用的，因此分享给大家做个参考，一起跟随小编过来看看吧。

一、TCP粘包产生的原理

1.TCP粘包是指发送方发送的若干包数据到接收方接收时粘成一包，从接收缓冲区看，后一包数据的头紧接着前一包数据的尾。出现粘包现象的原因是多方面的，它既可能由发送方造成，也可能由接收方造成。

2.发送方引起的粘包是由TCP协议本身造成的，TCP为提高传输效率，发送方往往要收集到足够多的数据后才发送一包数据。若连续几次发送的数据都很少，通常TCP会根据优化算法把这些数据合成一包后一次发送出去，这样接收方就收到了粘包数据。接收方引起的粘包是由于接收方用户进程不及时接收数据，从而导致粘包现象。

3.这是因为接收方先把收到的数据放在系统接收缓冲区，用户进程从该缓冲区取数据，若下一包数据到达时前一包数据尚未被用户进程取走，则下一包数据放到系统接收缓冲区时就接到前一包数据之后，而用户进程根据预先设定的缓冲区大小从系统接收缓冲区取数据，这样就一次取到了多包数据。、

二、解决原理及代码实现

1.采用包头（固定长度，里面存着包体的长度，发送时动态获取）+包体的传输机制。如图

HeaderSize 存放着包体的长度，其HeaderSize本身是定长4字节；

一个完整的数据包（L）=HeaderSize+BodySize;

2.分包算法

　　其基本思路是首先将待处理的接收数据流即系统缓冲区数据（长度设为M）强行转换成预定的结构数据形式，并从中取出结构数据长度字段L，而后根据包头计算得到第一包数据长度。

M=系统缓冲区大小；L=用户发送的数据包=HeaderSize+BodySize;

1)若L<M，则表明数据流包含多包数据，从其头部截取若干个字节存入临时缓冲区，剩余部分数据依此继续循环处理，直至结束。

2)若L=M，则表明数据流内容恰好是一完整结构数据（即用户自定义缓冲区等于系统接收缓冲区大小），直接将其存入临时缓冲区即可。

3)若L>M，则表明数据流内容尚不够构成一完整结构数据，需留待与下一包数据合并后再行处理。

4）下面是代码代码实现（HP-SOCKET框架的服务器端来接收数据）

intheadSize=4;//包头长度固定4
byte[]surplusBuffer=null;//不完整的数据包，即用户自定义缓冲区
///<summary>
///接收客户端发来的数据
///</summary>
///<paramname="connId">每个客户的会话ID</param>
///<paramname="bytes">缓冲区数据</param>
///<returns></returns>
privateHandleResultOnReceive(IntPtrconnId,byte[]bytes)
{
//bytes为系统缓冲区数据
//bytesRead为系统缓冲区长度
intbytesRead=bytes.Length;
if(bytesRead>0)
{
if(surplusBuffer==null)//判断是不是第一次接收，为空说是第一次
surplusBuffer=bytes;//把系统缓冲区数据放在自定义缓冲区里面
else
surplusBuffer=surplusBuffer.Concat(bytes).ToArray();//拼接上一次剩余的包
//已经完成读取每个数据包长度
inthaveRead=0;
//这里totalLen的长度有可能大于缓冲区大小的(因为这里的surplusBuffer是系统缓冲区+不完整的数据包)
inttotalLen=surplusBuffer.Length;
while(haveRead<=totalLen)
{
//如果在N此拆解后剩余的数据包连一个包头的长度都不够
//说明是上次读取N个完整数据包后，剩下的最后一个非完整的数据包
if(totalLen-haveRead<headSize)
{
byte[]byteSub=newbyte[totalLen-haveRead];
//把剩下不够一个完整的数据包存起来
Buffer.BlockCopy(surplusBuffer,haveRead,byteSub,0,totalLen-haveRead);
surplusBuffer=byteSub;
totalLen=0;
break;
}
//如果够了一个完整包，则读取包头的数据
byte[]headByte=newbyte[headSize];
Buffer.BlockCopy(surplusBuffer,haveRead,headByte,0,headSize);//从缓冲区里读取包头的字节
intbodySize=BitConverter.ToInt32(headByte,0);//从包头里面分析出包体的长度

//这里的haveRead=等于N个数据包的长度从0开始；0,1,2,3....N
//如果自定义缓冲区拆解N个包后的长度大于总长度，说最后一段数据不够一个完整的包了，拆出来保存
if(haveRead+headSize+bodySize>totalLen)
{
byte[]byteSub=newbyte[totalLen-haveRead];
Buffer.BlockCopy(surplusBuffer,haveRead,byteSub,0,totalLen-haveRead);
surplusBuffer=byteSub;
break;
}
else
{
//挨个分解每个包，解析成实际文字
Stringstrc=Encoding.UTF8.GetString(surplusBuffer,haveRead+headSize,bodySize);
//AddMsg(string.Format(">[OnReceive]->{0}",strc));
//依次累加当前的数据包的长度
haveRead=haveRead+headSize+bodySize;
if(headSize+bodySize==bytesRead)//如果当前接收的数据包长度正好等于缓冲区长度，则待拼接的不规则数据长度归0
{
surplusBuffer=null;//设置空回到原始状态
totalLen=0;//清0
}
}
}
}
returnHandleResult.Ok;
}

值此完成拆包解析文字工作。但实际上还没完成，如果这段代码是客户端接收来自服务器的数据的话就没问题了。

仔细看IntPtr connId 每个连接的会话ID

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

{

}

但是服务器端还要分辨出 每个数据包是哪个会话产生的，因为服务器端是多线程，多用户的模式，第一个数据包和第二个可能来自不同会话的数据，所以上面的代码只适用于单会话模式。

下面我要解决这个问题。

采用c#安全的ConcurrentDictionary，具体参考 https://msdn.microsoft.com/zh-cn/pbrary/dd287191(v=vs.110).aspx

最新的代码

//线程安全的字典
ConcurrentDictionary<IntPtr,byte[]>dic=newConcurrentDictionary<IntPtr,byte[]>();
intheadSize=4;//包头长度固定4
///<summary>
///接收客户端发来的数据
///</summary>
///<paramname="connId">每个客户的会话ID</param>
///<paramname="bytes">缓冲区数据</param>
///<returns></returns>
privateHandleResultOnReceive(IntPtrconnId,byte[]bytes)
{
//bytes为系统缓冲区数据
//bytesRead为系统缓冲区长度
intbytesRead=bytes.Length;
if(bytesRead>0)
{
byte[]surplusBuffer=null;
if(dic.TryGetValue(connId,outsurplusBuffer))
{
byte[]curBuffer=surplusBuffer.Concat(bytes).ToArray();//拼接上一次剩余的包
//更新会话ID的最新字节
dic.TryUpdate(connId,curBuffer,surplusBuffer);
surplusBuffer=curBuffer;//同步
}
else
{
//添加会话ID的bytes
dic.TryAdd(connId,bytes);
surplusBuffer=bytes;//同步
}

//已经完成读取每个数据包长度
inthaveRead=0;
//这里totalLen的长度有可能大于缓冲区大小的(因为这里的surplusBuffer是系统缓冲区+不完整的数据包)
inttotalLen=surplusBuffer.Length;
while(haveRead<=totalLen)
{
//如果在N此拆解后剩余的数据包连一个包头的长度都不够
//说明是上次读取N个完整数据包后，剩下的最后一个非完整的数据包
if(totalLen-haveRead<headSize)
{
byte[]byteSub=newbyte[totalLen-haveRead];
//把剩下不够一个完整的数据包存起来
Buffer.BlockCopy(surplusBuffer,haveRead,byteSub,0,totalLen-haveRead);
dic.TryUpdate(connId,byteSub,surplusBuffer);
surplusBuffer=byteSub;
totalLen=0;
break;
}
//如果够了一个完整包，则读取包头的数据
byte[]headByte=newbyte[headSize];
Buffer.BlockCopy(surplusBuffer,haveRead,headByte,0,headSize);//从缓冲区里读取包头的字节
intbodySize=BitConverter.ToInt32(headByte,0);//从包头里面分析出包体的长度

//这里的haveRead=等于N个数据包的长度从0开始；0,1,2,3....N
//如果自定义缓冲区拆解N个包后的长度大于总长度，说最后一段数据不够一个完整的包了，拆出来保存
if(haveRead+headSize+bodySize>totalLen)
{
byte[]byteSub=newbyte[totalLen-haveRead];
Buffer.BlockCopy(surplusBuffer,haveRead,byteSub,0,totalLen-haveRead);
dic.TryUpdate(connId,byteSub,surplusBuffer);
surplusBuffer=byteSub;
break;
}
else
{
//挨个分解每个包，解析成实际文字
Stringstrc=Encoding.UTF8.GetString(surplusBuffer,haveRead+headSize,bodySize);
AddMsg(string.Format(">{0}[OnReceive]->{1}",connId,strc));
//依次累加当前的数据包的长度
haveRead=haveRead+headSize+bodySize;
if(headSize+bodySize==bytesRead)//如果当前接收的数据包长度正好等于缓冲区长度，则待拼接的不规则数据长度归0
{
byte[]xbtye=null;
dic.TryRemove(connId,outxbtye);
surplusBuffer=null;//设置空回到原始状态
totalLen=0;//清0
}
}
}
}
returnHandleResult.Ok;
}

这样就解决了，多客户端会话造成的接收混乱。至此所有工作完成。以上代码就是为了参考学习，如果实在不想这么麻烦。可以直接使用HP-SOCKET通信框架的PACK模型，里面自动实现了解决粘包的问题。

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