面试突击：什么是粘包和半包？怎么解决？

粘包和半包问题是数据传输中比较常见的问题，所谓的粘包问题是指数据在传输时，在一条消息中读取到了另一条消息的部分数据，这种现象就叫做粘包。比如发送了两条消息，分别为“ABC”和“DEF”，那么正常情况下接收端也应该收到两条消息“ABC”和“DEF”，但接收端却收到的是“ABCD”，像这种情况就叫做粘包，如下图所示：,,半包问题是指接收端只收到了部分数据，而非完整的数据的情况就叫做半包。比如发送了一条消息是“ABC”，而接收端却收到的是“AB”和“C”两条信息，这种情况就叫做半包，如下图所示：,,PS：大部分情况下我们都把粘包问题和半包问题看成同一个问题，所以下文就用“粘包”问题来替代“粘包”和“半包”问题。,粘包问题发生在 TCP/IP 协议中，因为 TCP 是面向连接的传输协议，它是以“流”的形式传输数据的，而“流”数据是没有明确的开始和结尾边界的，所以就会出现粘包问题。,接下来我们用代码来演示一下粘包和半包问题，为了演示的直观性，我会设置两个角色：,然后通过打印服务器端接收到的信息来观察粘包问题。服务器端代码实现如下：,客户端实现代码如下：,以上程序的执行结果如下图所示：,,通过上述结果我们可以看出，服务器端发生了粘包问题，因为客户端发送了 10 次固定的“Hi,Java.”的消息，正确的结果应该是服务器端也接收到了 10 次固定消息“Hi,Java.”才对，但实际执行结果并非如此。,粘包问题的常见解决方案有以下 3 种：,收、发固定大小的数据，服务器端的实现代码如下：,客户端的实现代码如下：,以上代码的执行结果如下图所示：,,优缺点分析,从以上代码可以看出，虽然这种方式可以解决粘包问题，但这种固定数据大小的传输方式，当数据量比较小时会使用空字符来填充，所以会额外的增加网络传输的负担，因此不是理想的解决方案。,这种解决方案的实现思路是将请求的数据封装为两部分：消息头（发送的数据大小）+消息体（发送的具体数据），它的格式如下图所示：,,此解决方案的实现分为以下 3 部分：,接下来我们一一来实现。,① 消息封装类,消息的封装类中提供了两个方法：一个是将消息转换成消息头 + 消息体的方法，另一个是读取消息头的方法，具体实现代码如下：,② 客户端,客户端中我们添加一组待发送的消息，随机给服务器端发送一个消息，实现代码如下：,③ 服务器端,服务器端使用线程池来处理每个客户端的业务请求，实现代码如下：,以上程序的执行结果如下：,,从上述结果可以看出，消息通讯正常，客户端和服务器端的交互中并没有出现粘包问题。,优缺点分析,此解决方案虽然可以解决粘包问题，但消息的设计和代码的实现复杂度比较高，所以也不是理想的解决方案。,以特殊字符结尾就可以知道流的边界了，它的具体实现是：使用 Java 中自带的 BufferedReader 和 BufferedWriter，也就是带缓冲区的输入字符流和输出字符流，通过写入的时候加上 \n 来结尾，读取的时候使用 readLine 按行来读取数据，这样就知道流的边界了，从而解决了粘包的问题。服务器端实现代码如下：,PS：上述代码使用了线程池来解决多个客户端同时访问服务器端的问题，从而实现了一对多的服务器响应。,客户端的实现代码如下：,以上代码的执行结果如下图所示：,,优缺点分析,以特殊符号作为粘包的解决方案的最大优点是实现简单，但存在一定的局限性，比如当一条消息中间如果出现了结束符就会造成半包的问题，所以如果是复杂的字符串要对内容进行编码和解码处理，这样才能保证结束符的正确性。,粘包和半包问题是数据传输中比较常见的问题，它的解决方案有很多，比较常见的解决方案有：设置固定的数据传输大小、自定义请求协议的封装，在请求头中加入传输数据的长度、使用特殊符号作为结束符等。