C#中TCP粘包问题的解决方法

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）

int headsize = 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>
  /// <param name="connid">每个客户的会话id</param>
  /// <param name="bytes">缓冲区数据</param>
  /// <returns></returns>
  private handleresult onreceive(intptr connid, byte[] bytes) 
  {
   //bytes 为系统缓冲区数据
   //bytesread为系统缓冲区长度
   int bytesread = 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
    int haveread = 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)
    int totallen = 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 = new byte[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 = new byte[headsize];
     buffer.blockcopy(surplusbuffer, haveread, headbyte, 0, headsize);//从缓冲区里读取包头的字节
     int bodysize = 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 = new byte[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
      string strc = 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
      }
     }
    }
   }
   return handleresult.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

最新的代码

//线程安全的字典
  concurrentdictionary<intptr, byte[]> dic = new concurrentdictionary<intptr, byte[]>();
  int headsize = 4;//包头长度 固定4
  /// <summary>
  /// 接收客户端发来的数据
  /// </summary>
  /// <param name="connid">每个客户的会话id</param>
  /// <param name="bytes">缓冲区数据</param>
  /// <returns></returns>
  private handleresult onreceive(intptr connid, byte[] bytes) 
  {
   //bytes 为系统缓冲区数据
   //bytesread为系统缓冲区长度
   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
    int haveread = 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)
    int totallen = 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 = new byte[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 = new byte[headsize];
     buffer.blockcopy(surplusbuffer, haveread, headbyte, 0, headsize);//从缓冲区里读取包头的字节
     int bodysize = 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 = new byte[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
      string strc = 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, out xbtye);
       surplusbuffer = null;//设置空 回到原始状态
       totallen = 0;//清0
      }
     }
    }
   }
   return handleresult.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。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。