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C#下利用封包、拆包原理解决Socket粘包、半包问题(新手篇)

C#下利用封包、拆包原理解决Socket粘包、半包问题(新手篇)

作者: 某人在 | 来源:发表于2018-10-09 11:15 被阅读17次

    介于网络上充斥着大量的含糊其辞的Socket初级教程,扰乱着新手的学习方向,我来扼要的教一下新手应该怎么合理的处理Socket这个玩意儿。

    一般来说,教你C#下Socket编程的老师,很少会教你如何解决Socket粘包、半包问题。

    更甚至,某些师德有问题的老师,根本就没跟你说过Socket的粘包、半包问题是什么玩意儿。

    直到有一天,你的Socket程序在传输信息时出现了你预期之外的结果(多于的信息、不完整的信息、乱码、Bug等等)。

    任你喊了一万遍“我擦”,依旧是不知道问题出在哪儿!

    好了,不说废话了,进入正题,包教包会,学不会,送路费。

    如果你读到这篇文章了,想必你已经遇到了以上问题,情况再理想一点儿,其实你在原理上已经知道怎么解决这个问题了,只是不知道怎么动手。

    那么,首先,你需要新建一个【消息协议类】,这个类我们暂定由5大属性组成,分别是:

    【(①=1个byte)(②=1个byte])(③=1个int)(④=1个byte[])(⑤=1个byte[])】

    解释一下这个【消息协议类】:

    (①=1个byte):这个属性占1个字节,可以放一个0到254的整数,我称作1号标志;

    (②=1个byte):这个属性占1个字节,可以放一个0到254的整数,我称作2号标志。那么1号标志和2号标志就有多达255×255个组合,我们用它来自定义这个消息的标志,比如,0-0表示登录请求消息,1-1表示物理攻击,1-2表示魔法攻击,3-3表示坐标移动;

    (③=1个int):这个属性占4个字节,可以放一个0到2147483647的整数,它表示(④=1个byte[])的长度;

    (④=1个byte[]):这个属性存着你要发送的全部消息体字节,所以,你的消息体需要被转化为字节数组才可存放进去;

    (⑤=1个byte[]):这个属性存着【多余的消息体字节】。那么问题来了,什么是【多余的消息体字节】?休息一下继续往下看。

    再解释一下这个【消息协议类】具体怎么用。

    1,【消息发送方】先定义【消息协议类】①②属性,也就是随便写2个数;

    2,【消息发送方】再将消息“装入”【消息协议类】的④属性,那么③属性就有了;

    3,【消息发送方】将封装好的【消息协议类】转为byte[],发送给【消息接收方】,我们把这道工序称作【封包】;

    4,【消息接收方】接收到【消息发送方】发来的byte[]时,先判断这个byte[]长度是否大于6,即是否大于①属性+②属性+③属性的长度和,如果byte[]长度小于6,【消息接收方】就循环继续接收;

    5,【消息接收方】接收到【消息发送方】发来的byte[]长度大于等于6了!!则将byte[]还原为【消息协议类】,为了区别,我们暂时把它为【新消息协议类】;

    6,循环判断【消息发送方】发来的byte[]长度减去6之后的值是否大于等于【新消息协议类】的③的值。这个可以理解为byte[]是否为一个完整的【消息协议类】,如果是就把【新消息协议类】的④属性拆出来,就得到了一个刚刚好完整的消息,不多也不少。那么,我们就把这道工序称作【拆包】;

    7,相信你已经反应过来⑤这个【多余的消息体字节】是干嘛用的了。上一步当中,如果byte[]信息刚好是一个完整长度自然用不到⑤了,但是在网络传输中byte[]自然不会永远那么刚好了,所以当byte[]长度大于一个完整消息时,就把多于的byte放入⑤当中,和下次新接收的byte[]组合在一起,再次进行这样的循环,保证数据的完整性和独立性。

    8,好了,以上过程就是利用封包、拆包原理解决Socket粘包、半包问题,接下来你可以在发送方以非常频繁的发送频率来发送,接收方依然会规规矩矩完完整整的以正确的姿势来接收消息了。最下面是要点代码,相信聪明的你一定学会了,如果还没学会,可以加我QQ:119945778,包教包会,不然我还得送路费不是...

    下面是源码时间:

      1///<summary>  2/// 【消息协议】=【协议一级标志】+【协议二级标志】+【实际消息长度】+【实际消息内容】+【多于消息内容】  3///</summary>  4publicclass MessageXieYi  5    {  6#region自定义  7#region协议一级标志,值 = (0 至 254 )  8privatebyte xieYiFirstFlag;  9///<summary> 10/// 协议类别,值 = ( 0 直 254 ) 11///</summary> 12publicbyte XieYiFirstFlag 13        { 14get{return xieYiFirstFlag; } 15set{ xieYiFirstFlag = value; } 16        } 17#endregion 18 19#region协议二级标志,值 = (0 至 254 ) 20privatebyte xieYiSecondFlag; 21///<summary> 22/// 协议二级标志,值 = (0 至 254 ) 23///</summary> 24publicbyte XieYiSecondFlag 25        { 26get{return xieYiSecondFlag; } 27set{ xieYiSecondFlag = value; } 28        } 29#endregion 30 31#region实际消息长度 32privateint messageContentLength; 33///<summary> 34/// 实际消息长度 35///</summary> 36publicint MessageContentLength 37        { 38get{return messageContentLength; } 39set{ messageContentLength = value; } 40        } 41#endregion 42 43#region实际消息内容 44privatebyte[] messageContent =newbyte[] { }; 45///<summary> 46/// 实际消息内容 47///</summary> 48publicbyte[] MessageContent 49        { 50get{return messageContent; } 51set{ messageContent = value; } 52        } 53#endregion 54 55#region多余的Bytes 56privatebyte[] duoYvBytes; 57///<summary> 58/// 多余的Bytes 59///</summary> 60publicbyte[] DuoYvBytes 61        { 62get{return duoYvBytes; } 63set{ duoYvBytes = value; } 64        } 65 66#endregion 67#endregion 68 69#region构造函数两个 70public MessageXieYi() 71        { 72// 73        } 74 75publicMessageXieYi(byte_xieYiFirstFlage,byte_xieYiSecondFlage,byte[] _messageContent) 76        { 77xieYiFirstFlag = _xieYiFirstFlage; 78xieYiFirstFlag = _xieYiSecondFlage; 79messageContentLength = _messageContent.Length; 80messageContent = _messageContent; 81        } 82#endregion 83 84#regionMessageXieYi 转换为 byte[] 85///<summary> 86/// MessageXieYi 转换为 byte[] 87///</summary> 88///<returns></returns> 89publicbyte[] ToBytes() 90        { 91byte[] _bytes;//自定义字节数组,用以装载消息协议 92 93using(MemoryStream memoryStream =newMemoryStream())//创建内存流 94            { 95BinaryWriter binaryWriter =newBinaryWriter(memoryStream);//以二进制写入器往这个流里写内容 96 97binaryWriter.Write(xieYiFirstFlag);//写入协议一级标志,占1个字节 98binaryWriter.Write(xieYiSecondFlag);//写入协议二级标志,占1个字节 99binaryWriter.Write(messageContentLength);//写入实际消息长度,占4个字节100101if(messageContentLength >0)102                {103binaryWriter.Write(messageContent);//写入实际消息内容104                }105106_bytes = memoryStream.ToArray();//将流内容写入自定义字节数组107108binaryWriter.Close();//关闭写入器释放资源109            }110111return_bytes;//返回填充好消息协议对象的自定义字节数组112        }113#endregion114115#regionbyte[] 转换为 MessageXieYi116///<summary>117/// byte[] 转换为 MessageXieYi118///</summary>119///<param name="buffer">字节数组缓冲器。</param>120///<returns></returns>121publicstaticMessageXieYi FromBytes(byte[] buffer)122        {123intbufferLength = buffer.Length;124125MessageXieYi messageXieYi =new MessageXieYi();126127using(MemoryStream memoryStream =newMemoryStream(buffer))//将字节数组填充至内存流128            {129BinaryReader binaryReader =newBinaryReader(memoryStream);//以二进制读取器读取该流内容130131messageXieYi.xieYiFirstFlag = binaryReader.ReadByte();//读取协议一级标志,读1个字节132messageXieYi.xieYiSecondFlag = binaryReader.ReadByte();//读取协议二级标志,读1个字节133messageXieYi.messageContentLength = binaryReader.ReadInt32();//读取实际消息长度,读4个字节                134135//如果【进来的Bytes长度】大于【一个完整的MessageXieYi长度】136if((bufferLength - 6) >messageXieYi.messageContentLength)137                {138messageXieYi.messageContent = binaryReader.ReadBytes(messageXieYi.messageContentLength);//读取实际消息内容,从第7个字节开始读139messageXieYi.duoYvBytes = binaryReader.ReadBytes(bufferLength -6- messageXieYi.messageContentLength);140                }141142//如果【进来的Bytes长度】等于【一个完整的MessageXieYi长度】143if((bufferLength - 6) ==messageXieYi.messageContentLength)144                {145messageXieYi.messageContent = binaryReader.ReadBytes(messageXieYi.messageContentLength);//读取实际消息内容,从第7个字节开始读146                }147148binaryReader.Close();//关闭二进制读取器,是否资源149            }150151returnmessageXieYi;//返回消息协议对象152        }153#endregion154}

    1///<summary> 2/// 按照先后顺序合并字节数组类 3///</summary> 4publicclass CombineBytes 5    { 6///<summary> 7/// 按照先后顺序合并字节数组,并返回合并后的字节数组。 8///</summary> 9///<param name="firstBytes">第一个字节数组</param>10///<param name="firstIndex">第一个字节数组的开始截取索引</param>11///<param name="firstLength">第一个字节数组的截取长度</param>12///<param name="secondBytes">第二个字节数组</param>13///<param name="secondIndex">第二个字节数组的开始截取索引</param>14///<param name="secondLength">第二个字节数组的截取长度</param>15///<returns></returns>16publicstaticbyte[] ToArray(byte[] firstBytes,intfirstIndex,intfirstLength,byte[] secondBytes,intsecondIndex,int secondLength)17        {18using(MemoryStream ms =new MemoryStream())19            {20BinaryWriter bw =new BinaryWriter(ms);21                bw.Write(firstBytes, firstIndex, firstLength);22                bw.Write(secondBytes, secondIndex, secondLength);2324                bw.Close();25                bw.Dispose();2627return ms.ToArray();28            }29        }30}

    1byte[] msgBytes = Encoding.Unicode.GetBytes("要发送的消息");2MessageXieYi msgXY =newMessageXieYi(0,0, msgBytes);3networkStream.Write(msgXY.ToBytes(),0, msgXY.ToBytes().Length);

    1#region线程执行体,接收消息 2///<summary> 3/// 线程执行体,接收消息 4///</summary> 5///<param name="obj">传递给线程执行体的用户名,用以与用户通信</param> 6privatevoidThreadReceive(object obj) 7        { 8//通过用户名找出已经保存在哈希表里的Socket 9Socket savedSocket = hashtable_UserNameToSocket[obj]as Socket;1011MessageXieYi msgXY =new MessageXieYi();1213byte[] buffer =newbyte[64];//定义一个大小为64的缓冲区14//byte[] receivedBytes = new byte[] { };15byte[] newBuffer =newbyte[] { };//大小可变的缓存器1617int receivedLength;18intavailableLength;//没什么实际意义,就是为了方便理解Socket传输机制1920while(true)21            {22try23                {24buffer =newbyte[64];2526for(inti =0; i <10; i++)27                    {28availableLength = savedSocket.Available;2930Console.WriteLine("【循环判断有多少可读Bytes】savedSocket.Available["+ i +"]="+ availableLength);//没实际意义,就是来个直观感受Socket的原理31                    }3233Console.WriteLine("【可变缓存器大小】newBuffer.Length="+ newBuffer.Length);3435receivedLength = savedSocket.Receive(buffer);3637Console.WriteLine("【接收到数据】buffer.Length="+ receivedLength);3839newBuffer = CombineBytes.ToArray(newBuffer,0, newBuffer.Length, buffer,0, receivedLength);4041Console.WriteLine("【将接收到的数据追加在newBuffer后】newBuffer.Length="+ newBuffer.Length);4243if(newBuffer.Length <6)44                    {45Console.WriteLine("newBuffer.Length="+ newBuffer.Length +"< 6 \t -> \t continue");46continue;47                    }48else//newBuffer.Length >= 649                    {50//取msgXY包头部分51msgXY = MessageXieYi.FromBytes(newBuffer);52intfirstFlag = msgXY.XieYiFirstFlag;53intsecondFlag = msgXY.XieYiSecondFlag;54intmsgContentLength = msgXY.MessageContentLength;555657//判断去掉msgXY包头剩下的长度是否达到可以取包实质内容58while((newBuffer.Length -6) >= msgContentLength)59                        {60Console.WriteLine("【newBuffer去掉包头的长度="+ (newBuffer.Length -6) +"】>=【"+"包实质内容长度="+ msgContentLength +"】");61msgXY =null;62msgXY = MessageXieYi.FromBytes(newBuffer);63Console.WriteLine("\n【拆包】="+ Encoding.Unicode.GetString(msgXY.MessageContent) +"\n");6465newBuffer = msgXY.DuoYvBytes;66Console.WriteLine("【剩余的newBuffer】newBuffer.Length="+ newBuffer.Length);6768if(newBuffer.Length >=6)69                            {70msgXY = MessageXieYi.FromBytes(newBuffer);71firstFlag = msgXY.XieYiFirstFlag;72secondFlag = msgXY.XieYiSecondFlag;73msgContentLength = msgXY.MessageContentLength;74continue;75                            }76else77                            {78break;79                            }80                        }81                    }8283availableLength = savedSocket.Available;84Console.WriteLine("savedSocket.Available="+ availableLength +"\n\n\n\n");8586continue;87                }88catch89                {90//异常处理91                }92            }93        }94#endregion

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