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[ASP.net教程]C#下利用封包、拆包原理解决Socket粘包、半包问题(新手篇)


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> 4   public class MessageXieYi 5   { 6     #region 自定义 7     #region 协议一级标志,值 = (0 至 254 ) 8     private byte xieYiFirstFlag; 9     /// <summary> 10     /// 协议类别,值 = ( 0 直 254 ) 11     /// </summary> 12     public byte XieYiFirstFlag 13     { 14       get { return xieYiFirstFlag; } 15       set { xieYiFirstFlag = value; } 16     } 17     #endregion 18  19     #region 协议二级标志,值 = (0 至 254 ) 20     private byte xieYiSecondFlag; 21     /// <summary> 22     /// 协议二级标志,值 = (0 至 254 ) 23     /// </summary> 24     public byte XieYiSecondFlag 25     { 26       get { return xieYiSecondFlag; } 27       set { xieYiSecondFlag = value; } 28     } 29     #endregion 30  31     #region 实际消息长度 32     private int messageContentLength; 33     /// <summary> 34     /// 实际消息长度 35     /// </summary> 36     public int MessageContentLength 37     { 38       get { return messageContentLength; } 39       set { messageContentLength = value; } 40     } 41     #endregion 42  43     #region 实际消息内容 44     private byte[] messageContent = new byte[] { }; 45     /// <summary> 46     /// 实际消息内容 47     /// </summary> 48     public byte[] MessageContent 49     { 50       get { return messageContent; } 51       set { messageContent = value; } 52     } 53     #endregion 54  55     #region 多余的Bytes 56     private byte[] duoYvBytes; 57     /// <summary> 58     /// 多余的Bytes 59     /// </summary> 60     public byte[] DuoYvBytes 61     { 62       get { return duoYvBytes; } 63       set { duoYvBytes = value; } 64     } 65  66     #endregion 67     #endregion 68  69     #region 构造函数两个 70     public MessageXieYi() 71     { 72       // 73     } 74  75     public MessageXieYi(byte _xieYiFirstFlage, byte _xieYiSecondFlage, byte[] _messageContent) 76     { 77       xieYiFirstFlag = _xieYiFirstFlage; 78       xieYiFirstFlag = _xieYiSecondFlage; 79       messageContentLength = _messageContent.Length; 80       messageContent = _messageContent; 81     } 82     #endregion 83  84     #region MessageXieYi 转换为 byte[] 85     /// <summary> 86     /// MessageXieYi 转换为 byte[] 87     /// </summary> 88     /// <returns></returns> 89     public byte[] ToBytes() 90     { 91       byte[] _bytes; //自定义字节数组,用以装载消息协议 92  93       using (MemoryStream memoryStream = new MemoryStream()) //创建内存流 94       { 95         BinaryWriter binaryWriter = new BinaryWriter(memoryStream); //以二进制写入器往这个流里写内容 96  97         binaryWriter.Write(xieYiFirstFlag); //写入协议一级标志,占1个字节 98         binaryWriter.Write(xieYiSecondFlag); //写入协议二级标志,占1个字节 99         binaryWriter.Write(messageContentLength); //写入实际消息长度,占4个字节100 101         if (messageContentLength > 0)102         {103           binaryWriter.Write(messageContent); //写入实际消息内容104         }105 106         _bytes = memoryStream.ToArray(); //将流内容写入自定义字节数组107 108         binaryWriter.Close(); //关闭写入器释放资源109       }110 111       return _bytes; //返回填充好消息协议对象的自定义字节数组112     }113     #endregion114 115     #region byte[] 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>121     public static MessageXieYi FromBytes(byte[] buffer)122     {123       int bufferLength = buffer.Length;124 125       MessageXieYi messageXieYi = new MessageXieYi();126 127       using (MemoryStream memoryStream = new MemoryStream(buffer)) //将字节数组填充至内存流128       {129         BinaryReader binaryReader = new BinaryReader(memoryStream); //以二进制读取器读取该流内容130 131         messageXieYi.xieYiFirstFlag = binaryReader.ReadByte(); //读取协议一级标志,读1个字节132         messageXieYi.xieYiSecondFlag = binaryReader.ReadByte(); //读取协议二级标志,读1个字节133         messageXieYi.messageContentLength = binaryReader.ReadInt32(); //读取实际消息长度,读4个字节        134 135         //如果【进来的Bytes长度】大于【一个完整的MessageXieYi长度】136         if (bufferLength > (1 + 1 + messageXieYi.messageContentLength))137         {138           messageXieYi.messageContent = binaryReader.ReadBytes(messageXieYi.messageContentLength); //读取实际消息内容,从第7个字节开始读139           messageXieYi.duoYvBytes = binaryReader.ReadBytes(bufferLength - (1 + 1 + messageXieYi.messageContentLength));140         }141 142         //如果【进来的Bytes长度】等于【一个完整的MessageXieYi长度】143         if (bufferLength == (1 + 1 + messageXieYi.messageContentLength))144         {145           messageXieYi.messageContent = binaryReader.ReadBytes(messageXieYi.messageContentLength); //读取实际消息内容,从第7个字节开始读146         }147 148         binaryReader.Close(); //关闭二进制读取器,是否资源149       }150 151       return messageXieYi; //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> 4   public class 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>16     public static byte[] ToArray(byte[] firstBytes, int firstIndex, int firstLength, byte[] secondBytes, int secondIndex, int secondLength)17     {18       using (MemoryStream ms = new MemoryStream())19       {20         BinaryWriter bw = new BinaryWriter(ms);21         bw.Write(firstBytes, firstIndex, firstLength);22         bw.Write(secondBytes, secondIndex, secondLength);23 24         bw.Close();25         bw.Dispose();26 27         return ms.ToArray();28       }29     }30   }

1 byte[] msgBytes = Encoding.Unicode.GetBytes("要发送的消息");2 MessageXieYi msgXY = new MessageXieYi(0, 0, msgBytes);3 networkStream.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> 6     private void ThreadReceive(object obj) 7     { 8       //通过用户名找出已经保存在哈希表里的Socket 9       Socket savedSocket = hashtable_UserNameToSocket[obj] as Socket;10 11       MessageXieYi msgXY = new MessageXieYi();12 13       byte[] buffer = new byte[64];//定义一个大小为64的缓冲区14       //byte[] receivedBytes = new byte[] { };15       byte[] newBuffer = new byte[] { };//大小可变的缓存器16 17       int receivedLength;18       int availableLength;//没什么实际意义,就是为了方便理解Socket传输机制19 20       while (true)21       {22         try23         {24           buffer = new byte[64];25 26           for (int i = 0; i < 10; i++)27           {28             availableLength = savedSocket.Available;29 30             Console.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           }32 33           Console.WriteLine("【可变缓存器大小】newBuffer.Length=" + newBuffer.Length);34 35           receivedLength = savedSocket.Receive(buffer);36 37           Console.WriteLine("【接收到数据】buffer.Length=" + receivedLength);38 39           newBuffer = CombineBytes.ToArray(newBuffer, 0, newBuffer.Length, buffer, 0, receivedLength);40 41           Console.WriteLine("【将接收到的数据追加在newBuffer后】newBuffer.Length=" + newBuffer.Length);42 43           if (newBuffer.Length < 6)44           {45             Console.WriteLine("newBuffer.Length=" + newBuffer.Length + "< 6 \t -> \t continue");46             continue;47           }48           else //newBuffer.Length >= 649           {50             //取msgXY包头部分51             msgXY = MessageXieYi.FromBytes(newBuffer);52             int firstFlag = msgXY.XieYiFirstFlag;53             int secondFlag = msgXY.XieYiSecondFlag;54             int msgContentLength = msgXY.MessageContentLength;55 56 57             //判断去掉msgXY包头剩下的长度是否达到可以取包实质内容58             while ((newBuffer.Length - 6) >= msgContentLength)59             {60               Console.WriteLine("【newBuffer去掉包头的长度=" + (newBuffer.Length - 6) + "】>=【" + "包实质内容长度=" + msgContentLength + "】");61               msgXY = null;62               msgXY = MessageXieYi.FromBytes(newBuffer);63               Console.WriteLine("\n【拆包】=" + Encoding.Unicode.GetString(msgXY.MessageContent) + "\n");64 65               newBuffer = msgXY.DuoYvBytes;66               Console.WriteLine("【剩余的newBuffer】newBuffer.Length=" + newBuffer.Length);67 68               if (newBuffer.Length >= 6)69               {70                 msgXY = MessageXieYi.FromBytes(newBuffer);71                 firstFlag = msgXY.XieYiFirstFlag;72                 secondFlag = msgXY.XieYiSecondFlag;73                 msgContentLength = msgXY.MessageContentLength;74                 continue;75               }76               else77               {78                 break;79               }80             }81           }82 83           availableLength = savedSocket.Available;84           Console.WriteLine("savedSocket.Available=" + availableLength + "\n\n\n\n");85 86           continue;87         }88         catch89         {90           //异常处理91         }92       }93     }94     #endregion