TCP无保护消息边界的解决

      我们都知道，TCP协议是面向流的。面向流是指无保护消息边界的，如果发送端连续发送数据，接收端有可能在一次接收动作中会接收两个或者更多的数据包。

      那什么是保护消息边界呢？就是指传输协议把数据当做一条独立的消息在网上传输，接收端只能接收独立的消息。也就是说存在保护消息边界，接收端一次只能接收发送端发出的一个数据包。举个例子来说，连续发送三个数据包，大小分别是1k，2k，4k，这三个数据包都已经到达了接收端的缓冲区中，如果使用UDP协议，不管我们使用多大的接收缓冲区去接收数据，则必须有三次接收动作，才能把所有数据包接受完。而使用TCP协议，只要把接收数据的缓冲区大小设置在7kb以上，就能够一次把所有的数据包接收下来，即只需要有一次接收动作。

      这样问题就来了，由于TCP协议是流传输的，它把数据当作一串数据流，所以他不知道消息的边界，即独立的消息之间是如何被分隔开的。这便会造成消息的混 淆，也就是说不能够保证一个Send方法发出的数据被一个Recive方法读取。在讲解缓冲区的时候，我们已经讲过Recive方法是从系统缓冲区上读取数据的，所以只要数据缓冲区的容量足够大，该方法不单单接收第一个包的数据，可能是所有的数据。

      例如，有两台网络上的计算机，客户机发送的消息是：第一次发送abcde，第二次发送12345，服务器方接收到的可能是abcde12345，即一次性收完；也可能是第一次接收到abc，第二次接收到de123，第三次接收到45.

      针对这个问题，一般有3种解决方案：

      (1)发送固定长度的消息

      (2)把消息的尺寸与消息一块发送

      (3)使用特殊标记来区分消息间隔

     

下面我们主要分析下前两种方法：

1、发送固定长度的消息
     这种方法的好处是它非常容易，而且只要指定好消息的长度，没有遗漏未发的数据，我们重写了一个SendMessage方法。代码如下：

private static int SendMessage(Socket s, byte[] msg)
{
    int offset = 0;
    int size = msg.Length;
    int dataleft = size;

    while (dataleft > 0)
    {
        int sent = s.Send(msg, offset, SocketFlags.None);
        offset += sent;
        dataleft -= sent;
    }

    return offset;
}

      简要分析一下这个函数：形参s是进行通信的套接字，msg即待发送的字节数组。该方法使用while循环检查是否还有数据未发送，尤其当发送一个很庞大的数据包，在不能一次性发完的情况下作用比较明显。特别的，用sent来记录实际发送的数据量，和recv是异曲同工的作用，最后返回发送的实际数据总数。

      有sentMessage函数后，还要根据指定的消息长度来设计一个新的Recive方法。代码如下：

private byte[] ReciveMessage(Socket s, int size)
{
    int offset = 0;
    int recv;
    int dataleft = size;
    byte[] msg = new byte[size];

    while (dataleft > 0)
    {
        //接收消息
        recv = s.Receive(msg, offset, dataleft, 0);
        if (recv == 0)
            break;
        offset += recv;
        dataleft -= recv;
     }

     return msg;
}

     以上这种做法比较适合于消息长度不是很长的情况。

2、消息长度与消息一同发送

     我们可以这样做：通过使用消息的整形数值来表示消息的实际大小，所以要把整形数转换为字节类型。下面是发送变长消息的SendMessage方法。具体代码如下：

private static int SendMessage(Socket s, byte[] msg)
{
    int offset = 0;
    int sent;
    int size = msg.Length;
    int dataleft = size;
    byte[] msgsize = new byte[2];

    //将消息尺寸从整形转换成可以发送的字节型
    msgsize = BitConverter.GetBytes(size);

    //发送消息的长度信息
    sent = s.Send(msgsize);

    while (dataleft > 0)
    {
        sent = s.Send(msg, offset, dataleft, SocketFlags.None);

        //设置偏移量
        offset += sent;
        dataleft -= sent;
    }

    return offset;
}

     下面是接收变长消息的ReciveVarMessage方法。代码如下：

private byte[] ReciveVarMessage(Socket s)
{
    int offset = 0;
    int recv;
    byte[] msgsize = new byte[2];

    //接收2个字节大小的长度信息
    recv = s.Receive(msgsize, 0, 2, 0);

    //将字节数组的消息长度信息转换为整形
    int size = BitConverter.ToInt16(msgsize);
    int dataleft = size;
    byte[] msg = new byte[size];

    while (dataleft > 0)
    {
        //接收数据
        recv = s.Receive(msg, offset, dataleft, 0);
        if (recv == 0)
            break;

        offset += recv;
        dataleft -= recv;
    }

    return msg;
}

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