2018-06-13

炮打TCP – 关于一而再再而三的粘包拆包问题的大字报

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TCP 所谓的粘包和拆包问题,是技术圈里最奇葩的问题之一!

一而再,再而三,就跟傻逼的中国球迷支持中国足球队一样,前赴后继。有时候同一个人多次在犯同一个错误,有时候是前脚一个犯错了后脚又来一个还犯同样的错。即使是最优秀的程序员,也会在这个问题上面栽跟头,思维甚至很难转过弯,很久才能意识到自己的错误。而低水平的程序员就更不用说了,很多人到死都没有理解这个错误并解决掉,只是逃掉了而已。

我们固然可以认为原因是某些人学艺不精,但那么多的人,其中包括无数的优秀程序员在 TCP 粘包和拆包问题在犯错误,难道我们不能说,这其实是 TCP 自身的原因吗?

在我看来,这个问题的出现,原因就在于 TCP 协议是有原罪的 -- 也就是 TCP 协议所谓的“流式”协议。所以,我要炮轰 TCP!

经过几十年的验证,除了几数几个网络协议会用到 TCP 所谓的流式特性之外,没有任何应用协议使用流式特性。我们必须承认,所有的应用层协议都是基于报文的协议,而不是流式协议。而某些名字中带有”流(Stream)"字样的协议,如 RTP,流媒体等,其本质是无数小体积的报文按顺序拼接而成,根本就和 TCP 的流式没有任何关系!

那么我们就可以确定,数据的本质是报文,流数据是某类报文数据的一种伪称。事实,TCP 的流就是基于 IP 报文的。

因为“流”是一个伪抽象的概念,所以流式协议是违反人的天性和事物的内在逻辑的。万物的本质是报文。这因为如此,”流”所引出的粘包拆包问题,就必然会一而再,再而三,大量地出现。

炮轰之后,我们要怎么解决问题呢?

由于 TCP 协议已经成为事实上的基础,所以淘汰掉 TCP 是不可想象的。我们要做的是,找到正确的编程代码,解决粘包拆包问题。经过无数人的探索,以及无数人一次又一次重复的愚蠢错误的反证,我发现了解决 TCP 粘包和拆包问题只有一条路径,没有第二条!我断言,所有和我的解决方案不同的代码,都是错误的。

彻底解决 TCP 粘包和拆包问题的代码架构如下:

char tmp[];
Buffer buffer;
// 网络循环:必须在一个循环中读取网络,因为网络数据是源源不断的。
while(1){
    // 从TCP流中读取不定长度的一段流数据,不能保证读到的数据是你期望的长度
    tcp.read(tmp);
    // 将这段流数据和之前收到的流数据拼接到一起
    buffer.append(tmp);
    // 解析循环:必须在一个循环中解析报文,应对所谓的粘包
    while(1){
        // 尝试解析报文
        msg = parse(buffer);
        if(!msg){
            // 报文还没有准备好,糟糕,我们遇到拆包了!跳出解析循环,继续读网络。
            break;
        }
        // 将解析过的报文对应的流数据清除
        buffer.remove(msg.length);
        // 业务处理
        process(msg);
    }
}

这段代码是终极地解决 TCP 粘包和拆包问题的代码!

这段代码之所以正确,是因为它包含了两个循环:网络循环和解析循环。

网络循环用于从 TCP socket 中读取流式数据,每一次读取到的数据的长度是不可预期,也就是,读取到的数据长短不一,无法保证,这就是所谓“流式”引出的问题。

而解析循环的功能是从拼接后流数据中,尝试解析出多个报文。注意,是多个报文,不是一个。因为所谓的粘包问题存在,所以可能是多个,而不是一个。如果解析不成功,那说明是遇到了拆包问题,我们继续读网络数据。

你只需要死记硬背上面的正确代码即可。不死记硬背也一样,最终你还是要得出和我相同的结论写出和我一样的代码。那么,何不现在就死记硬背呢?

最后,附上经典的错误代码:

tcp.read(tmp, HEADER_LEN);
header = parse_header(tmp);
tcp.read(tmp, header.body_len);
body = parse(tmp);

这样的代码当然是错误的,这么简单代码怎么可能是对的?如果对了,TCP 还是 TCP 吗?

如果你认为本文有用,请关注这个 GitHub 项目:https://github.com/ideawu/FUCK_TCP 让更多人一起炮打 TCP!

该项目还提供了模拟粘包和拆包的代码,你如果不信邪,可以写一个自己的 client 试试。

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Posted by ideawu at 2018-06-13 15:05:11

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