——by Everfades
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希望大家能从这篇笔记中取得一些收获！
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一.什么是TCP？
在研究TCP粘包之前，我们先来看看什么是TCP：TCP全称Transmission Control Protocol，也叫传输控制协议，一般和IP组合成TCP/IP网络核心，其在网络通信中起到了不可或缺的作用。一般来说TCP的流程如下：
1.三次握手(建立连接)
- 客户端 -> 服务端：SYN（请求连接）
- 服务端 -> 客户端：SYN + ACK（同意+确认）
- 客户端 -> 服务端：ACK（准备就绪）
2.四次挥手（断开连接）
- 客户端发出FIN，表示不再发出数据
- 服务端回复ACK，表示已经收到关闭请求
- 服务端发出FIN，表示我方的数据已经发完，可以关闭
- 客户端回复ACK，表示确认断开
通过三次握手四次挥手，TCP保证了数据不丢包，不错乱，不重复。
二.什么是TCP粘包、拆包？
TCP的数据收发采取的是字节流协议，既然是流协议，为什么还会有包的概念呢？其实这个所谓的TCP粘包，是体现在服务端的”粘包”。而粘包又分为发送粘包和接收粘包，前者是指发送方缓冲区数据攒多帧一次性发出，导致多个逻辑包拼成一块；而后者是指接收缓冲区积攒多条数据，一次读取拿到多个数据包。
无论是哪种粘包，最后都会导致在recv的时候一次性拿到多条数据，无法分清边界。
拆包和粘包恰恰相反，拆包是把一份完整的单个业务数据包，拆成多段分次收到，一次 recv 只拿到部分片段。
三.为什么会出现粘包、拆包的情况？
出现粘包的核心原因就是TCP 是面向字节流的协议，协议层本身不携带应用消息边界，操作系统只负责收发连续字节流，无法区分应用层一条消息的起止位置。
举个例子，发送方发送了两条消息：
send("Hello")
send("World") 但是TCP只看到了连续字节流：
HelloWorld 显然，接收方一次 recv() 到多少字节，并不等于发送方一次 send() 发了多少字节。
实际触发粘包分为两类场景：
- 发送侧合并粘包：
①开启 Nagle 算法时系统主动缓存小包、等待合并发送；
②短时间多次发送少量数据，发送缓冲区尚有富余，内核将多段应用数据缓存后封装为单个 TCP 报文发送；
- 接收侧合并粘包：
对端一个 TCP 报文携带多条应用数据存入本机接收缓冲区，应用单次recv读取缓冲区全部数据，一次性拿到多条业务消息，形成粘包。
Nagle 算法、发送缓冲区攒包、接收缓冲区批量读数据，都只是粘包的常见诱因，而非本质原因。
拆包的原因也类似：其本质原因是 TCP 是字节流协议，加上 MSS/MTU、缓冲区、窗口控制、拥塞控制和接收方读取大小等因素，导致一条应用层消息可能被分成多次接收。其中，一般MTU是路由器的最大传输单元，来定义一个数据包的大小，当数据包大小超过MTU限制的时候，会按MTU分成几个包，对于家庭和办公路由器，MTU的默认大小一般为1500字节。
四.如何解决TCP粘包拆包问题？
一般有三种解决办法：定长分割法，分隔符法，长度字段法。
1.定长分割法：
顾名思义，定长分割法就是在接收消息的时候按照固定的长度接收消息，不足的部分会补空格或其他填充字符，这样无论数据包被如何分割，接受放都能够按照固定的长度来解析，我们常见的FTP(File Transfer Protocol)就是采用这种方案（FTP的底层传输一般也是基于TCP的）。
优点：解析稳定，不容易出问题。
缺点：浪费空间，效率较低。
2.分隔符法
第二种就是采用分隔符，我们会定义一个特殊的分隔符，每发出一条消息，就在消息末尾添加这个分隔符，接收方通过寻找这个分隔符来确定消息的开始和结束。
在电子邮件传输协议SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)中就是采用的这个方案，它采用连续的两个换行＋回车表示邮件的结束。
优点：泛用性强。
缺点：分隔符选择不当，在消息中出现会导致意外分隔。
3.长度字段法
这种是目前业界最主流，最标准的做法，其在消息头加一个字段来存储消息的长度，接收方在收到消息时，会首先读取这个长度，再根据这个长度读取对应长度的数据，这种方式最流行的实现方式是TLV(Type-Length-Value)。
当接收方读取到Type时，说明一个新的协议数据包开始了(类似于Java class中的开始字符JAVA BABE)。Length字段存储了数据包的长度，接收方只要按照这个长度读取后续的字符即可，读取完就会获得一个完整的包，还没接受够那就继续等，直到接受足够长度的数据为止。Value就是数据内容。
