Qt TCP 分包粘包的解决方法

1. 为什么TCP会有粘包分包半包现象 ?

TCP产生粘包分包现象的原因是多方面的，它既可能由发送方造成，也可能由接收方造成。

• 发送方引起的原因是由TCP协议本身造成的

  TCP为提高传输效率，发送方往往要收集到足够多的数据后才发送一包数据。若连续几次发送的数据都很少，通常TCP会根据优化算法把这些数据合成一包后一次发送出去，这样接收方就收到了粘包数据。这么做优点也很明显，就是为了减少广域网的小分组数目，从而减小网络拥塞的出现。总的来说就是：发送端发送了几次数据，接收端一次性读取了所有数据，造成多次发送一次读取；通常是网络流量优化，把多个小的数据段集满达到一定的数据量，从而减少网络链路中的传输次数。

• 接收方引起的原因是由于接收方用户进程不及时接收数据，从而导致粘包现象。

  因为接收方先把收到的数据放在系统接收缓冲区，用户进程从该缓冲区取数据，若下一包数据到达时前一包数据尚未被用户进程取走，则下一包数据放到系统接收缓冲区时就接到前一包数据之后，而用户进程根据预先设定的缓冲区大小从系统接收缓冲区取数据，这样就一次取到了多包数据。

• 分包或半包是指在出现粘包的时候我们的接收方要进行分包处理。

  分包现象在长连接中都会出现。总的来说就是：发送端发送了数量比较多的数据，接收端读取数据时候数据分批到达，造成一次发送多次读取（在实践中，客户端开启TCP_NODELAY后，服务端仍沾包，所以这里是多次发送一次读取）；通常和网络路由的缓存大小有关系，一个数据段大小超过缓存大小，那么就要拆包发送。

2. 怎么处理粘包分包现象?

tcp粘包、半包的处理方式：

• 一是采用分隔符的方式，采用特殊的分隔符作为一个数据包的结尾,例如:”$$”；

• 二是采用给每个包的特定位置（如包头两个字节）加上数据包的长度信息，另一端收到数据后根据数据包的长度截取特定长度的数据解析。

3. Qt 处理粘包半包的demo

为了简单显示，使用 QList< QByteArray > 来模拟 socket 接受到多次数据的情况，并且一个完整的数据包以“$$”结束，例如：1111$$

#include <QApplication>
#include <QDebug>
int main(int argc, char *argv[])
{
    
    // 模拟粘包半包的数据
    QList<QByteArray> recvMsgs = {
    "1111$$2222$$xxxxx","3333$$444$$yyyy"};
    static QByteArray halfData="0000"; // 上一次遗留的半包数据

    for (int var = 0; var < recvMsgs.size (); ++var) {
    
        auto recvMsg = recvMsgs.at (var);
        // 打包数据
        int idx = 0;
        while (idx != -1) {
    
            // 从idx位置开始查找$$的位置
            int postion = recvMsg.indexOf ("$$",idx); // 解决粘包问题 "1111$$2222$$xxxxx"
            if(postion != -1) {
    
                // 获取$$前的数据,不包括$$
                auto byte = recvMsg.mid(idx, postion - idx);
                if(!halfData.isEmpty ()){
    
                    byte = halfData+byte;
                    halfData.clear ();
                }
                qDebug() << byte;
                postion += 2;
            }
            else{
    
                // 如果有半包现象,则把最后一个"$$"后的数据保存起来,暂时不使用
                if(idx < recvMsg.length ()){
    
                    halfData = recvMsg.mid (idx);
                }
            }
            idx = postion;
        }
        qDebug() << "剩下的半包数据:" << halfData;
    }
}

运行结果：

"00001111"
"2222"
剩下的半包数据: "xxxxx"
"xxxxx3333"
"444"
剩下的半包数据: "yyyy"

参考应用：

[tcp粘包（一） - silyvin - 博客园 (cnblogs.com)]: