TCP 粘包？粘包警察是什么梗？

发布时间：2025-11-05 09:41:45 来源：创站工坊 作者：系统运维

​本文围绕 TCP​ 协议展开，包粘包先来回顾下 TCP 协议的包粘包特点：

虽然应用程序和 TCP​ 的包粘包交互是一次一个数据块（大小不等），但 TCP​ 把应用程序交下来的包粘包数据看成仅仅是一连串的无结构的字节流。

粘包警察由来？粘包由来？

粘包警察 ，服务器租用一词首次看到是在 v2​。粘包警察认为 “粘包” 这词侮辱了 TCP​，在 TCP​ 下讨论 “粘包” 是伪命题。相反，粘包学家认为 “粘包” 就是 TCP​ 问题。遂粘包警察频频现身『TCP​粘包』帖子下，试图改正这偏见，提醒各位： TCP 是面向字节流的。

粘包由来小故事：

据说以前有一群基础不扎实的程序员经常使用 VC​ 写各种 Windows​ 客户端程序，喜欢使用 UDP​ 编程（VC​ 的 UDP​ 编程，代码简单，收发逻辑简单明）。 因为通讯应用的复杂性以及需求需要，他们尝试将多条数据放在一个 UDP​ 数据包里进行发送，遂碰到『粘包问题』。同时他们开始接触并使用 TCP​，惯性思维套用之前 UDP​ 编程方式来使用 TCP​，非常容易遇到所谓的 『粘包问题』。随着硬件升级，多物理核的 CPU 普及，多线程与并行编程开始流程，对程序员基本功提出更高的要求，高防服务器这群人仍在并行程序使用串行思维进行编程，必定遇到『粘包问题』。 于是这群人把这个问题总结出来，称之为 『粘包问题』。

什么是粘包/拆包？

所谓粘包： 就是几个数据包粘在一起了，如果要处理得先拆包。

所谓拆包： 就是收到一批数据包碎片，要把这些碎片粘起来才能合成一个完整的数据包。

举个栗子：客户端发送数据给服务端，可能会出现以下五种情况：

小结： 由于拆包/粘包问题的存在，如何识别一个完整的数据包就成了问题？难点在于如何定义一个数据包的边界。

为什么会有人说 TCP 粘包？

先来看下应用程序使用 TCP​ 套接字的流程： 对应 TCP/IP 4层协议：

这里解释下 MSS​ 和 MTU：

MTU​ 和 MSS​ 一般的计算关系为：MSS​ = MTU​ - IP​ 首部 - TCP首部。

『粘包学家』认为 TCP 粘包/拆包发生原因有三：

说白了，『粘包学家』认为我怎么给你的，你就该怎么还给我。

『粘包警察』认为这根本不是 TCP 的锅：

说白了，『粘包警察』认为怎么解析数据是你应用层的问题，TCP 只管传输并提供可靠的交付服务。

Nagle​ 算法于 1984 年被福特航空和通信公司定义为 TCP/IP​ 拥塞控制方法，这使福特经营的最早的专用 TCP/IP 网络减少拥塞控制，从那以后这一方法得到了广泛应用。

优势：为了尽可能发送大块数据，避免网络中充斥着许多小数据块。

如果每次需要发送的数据只有 1 字节，加上 20 个字节的 IP​首部 和 20 个字节的 TCP首部，每次发送的数据包大小为 41 字节，但是只有 1 字节是有效信息，这就造成了非常大的浪费。

Nagle​ 算法的规则（可参考tcp_output.c​ 文件里 tcp_nagle_check 函数注释）：

Linux​ 在默认情况下是开启 Nagle 算法的，在大量小数据包的场景下可以有效地降低网络开销。

Tips:​ 还有一个延迟 ACK（Delay ACK​），TCP​ 何时发送 ACK 有如下规定：

先来回顾下 UDP 的特点：

发送方 UDP​ 对应用层交下来的报文，在添加首部后就向下交付给 IP​ 层，既不合并，也不拆分，而是保留这些报文的边界; 接收方 UDP​ 对 IP​ 层交上来 UDP​ 用户数据报，在去除首部后就原封不动地交付给上层应用进程，一次交付一个完整的报文。因此报文不可分割，是 UDP​ 数据报处理的最小单位。

再看 UDP 数据报格式：

可知一个 UDP​ 数据报可携带最大用户数据长度为：2^16 - 8 = 65535 - 8 = 65527 (B)

小结下 UDP 为什么不分段？

当 DNS​ 查询超过 512字节 时，协议的 TC​ 标志出现删除标志，这时则使用 TCP​ 发送。通常传统的 UDP​ 报文一般不会大于512字节。

拆包/粘包解决方案

由上文可知我们需要一种定义来数据包的边界，这也是解决拆包/粘包的唯一方法：定义应用层的通信协议。

主流协议解决方案有：

Netty 对三种常用封帧方式的支持：

方式

解码

编码

固定长度

​​FixedLengthFrameDecoder​​

简单

分隔符

​​DelimiterBasedFrameDecoder​​

简单

固定长度字段存内容长度

​​LengthFieldBasedFrameDecoder​​

​​LengthFieldPrepender​​

Netty​ 中提供了类 FixedLengthFrameDecoder：

每个数据报文都需要一个固定的长度。当接收方累计读取到固定长度的报文后，就认为已经获得一个完整的消息。当发送方的数据小于固定长度时，则需要空位补齐。# 举个栗子：假定固定消息长度是 3字节，当你收到如下报文：

+---+----+------+----+

| A | BC | DEFG | HI |

+---+----+------+----+

# 将它们解码成以下 3个固定长度的数据包：

+-----+-----+-----+

| ABC | DEF | GHI |

项目地址：对应代码：

ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();

b.group(bossGroup, workerGroup)

.channel(NioServerSocketChannel.class)

.childHandler(new ChannelInitializer() {

@Override

public void initChannel(SocketChannel ch) {

ch.pipeline().addLast(new FixedLengthFrameDecoder(3));

//... ...

}

通过 telnet​ 去访问：telnet localhost 8088

优缺点：

既然接收方无法区分消息的边界，那么可以在每次发送报文的尾部加上特定分隔符，接收方就可以根据特殊分隔符进行消息拆分。

DelimiterBasedFrameDecoder 自动完成以分隔符做结束标志的消息的解码：

# 举个栗子：以下报文根据特定分隔符 `\n` 按行解析

+--------------+

| ABC\nDEF\r\n |

+--------------+

# 解析后得到：

+-----+-----+

| ABC | DEF |

项目地址：代码

ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();

b.group(bossGroup, workerGroup)

.channel(NioServerSocketChannel.class)

.childHandler(new ChannelInitializer() {

@Override

public void initChannel(SocketChannel ch) {

// 以 & 为分隔符

ByteBuf delimiter = Unpooled.copiedBuffer("&".getBytes());

// 10 表示单条消息的最大长度，当达到该长度后扔没有查找到分隔符，就抛出异常

// TooLongFrameException，防止由于异常码流失分隔符导致的内存溢出

ch.pipeline().addLast(new DelimiterBasedFrameDecoder(10, delimiter));

// ... ...

}

通过 telnet​ 去访问：telnet localhost 8088

比较推荐的做法是：将消息进行编码，例如 base64 编码，然后可以选择 64 个编码字符之外的字符作为特定分隔符。

特定分隔符法在消息协议足够简单的场景下比较高效，Redis 在通信过程中采用的就是换行分隔符。

消息长度 + 消息内容是项目开发中最常用的一种协议，如下展示了该协议的基本格式。

+--------|----------+

|消息头 |消息体 |

+--------|----------+

| Length | Content |

消息头中存放消息的总长度，例如使用 4 字节的 int 值记录消息的长度，消息体实际的二进制的字节数据。

接收方在解析数据时：

依然以上述提到的原始字节数据为例，使用该协议进行编码后的结果如下所示：

+-----|-------|-------|----|-----+

| 2AB | 4CDEF | 4GHIJ | 1K | 2LM |

消息长度 + 消息内容的使用方式非常灵活，且不会存在消息定长法和特定分隔符法的明显缺陷。

当然在消息头中不仅只限于存放消息的长度，而且可以自定义其他必要的扩展字段：

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