數據幀及消息定界

bang590 發布于2019-08-14 15:39 / 698人閱讀

摘要：成幀解決接收端如何定位消息的首尾位置的問題。無論信息是編碼成文本多字節二進制數或是兩者結合，應用程序協議必須制定消息的接收者如何確定何時消息已完整接收。發送者先要確定消息的長度，將長度信息寫入一個整數，作為消息的前綴。

framing

成幀（framing）：解決接收端如何定位消息的首尾位置的問題。

無論信息是編碼成文本、多字節二進制數、或是兩者結合，應用程序協議必須制定消息的接收者如何確定何時消息已完整接收。

如果是采用DatagramPacket發送，則沒有問題，因為它有一個確定的長度告訴接收者，讓其知道消息的結束位置。

如果是通過TCP傳送，則比較復雜，因為TCP協議中沒有邊界的概念。

變長消息

如果一個消息中的所有字段都有固定的長度，同時每個消息又是由固定數量的字段組成的話，消息的長度就能夠確定，接收者就可以簡單地講消息長度對應的字節數讀到一個byte[]緩存區中。
如果消息的長度是可變的，則我們無法事先知道需要讀取多少字節。

如果接收者試圖從套接字中讀取比消息本身更多的字節，將可能發生以下兩種情況之一：
1）如果信道中沒有其他消息，接收者將阻塞等待，同時無法處理接收到的消息，如果發送者也在等待接收端的響應信息，則會造成死鎖
2）如果信道中還有其他消息，則接收者會將后面消息的一部分甚至全部讀到第一條消息中去，這將產生一些協議錯誤。

消息結束標識

主要有兩個技術使接收者能夠準確地找到消息的結束位置：

1）基于定界符（Delimiter-based）

消息的結束由一個唯一的標記指出，即發送者在傳輸完數據后顯式添加的一個特殊字符序列。這個特殊標記不能在傳輸的數據中出現。特殊情況是，可以用在TCP連接上傳輸的最后一個消息上，發送完這個消息后，發送者就簡單地關閉發送端的TCP連接，接收者讀取完這條消息的最后一個字節后，將接收到熬一個流結束標記，即read返回-1，該標記指出已經讀取到達了消息的末尾。
通常用在以文本方式編碼的消息中，定義一個特殊的字符或字符串來標識消息的結束。

 public byte[] nextMsg() throws IOException {
        ByteArrayOutputStream messageBuffer = new ByteArrayOutputStream();
        int nextByte;
        // fetch bytes until find delimiter
        while ((nextByte = in.read()) != DELIMITER) {
            if (nextByte == -1) { // end of stream?
                if (messageBuffer.size() == 0) { // if no byte read
                    return null;
                } else { // if bytes followed by end of stream: framing error
                    throw new EOFException("Non-empty message without delimiter");
                }
            }
            messageBuffer.write(nextByte); // write byte to buffer
        }
        return messageBuffer.toByteArray();
    }

2）顯示長度（Explicit length）

在變長字段或消息前附加一個固定大小的字段，用來指定字段或消息中包含了多少字節。發送者先要確定消息的長度，將長度信息寫入一個整數，作為消息的前綴。消息的長度上限定義了用來編碼消息長度所需要的字節數，如果消息的長度小于256字節，則需要1個字節，如果消息的長度小于65536字節，則需要2個字節。

public byte[] nextMsg() throws IOException {
        int length;
        try {
            length = in.readUnsignedShort(); // read 2 bytes
        } catch (EOFException e) { // no (or 1 byte) message
            return null;
        }
        // 0 <= length <= 65535
        byte[] msg = new byte[length];
        in.readFully(msg); // if exception, it"s a framing error.
        return msg;
    }

readFully方法將阻塞等待，直到給定的數組完全填滿。

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