数据帧及消息定界

bang590 发布于2019-08-14 15:39 / 662人阅读

摘要：成帧解决接收端如何定位消息的首尾位置的问题。无论信息是编码成文本多字节二进制数或是两者结合，应用程序协议必须制定消息的接收者如何确定何时消息已完整接收。发送者先要确定消息的长度，将长度信息写入一个整数，作为消息的前缀。

framing

成帧（framing）：解决接收端如何定位消息的首尾位置的问题。

无论信息是编码成文本、多字节二进制数、或是两者结合，应用程序协议必须制定消息的接收者如何确定何时消息已完整接收。

如果是采用DatagramPacket发送，则没有问题，因为它有一个确定的长度告诉接收者，让其知道消息的结束位置。

如果是通过TCP传送，则比较复杂，因为TCP协议中没有边界的概念。

变长消息

如果一个消息中的所有字段都有固定的长度，同时每个消息又是由固定数量的字段组成的话，消息的长度就能够确定，接收者就可以简单地讲消息长度对应的字节数读到一个byte[]缓存区中。
如果消息的长度是可变的，则我们无法事先知道需要读取多少字节。

如果接收者试图从套接字中读取比消息本身更多的字节，将可能发生以下两种情况之一：
1）如果信道中没有其他消息，接收者将阻塞等待，同时无法处理接收到的消息，如果发送者也在等待接收端的响应信息，则会造成死锁
2）如果信道中还有其他消息，则接收者会将后面消息的一部分甚至全部读到第一条消息中去，这将产生一些协议错误。

消息结束标识

主要有两个技术使接收者能够准确地找到消息的结束位置：

1）基于定界符（Delimiter-based）

消息的结束由一个唯一的标记指出，即发送者在传输完数据后显式添加的一个特殊字符序列。这个特殊标记不能在传输的数据中出现。特殊情况是，可以用在TCP连接上传输的最后一个消息上，发送完这个消息后，发送者就简单地关闭发送端的TCP连接，接收者读取完这条消息的最后一个字节后，将接收到熬一个流结束标记，即read返回-1，该标记指出已经读取到达了消息的末尾。
通常用在以文本方式编码的消息中，定义一个特殊的字符或字符串来标识消息的结束。

 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）显示长度（Explicit length）

在变长字段或消息前附加一个固定大小的字段，用来指定字段或消息中包含了多少字节。发送者先要确定消息的长度，将长度信息写入一个整数，作为消息的前缀。消息的长度上限定义了用来编码消息长度所需要的字节数，如果消息的长度小于256字节，则需要1个字节，如果消息的长度小于65536字节，则需要2个字节。

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方法将阻塞等待，直到给定的数组完全填满。

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