Unity C# 自定义TCP传输协议以及封包拆包、解决粘包问题

原文更详细，链接http://www.tiankengblog.com/?p=118

本文只是初步实现了一个简单的TCP自定协议，更为复杂的协议可以根据这种方式去扩展，并且我已经假定你搭建好了一个最为基本的socket TCP通信框架，本文就不对其做过多的讲解了，当然如果你不了解socket的TCP通信的话，可以去看一下我的另一篇博客：

Unity Socket TCP

好了，接下来开始进入正题：

TCP协议，通俗一点的讲，它是一种基于socket传输的由发送方和接收方事先协商好的一种消息包组成结构，主要由消息头和消息体组成。

众所周知，基于socket的信息交互有两个问题：

第一、接收方不能主动识别发送方发送的信息类型，例如A方（客户端）向B方（服务器）发送了一条信息：123，没有事先经过协议规定的话，B方不可能知道这条信息123到底是一个int型123还是一个string型123，甚至他根本就不知道这条信息解析出来是123，所以B方找不到处理这条信息的方式；

第二、接收方不能主动拆分发送方发送的多条信息，例如A方连续向B方发送了多条信息：123、456、789，由于网络延迟或B方接收缓冲区大小的不同设置，B方收到的信息可能是：1234、5678、9，也可能是123456789，也可能是1、2、3、4、5、6、7、8、9，还可能是更多意想不到的情况......

所以TCP协议就是为了解决这两个问题而存在的，当然为消息包加密也是它的另一个主要目的。

TCP协议的格式一般都是：消息头+消息体，消息头的长度是固定的，A方和B方都事先知道消息头长度，以及消息头中各个部位的值所代表的意义，其中包含了对消息体的描述，包括消息体长度，消息体里的消息类型，消息体的加密方式等。

B方在收到A方消息后，先按协议中规定的方式解析消息头，获取到里面对消息体的描述信息，他就可以知道消息体的长度是多少，以便于跟这条消息后面所紧跟的下一条消息进行拆分，他也可以从描述信息中得知消息体中的消息类型，并按正确的解析方式进行解析，从而完成信息的交互。

这里以一个简单的TCP协议作为例子：

第一步：定义协议（我们将协议定义如下）

消息头(28字节)：(int)消息校验码4字节 + (int)消息体长度4字节 + (long)身份ID8字节 + (int)主命令4字节 + (int)子命令4字节 + (int)加密方式4字节

消息体：(int)消息1长度4字节 + (string)消息1 + (int)消息2长度4字节 + (string)消息2 + (int)消息3长度4字节 + (string)消息3 + ......

第二步：服务器建立监听

//SocketTCPServer.cs
private static string ip = "127.0.0.1";
private static int port = 5690;
private static Socket socketServer;
public static List<Socket> listPlayer = new List<Socket>();
private static Socket sTemp;
///<summary>
///绑定地址并监听
///</summary>
///ip地址 端口 类型默认为TCP
public static void init(string ipStr, int iPort)
{
try
{
ip = ipStr;
port = iPort;
socketServer = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
socketServer.Bind(new IPEndPoint(IPAddress.Parse(ip), port));
Thread threadListenAccept = new Thread(new ThreadStart(ListenAccept));
threadListenAccept.Start();
}
catch (ArgumentNullException e)
{
Debug.Log(e.ToString());
}
catch (SocketException e)
{
Debug.Log(e.ToString());
}
}
///<summary>
///监听用户连接
///</summary>
private static void ListenAccept()
{
socketServer.Listen(0);                       //对于socketServer绑定的IP和端口开启监听
sTemp = socketServer.Accept();                //如果在socketServer上有新的socket连接，则将其存入sTemp，并添加到链表
listPlayer.Add(sTemp);
Thread threadReceiveMessage = new Thread(new ThreadStart(ReceiveMessage));
threadReceiveMessage.Start();
while (true)
{
sTemp = socketServer.Accept();
listPlayer.Add(sTemp);
}
}

第三步：客户端连接服务器

//SocketTCPClient.cs
private static string ip = "127.0.0.1";
private static int port = 5690;
private static Socket socketClient;
public static List<string> listMessage = new List<string>();
///<summary>
///创建一个SocketClient实例
///</summary>
///ip地址 端口 类型默认为TCP
public static void CreateInstance(string ipStr, int iPort)
{
ip = ipStr;
port = iPort;
socketClient = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
ConnectServer();
}
/// <summary>
///连接服务器
/// </summary>
private static void ConnectServer()
{
try
{
socketClient.Connect(IPAddress.Parse(ip), port);
Thread threadConnect = new Thread(new ThreadStart(ReceiveMessage));
threadConnect.Start();
}
catch (ArgumentNullException e)
{
Debug.Log(e.ToString());
}
catch (SocketException e)
{
Debug.Log(e.ToString());
}
}

第四步：封包以及发送消息包

/// <summary>
/// 构建消息数据包
/// </summary>
/// <param name="Crccode">消息校验码，判断消息开始</param>
/// <param name="sessionid">用户登录成功之后获得的身份ID</param>
/// <param name="command">主命令</param>
/// <param name="subcommand">子命令</param>
/// <param name="encrypt">加密方式</param>
/// <param name="MessageBody">消息内容（string数组）</param>
/// <returns>返回构建完整的数据包</returns>
public static byte[] BuildDataPackage(int Crccode,long sessionid, int command,int subcommand, int encrypt, string[] MessageBody)
{
//消息校验码默认值为0x99FF
Crccode = 65433;
//消息头各个分类数据转换为字节数组（非字符型数据需先转换为网络序  HostToNetworkOrder:主机序转网络序）
byte[] CrccodeByte = BitConverter.GetBytes(IPAddress.HostToNetworkOrder(Crccode));
byte[] sessionidByte = BitConverter.GetBytes(IPAddress.HostToNetworkOrder(sessionid));
byte[] commandByte = BitConverter.GetBytes(IPAddress.HostToNetworkOrder(command));
byte[] subcommandByte = BitConverter.GetBytes(IPAddress.HostToNetworkOrder(subcommand));
byte[] encryptByte = BitConverter.GetBytes(IPAddress.HostToNetworkOrder(encrypt));
//计算消息体的长度
int MessageBodyLength = 0;
for (int i = 0; i < MessageBody.Length; i++)
{
if (MessageBody[i] == "")
break;
MessageBodyLength += Encoding.UTF8.GetBytes(MessageBody[i]).Length;
}
//定义消息体的字节数组（消息体长度MessageBodyLength + 每个消息前面有一个int变量记录该消息字节长度）
byte[] MessageBodyByte = new byte[MessageBodyLength + MessageBody.Length*4];
//记录已经存入消息体数组的字节数，用于下一个消息存入时检索位置
int CopyIndex = 0;
for (int i = 0; i < MessageBody.Length; i++)
{
//单个消息
byte[] bytes = Encoding.UTF8.GetBytes(MessageBody[i]);
//先存入单个消息的长度
BitConverter.GetBytes(IPAddress.HostToNetworkOrder(bytes.Length)).CopyTo(MessageBodyByte, CopyIndex);
CopyIndex += 4;
bytes.CopyTo(MessageBodyByte, CopyIndex);
CopyIndex += bytes.Length;
}
//定义总数据包（消息校验码4字节 + 消息长度4字节 + 身份ID8字节 + 主命令4字节 + 子命令4字节 + 加密方式4字节 + 消息体）
byte[] totalByte = new byte[28 + MessageBodyByte.Length];
//组合数据包头部（消息校验码4字节 + 消息长度4字节 + 身份ID8字节 + 主命令4字节 + 子命令4字节 + 加密方式4字节）
CrccodeByte.CopyTo(totalByte,0);
BitConverter.GetBytes(IPAddress.HostToNetworkOrder(MessageBodyByte.Length)).CopyTo(totalByte,4);
sessionidByte.CopyTo(totalByte, 8);
commandByte.CopyTo(totalByte, 16);
subcommandByte.CopyTo(totalByte, 20);
encryptByte.CopyTo(totalByte, 24);
//组合数据包体
MessageBodyByte.CopyTo(totalByte,28);
Debug.Log("发送数据包的总长度为："+ totalByte.Length);
return totalByte;
}
///<summary>
///发送信息
///</summary>
public static void SendMessage(byte[] sendBytes)
{
//确定是否连接
if (socketClient.Connected)
{
//获取远程终结点的IP和端口信息
IPEndPoint ipe = (IPEndPoint)socketClient.RemoteEndPoint;
socketClient.Send(sendBytes, sendBytes.Length, 0);
}
}

第五步：接收消息以及解析消息包

///<summary>
///接收消息
///</summary>
private static void ReceiveMessage()
{
while (true)
{
//接受消息头（消息校验码4字节 + 消息长度4字节 + 身份ID8字节 + 主命令4字节 + 子命令4字节 + 加密方式4字节 = 28字节）
int HeadLength = 28;
//存储消息头的所有字节数
byte[] recvBytesHead = new byte[HeadLength];
//如果当前需要接收的字节数大于0，则循环接收
while (HeadLength > 0)
{
byte[] recvBytes1 = new byte[28];
//将本次传输已经接收到的字节数置0
int iBytesHead = 0;
//如果当前需要接收的字节数大于缓存区大小，则按缓存区大小进行接收，相反则按剩余需要接收的字节数进行接收
if (HeadLength >= recvBytes1.Length)
{
iBytesHead = socketClient.Receive(recvBytes1, recvBytes1.Length, 0);
}
else
{
iBytesHead = socketClient.Receive(recvBytes1, HeadLength, 0);
}
//将接收到的字节数保存
recvBytes1.CopyTo(recvBytesHead, recvBytesHead.Length - HeadLength);
//减去已经接收到的字节数
HeadLength -= iBytesHead;
}
//接收消息体（消息体的长度存储在消息头的4至8索引位置的字节里）
byte[] bytes = new byte[4];
Array.Copy(recvBytesHead, 4, bytes, 0, 4);
int BodyLength = IPAddress.NetworkToHostOrder(BitConverter.ToInt32(bytes, 0));
//存储消息体的所有字节数
byte[] recvBytesBody = new byte[BodyLength];
//如果当前需要接收的字节数大于0，则循环接收
while (BodyLength > 0)
{
byte[] recvBytes2 = new byte[BodyLength < 1024 ? BodyLength : 1024];
//将本次传输已经接收到的字节数置0
int iBytesBody = 0;
//如果当前需要接收的字节数大于缓存区大小，则按缓存区大小进行接收，相反则按剩余需要接收的字节数进行接收
if (BodyLength >= recvBytes2.Length)
{
iBytesBody = socketClient.Receive(recvBytes2, recvBytes2.Length, 0);
}
else
{
iBytesBody = socketClient.Receive(recvBytes2, BodyLength, 0);
}
//将接收到的字节数保存
recvBytes2.CopyTo(recvBytesBody, recvBytesBody.Length - BodyLength);
//减去已经接收到的字节数
BodyLength -= iBytesBody;
}
//一个消息包接收完毕，解析消息包
UnpackData(recvBytesHead,recvBytesBody);
}
}
/// <summary>
/// 解析消息包
/// </summary>
/// <param name="Head">消息头</param>
/// <param name="Body">消息体</param>
public static void UnpackData(byte[] Head, byte[] Body)
{
byte[] bytes = new byte[4];
Array.Copy(Head, 0, bytes, 0, 4);
Debug.Log("接收到数据包中的校验码为：" + IPAddress.NetworkToHostOrder(BitConverter.ToInt32(bytes, 0)));

bytes = new byte[8];
Array.Copy(Head, 8, bytes, 0, 8);
Debug.Log("接收到数据包中的身份ID为：" + IPAddress.NetworkToHostOrder(BitConverter.ToInt64(bytes, 0)));

bytes = new byte[4];
Array.Copy(Head, 16, bytes, 0, 4);
Debug.Log("接收到数据包中的数据主命令为：" + IPAddress.NetworkToHostOrder(BitConverter.ToInt32(bytes, 0)));

bytes = new byte[4];
Array.Copy(Head, 20, bytes, 0, 4);
Debug.Log("接收到数据包中的数据子命令为：" + IPAddress.NetworkToHostOrder(BitConverter.ToInt32(bytes, 0)));

bytes = new byte[4];
Array.Copy(Head, 24, bytes, 0, 4);
Debug.Log("接收到数据包中的数据加密方式为：" + IPAddress.NetworkToHostOrder(BitConverter.ToInt32(bytes, 0)));

bytes = new byte[Body.Length];
for (int i = 0; i < Body.Length;)
{
byte[] _byte = new byte[4];
Array.Copy(Body, i, _byte, 0, 4);
i += 4;
int num = IPAddress.NetworkToHostOrder(BitConverter.ToInt32(_byte, 0));

_byte = new byte[num];
Array.Copy(Body, i, _byte, 0, num);
i += num;
Debug.Log("接收到数据包中的数据有：" + Encoding.UTF8.GetString(_byte, 0, _byte.Length));
}
}

第六步：测试，同时发送两个包到服务器

private string Ip = "127.0.0.1";
private int Port = 5690;
void Start()
{
SocketTCPServer.init(Ip, Port);           //开启并初始化服务器
SocketTCPClient.CreateInstance(Ip, Port); //客户端连接服务器
}
void Update()
{
if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Space))
{
string[] str = {"测试字符串1","test1","test11"};
SocketTCPClient.SendMessage(SocketTCPClient.BuildDataPackage(1, 2, 3, 4,5, str));
string[] str2 = { "我是与1同时发送的测试字符串2，请注意我是否与其他信息粘包", "test2", "test22" };
SocketTCPClient.SendMessage(SocketTCPClient.BuildDataPackage(1, 6, 7, 8, 9, str2));
}
}
void OnApplicationQuit()
{
SocketTCPClient.Close();
SocketTCPServer.Close();
}

输出结果如下，可见粘包问题已得到解决：






超简洁且可以直接使用的源码，需要请进博客开头处的原文链接。