关于 TCP 流与包的概念
首先需要明确一个概念，TCP 是以二进制流式传送数据的，既发送端与接收端成功建立连接下即可以不停的发送数据包，不同数据包间并没有明确的边界定义；而 UDP 发送数据的时候是按照一个一个的数据包去发送的。所以 TCP 发送数据是一个二进制流，而管道内的数据是一个个封装好的数据包。另外很重要的一点是，无论是发送端发送数据，还是接收端接收数据，都存在一个数据的缓冲区，而当发送端等待缓冲区满才发送数据，就会造成缓冲区有多个数据包，数据包可能会在开启 Nagle 算法的情况下进行合并发送；而接收端不及时处理缓冲区的数据包时，既同样造成缓冲区存在多个数据包，应用层可能会一次 read 完多个数据包。所以在发送端，我们需要对数据按照事先约定好的协议进行合理的封装，在接收端，我们需要按照协议对数据进行拆分。
关于 Nagle 算法
TCP 默认是会开启 Nagle 算法的，Nagle 算法主要做两件事：
只有上一个分组得到确认，才会发送下一个分组，这样的做法是为了优化网络；既当发送多个小数据包时，若上一个数据包的 ACK 返回较慢导致缓冲区数据包过多时，此算法会将多个小数据包合并为一个大包进行发送。因为在 TCP 协议下即使你发送一个字节，那么按照协议他也会被封装为一个数据包进行发送，这样额外添加 TCP header (传输层)和 IP header（网络层）信息来组装包，这样不光消耗流量，还可能造成网络拥堵。
另外接收端可能也会对 ACK 进行延迟返回，甚至可能将 ACK 添加到发送的数据包内进行返回。
这么做很重要的一个优点就是优化网络，减少小数据包的发送，但是这样一来一回都增加了延迟处理，就大大增加了网络延迟。当然发送端是可以对此算法继续关闭的，关闭方法，点这里。
对数据包进行边界划分
这里相对传统的做法，即是对数据包进行划分，然后进行添加“头部描述”。
下面是 CocoaAsyncSocket UDP 下发送数据最终调用的方法，已经对参数进行注释。
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- (void)sendData:(NSData *)data toHost:(NSString *)host port:(uint16_t)port
withTimeout:(NSTimeInterval)timeout tag:(long)tag
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举个例子，为数据添加“头部描述”，这里的做法其实就是在每次发送数据前，添加一个描述数据大小长度的数据包，以此来告诉接收端，有一点类似 HTTP 协议中的 Request Line 头，是对数据包大小长度的描述，当然我们还可以添加别的描述，类图数据类型，如是否为文本(txt)、图片(img)、文件(file)等，本质上是一个字典。
下面是发送端代码：
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| - (void)sendMsg
{
NSData *textData = [@"测试文本" dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
[self sendData:data :@"txt"];
NSData *imgData = [NDData dataWithContentsOfFile:imageFile];
[self sendData: imgData :@"img"];
NSData *fileData = [NDData dataWithContentsOfFile:file];
[self sendData: fileData :@"file"];
}
- (void)sendData:(NSData *)data :(NSString *)type
{
NSUInteger size = data.length;
NSMutableDictionary *headDic = [NSMutableDictionary dictionary];
[headDic setObject:type forKey:@"type"];
[headDic setObject:[NSString stringWithFormat:@"%ld",size] forKey:@"size"];
NSString *jsonStr = [self dictionaryToJson:headDic];
NSData *lengthData = [jsonStr dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
NSMutableData *mData = [NSMutableData dataWithData:lengthData];
[mData appendData:[GCDAsyncSocket CRLFData]];
[mData appendData:data];
[_udpSocket sendData:data toHost:kIp port:port withTimeout:-1 tag:-1];
}
- (NSString *)dictionaryToJson:(NSDictionary *)dic
{
NSError *error = nil;
NSData *jsonData = [NSJSONSerialization dataWithJSONObject:dic options:NSJSONWritingPrettyPrinted error:&error];
return [[NSString alloc] initWithData:jsonData encoding:NSUTF8StringEncoding];
}
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下面是接收端代码，主要思路为先将数据包的“头部描述”解析出来，然后在解析数据：
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| - (void)udpSocket:(GCDAsyncUdpSocket *)sock didReceiveData:(NSData *)data
fromAddress:(NSData *)address withFilterContext:(nullable id)filterContext
{
if (!currentPacketHead)
{
currentPacketHead = [NSJSONSerialization JSONObjectWithData:data
options:NSJSONReadingMutableContainers error:nil];
NSUInteger packetLength = [currentPacketHead[@"size"] integerValue];
[sock readDataToLength:packetLength withTimeout:-1 tag:-1];
return;
}
if (!currentPacketHead)
{
NSLog(@"error：当前数据包的头为空");
return;
}
NSUInteger packetLength = [currentPacketHead[@"size"] integerValue];
if (packetLength <= 0 || data.length != packetLength)
{
NSLog(@"error：当前数据包数据大小不正确");
return;
}
NSString *type = currentPacketHead[@"type"];
if ([type isEqualToString:@"img"])
{
UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];
NSLog(@"数据包为图片");
}
else if ([type isEqualToString:@"file"])
{
NSLog(@"数据包为文件");
}
else
{
NSString *msg = [[NSString alloc]initWithData:data encoding:NSUTF8StringEncoding];
NSLog(@"数据包为文本");
}
currentPacketHead = nil;
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另外一种形式对数据包边界划分
在某些项目中，发送端与接收端的数据包的内容可能是事先定义好协议，规定数据包某一字节为数据包长度。例如传递每一个字节都是是 byte 类型数据，我们可以对数据的某一位定义为该条数据包的长度，那么接收端在接收到数据时，先解析数据事先约定好的长度标志位，即可获取到数据包的长度，伪代码如下：
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| uint8_t b = 0;
NSMutableData *data = [[NSMutableData alloc] init];
b = 0xA0; [ret appendBytes:&b length:1];
b = 0x04; [ret appendBytes:&b length:1];
b = 0xE1; [ret appendBytes:&b length:1];
b = 0x02; [ret appendBytes:&b length:1];
[_udpSocket sendData:data toHost:kIp port:port withTimeout:-1 tag:-1];
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我们可以看到发送的 data 数据数据长度是4位，这里假定事先约定长度的为第 2 个字节。
而接受端伪代码如下，用此次获取 data 数据的实际长度与约定位数长度的值进行比对，当然如果数据的长度大于约定位数的长度时，我们需要递归拆包：
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| - (void)udpSocket:(GCDAsyncUdpSocket *)sock didReceiveData:(NSData *)data
fromAddress:(NSData *)address withFilterContext:(nullable id)filterContext
{
uint8_t *buf = (uint8_t*)[data bytes];
NSUInteger bufLen = data.length;
uint8_t len = buf[1];
if (bufLen < len)
{
NSLog(@"error：当前数据包数据大小不正确");
return;
}
[self cutData:data];
}
- (void)cutData:(NSData *)data
{
uint8_t *buf = (uint8_t*)[data bytes];
NSUInteger bufLen = data.length;
uint8_t len = buf[1];
if (length == cmdLength)
{
NSLog(@"数据正好完整");
}
else
{
NSLog(@"数据包较大时，递归拆包获取每一个小数据包");
NSData *data = [[NSData alloc] initWithBytes: buf +cmdLength length:length-cmdLength];
[self cutData:data];
}
}
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当然对数据的封装、拆分还可以有其他的策略，比如采用特殊的字符对数据包进行分割，只要这个字符在数据包不会出现，在某些特定的场景也是可以的。
