Netty、Redis、Zookeeper高并发实战

本书为了让读者扎稳高性能基础，浅显易懂地剖析高并发IO的底层原理，细致细腻地解析Reactor高性能模式，图文并茂地介绍Java异步回调模式。掌握这些基础原理，能够帮助读者解决Java后台开发的一些实际问题。 本书共12章，主要介绍高性能通信框架Netty，并详尽介绍Netty的EventLoop、Handler、Pipeline、ByteBuf、Decoder、Encoder等重要组件，然后介绍单体IM的实战设计和模块实现。本书对ZooKeeper、 Curator API、Redis、Jedis API的使用也进行详尽的介绍，让读者具备高并发、可扩展系统的设计和开发能力。

前言 第1章 高并发时代的必备技能 1 1.1 Netty为何这么火 1 1.1.1 Netty火热的程度 1 1.1.2 Netty是面试的必杀器 2 1.2 高并发利器Redis 2 1.2.1 什么是Redis 2 1.2.2 Redis成为缓存事实标准的原因 3 1.3 分布式利器ZooKeeper 3 1.3.1 什么是ZooKeeper 3 1.3.2 ZooKeeper的优势 4 1.4 高并发IM的综合实践 4 1.4.1 高并发IM的学习价值 4 1.4.2 庞大的应用场景 5 1.5 Netty、Redis、ZooKeeper实践计划 5 1.5.1 第1天：Java NIO实践 5 1.5.2 第2天：Reactor反应器模式实践 6 1.5.3 第3天：异步回调模式实践 7 1.5.4 第4天：Netty基础实践 8 1.5.5 第5天：解码器（Decoder）与编码器（Encoder）实践 9 1.5.6 第6天：JSON和ProtoBuf序列化实践 11 1.5.7 第7~10天：基于Netty的单聊实战 12 1.5.8 第11天：ZooKeeper实践计划 14 1.5.9 第12天：Redis实践计划 14 1.6 本章小结 16 第2章 高并发IO的底层原理 17 2.1 IO读写的基础原理 17 2.1.1 内核缓冲区与进程缓冲区 18 2.1.2 详解典型的系统调用流程 18 2.2 四种主要的IO模型 19 2.2.1 同步阻塞IO（Blocking IO） 20 2.2.2 同步非阻塞NIO（None Blocking IO） 21 2.2.3 IO多路复用模型（IO Multiplexing） 22 2.2.4 异步IO模型（Asynchronous IO） 23 2.3 通过合理配置来支持百万级并发连接 24 2.4 本章小结 26 第3章 Java NIO通信基础详解 27 3.1 Java NIO简介 27 3.1.1 NIO和OIO的对比 28 3.1.2 通道（Channel） 28 3.1.3 Selector 选择器 28 3.1.4 缓冲区（Buffer） 29 3.2 详解NIO Buffer类及其属性 29 3.2.1 Buffer类 29 3.2.2 Buffer类的重要属性 29 3.2.3 4个属性的小结 31 3.3 详解NIO Buffer类的重要方法 31 3.3.1 allocate()创建缓冲区 31 3.3.2 put()写入到缓冲区 32 3.3.3 flip()翻转 33 3.3.4 get()从缓冲区读取 34 3.3.5 rewind()倒带 35 3.3.6 mark( )和reset( ) 37 3.3.7 clear( )清空缓冲区 38 3.3.8 使用Buffer类的基本步骤 38 3.4 详解NIO Channel（通道）类 38 3.4.1 Channel（通道）的主要类型 39 3.4.2 FileChannel文件通道 39 3.4.3 使用FileChannel完成文件复制的实践案例 41 3.4.4 SocketChannel套接字通道 42 3.4.5 使用SocketChannel发送文件的实践案例 44 3.4.6 DatagramChannel数据报通道 46 3.4.7 使用DatagramChannel数据包通道发送数据的实践案例 47 3.5 详解NIO Selector选择器 49 3.5.1 选择器以及注册 49 3.5.2 SelectableChannel可选择通道 50 3.5.3 SelectionKey选择键 50 3.5.4 选择器使用流程 50 3.5.5 使用NIO实现Discard服务器的实践案例 52 3.5.6 使用SocketChannel在服务器端接收文件的实践案例 54 3.6 本章小结 57 第4章 鼎鼎大名的Reactor反应器模式 59 4.1 Reactor反应器模式为何如此重要 59 4.1.1 为什么首先学习Reactor反应器模式 59 4.1.2 Reactor反应器模式简介 60 4.1.3 多线程OIO的致命缺陷 60 4.2 单线程Reactor反应器模式 62 4.2.1 什么是单线程Reactor反应器 62 4.2.2 单线程Reactor反应器的参考代码 63 4.2.3 一个Reactor反应器版本的EchoServer实践案例 65 4.2.4 单线程Reactor反应器模式的缺点 67 4.3 多线程的Reactor反应器模式 68 4.3.1 多线程池Reactor反应器演进 68 4.3.2 多线程Reactor 反应器的实践案例 68 4.3.3 多线程Handler处理器的实践案例 70 4.4 Reactor反应器模式小结 72 4.5 本章小结 73 第5章 并发基础中的Future异步回调模式 74 5.1 从泡茶的案例说起 74 5.2 join异步阻塞 75 5.2.1 线程的join合并流程 75 5.2.2 使用join实现异步泡茶喝的实践案例 75 5.2.3 详解join合并方法 77 5.3 FutureTask异步回调之重武器 77 5.3.1 Callable接口 77 5.3.2 初探FutureTask类 78 5.3.3 Future接口 79 5.3.4 再探FutureTask类 79 5.3.5 使用FutureTask类实现异步泡茶喝的实践案例 80 5.4 Guava的异步回调 82 5.4.1 详解FutureCallback 82 5.4.2 详解ListenableFuture 83 5.4.3 ListenableFuture异步任务 84 5.4.4 使用Guava实现泡茶喝的实践案例 84 5.5 Netty的异步回调模式 87 5.5.1 详解GenericFutureListener接口 87 5.5.2 详解Netty的Future接口 88 5.5.3 ChannelFuture的使用 88 5.5.4 Netty的出站和入站异步回调 89 5.6 本章小结 90 第6章 Netty原理与基础 91 6.1 第一个Netty的实践案例DiscardServer 91 6.1.1 创建第一个Netty项目 91 6.1.2 第一个Netty服务器端程序 92 6.1.3 业务处理器NettyDiscardHandler 93 6.1.4 运行NettyDiscardServer 94 6.2 解密Netty中的Reactor反应器模式 95 6.2.1 回顾Reactor反应器模式中IO事件的处理流程 95 6.2.2 Netty中的Channel通道组件 96 6.2.3 Netty中的Reactor 反应器 96 6.2.4 Netty中的Handler处理器 97 6.2.5 Netty的流水线（Pipeline） 98 6.3 详解Bootstrap启动器类 100 6.3.1 父子通道 100 6.3.2 EventLoopGroup线程组 101 6.3.3 Bootstrap的启动流程 101 6.3.4 ChannelOption通道选项 104 6.4 详解Channel通道 105 6.4.1 Channel通道的主要成员和方法 105 6.4.2 EmbeddedChannel嵌入式通道 107 6.5 详解Handler业务处理器 108 6.5.1 ChannelInboundHandler通道入站处理器 109 6.5.2 ChannelOutboundHandler通道出站处理器 110 6.5.3 ChannelInitializer通道初始化处理器 111 6.5.4 ChannelInboundHandler的生命周期的实践案例 112 6.6 详解Pipeline流水线 115 6.6.1 Pipeline入站处理流程 115 6.6.2 Pipeline出站处理流程 116 6.6.3 ChannelHandlerContext上下文 118 6.6.4 截断流水线的处理 118 6.6.5 Handler业务处理器的热拔插 120 6.7 详解ByteBuf缓冲区 122 6.7.1 ByteBuf的优势 122 6.7.2 ByteBuf的逻辑部分 123 6.7.3 ByteBuf的重要属性 123 6.7.4 ByteBuf的三组方法 124 6.7.5 ByteBuf基本使用的实践案例 125 6.7.6 ByteBuf的引用计数 127 6.7.7 ByteBuf的Allocator分配器 128 6.7.8 ByteBuf缓冲区的类型 130 6.7.9 三类ByteBuf使用的实践案例 131 6.7.10 ByteBuf的自动释放 133 6.8 ByteBuf浅层复制的高级使用方式 136 6.8.1 slice切片浅层复制 136 6.8.2 duplicate整体浅层复制 137 6.8.3 浅层复制的问题 138 6.9 EchoServer回显服务器的实践案例 138 6.9.1 NettyEchoServer回显服务器的服务器端 138 6.9.2 共享NettyEchoServerHandler处理器 139 6.9.3 NettyEchoClient客户端代码 140 6.9.4 NettyEchoClientHandler处理器 142 6.10 本章小结 143 第7章 Decoder与Encoder重要组件 144 7.1 Decoder原理与实践 144 7.1.1 ByteToMessageDecoder解码器 145 7.1.2 自定义Byte2IntegerDecoder整数解码器的实践案例 146 7.1.3 ReplayingDecoder解码器 148 7.1.4 整数的分包解码器的实践案例 149 7.1.5 字符串的分包解码器的实践案例 152 7.1.6 MessageToMessageDecoder解码器 156 7.2 开箱即用的Netty内置Decoder 157 7.2.1 LineBasedFrameDecoder解码器 157 7.2.2 DelimiterBasedFrameDecoder解码器 158 7.2.3 LengthFieldBasedFrameDecoder解码器 159 7.2.4 多字段Head-Content协议数据帧解析的实践案例 162 7.3 Encoder原理与实践 164 7.3.1 MessageToByteEncoder编码器 165 7.3.2 MessageToMessageEncoder编码器 166 7.4 解码器和编码器的结合 167 7.4.1 ByteToMessageCodec编解码器 168 7.4.2 CombinedChannelDuplexHandler组合器 169 7.5 本章小结 169 第8章 JSON和ProtoBuf序列化 171 8.1 详解粘包和拆包 172 8.1.1 半包问题的实践案例 172 8.1.2 什么是半包问题 174 8.1.3 半包现象的原理 174 8.2 JSON协议通信 175 8.2.1 JSON序列化的通用类 175 8.2.2 JSON序列化与反序列化的实践案例 176 8.2.3 JSON传输的编码器和解码器之原理 178 8.2.4 JSON传输之服务器端的实践案例 179 8.2.5 JSON传输之客户端的实践案例 180 8.3 Protobuf协议通信 182 8.3.1 一个简单的proto文件的实践案例 182 8.3.2 控制台命令生成POJO和Builder 183 8.3.3 Maven插件生成POJO和Builder 183 8.3.4 消息POJO和Builder的使用之实践案例 184 8.4 Protobuf编解码的实践案例 187 8.4.1 Protobuf编码器和解码器的原理 187 8.4.2 Protobuf传输之服务器端的实践案例 188 8.4.3 Protobuf传输之客户端的实践案例 189 8.5 详解Protobuf协议语法 191 8.5.1 proto的头部声明 191 8.5.2 消息结构体与消息字段 192 8.5.3 字段的数据类型 193 8.5.4 其他的语法规范 194 8.6 本章小结 195 第9章 基于Netty的单体IM系统的开发实践 196 9.1 自定义ProtoBuf编解码器 196 9.1.1 自定义Protobuf编码器 197 9.1.2 自定义Protobuf解码器 198 9.1.3 IM系统中Protobuf消息格式的设计 199 9.2 概述IM的登录流程 202 9.2.1 图解登录/响应流程的9个环节 203 9.2.2 客户端涉及的主要模块 203 9.2.3 服务器端涉及的主要模块 204 9.3 客户端的登录处理的实践案例 204 9.3.1 LoginConsoleCommand和User POJO 205 9.3.2 LoginSender发送器 207 9.3.3 ClientSession客户端会话 209 9.3.4 LoginResponceHandler登录响应处理器 211 9.3.5 客户端流水线的装配 212 9.4 服务器端的登录响应的实践案例 213 9.4.1 服务器流水线的装配 214 9.4.2 LoginRequestHandler登录请求处理器 215 9.4.3 LoginProcesser用户验证逻辑 216 9.4.4 EventLoop线程和业务线程相互隔离 217 9.5 详解ServerSession服务器会话 218 9.5.1 通道的容器属性 219 9.5.2 ServerSession服务器端会话类 220 9.5.3 SessionMap会话管理器 222 9.6 点对点单聊的实践案例 223 9.6.1 简述单聊的端到端流程 223 9.6.2 客户端的ChatConsoleCommand收集聊天内容 224 9.6.3 客户端的CommandController发送POJO 224 9.6.4 服务器端的ChatRedirectHandler消息转发 225 9.6.5 服务器端的ChatRedirectProcesser异步处理 226 9.6.6 客户端的ChatMsgHandler接收POJO 227 9.7 详解心跳检测 228 9.7.1 网络连接的假死现象 228 9.7.2 服务器端的空闲检测 229 9.7.3 客户端的心跳报文 230 9.8 本章小结 232 第10章 ZooKeeper分布式协调 233 10.1 ZooKeeper伪集群安装和配置 233 10.1.1 创建数据目录和日志目录： 234 10.1.2 创建myid文件 234 10.1.3 创建和修改配置文件 235 10.1.4 配置文件示例 237 10.1.5 启动ZooKeeper伪集群 238 10.2 使用ZooKeeper进行分布式存储 239 10.2.1 详解ZooKeeper存储模型 239 10.2.2 zkCli客户端命令清单 240 10.3 ZooKeeper应用开发的实践 241 10.3.1 ZkClient开源客户端介绍 242 10.3.2 Curator开源客户端介绍 242 10.3.3 Curator开发的环境准备 243 10.3.4 Curator客户端实例的创建 244 10.3.5 通过Curator创建ZNode节点 245 10.3.6 在Curator中读取节点 247 10.3.7 在Curator中更新节点 248 10.3.8 在Curator中删除节点 249 10.4 分布式命名服务的实践 251 10.4.1 ID生成器 252 10.4.2 ZooKeeper分布式ID生成器的实践案例 253 10.4.3 集群节点的命名服务之实践案例 254 10.4.4 使用ZK实现SnowFlakeID算法的实践案例 256 10.5 分布式事件监听的重点 261 10.5.1 Watcher标准的事件处理器 261 10.5.2 NodeCache节点缓存的监听 265 10.5.3 PathChildrenCache子节点监听 267 10.5.4 Tree Cache节点树缓存 272 10.6 分布式锁的原理与实践 276 10.6.1 公平锁和可重入锁的原理 276 10.6.2 ZooKeeper分布式锁的原理 277 10.6.3 分布式锁的基本流程 279 10.6.4 加锁的实现 280 10.6.5 释放锁的实现 285 10.6.6 分布式锁的使用 287 10.6.7 Curator的InterProcessMutex可重入锁 288 10.7 本章小结 289 第11章 分布式缓存Redis 290 11.1 Redis入门 290 11.1.1 Redis安装和配置 290 11.1.2 Redis客户端命令 292 11.1.3 Redis Key的命名规范 294 11.2 Redis数据类型 295 11.2.1 String字符串 295 11.2.2 List列表 296 11.2.3 Hash哈希表 297 11.2.4 Set集合 298 11.2.5 Zset有序集合 299 11.3 Jedis基础编程的实践案例 300 11.3.1 Jedis操作String字符串 301 11.3.2 Jedis操作List列表 303 11.3.3 Jedis操作Hash哈希表 304 11.3.4 Jedis操作Set集合 305 11.3.5 Jedis操作Zset有序集合 306 11.4 JedisPool连接池的实践案例 308 11.4.1 JedisPool的配置 308 11.4.2 JedisPool创建和预热 310 11.4.3 JedisPool的使用 312 11.5 使用spring-data-redis完成 CRUD的实践案例 313 11.5.1 CRUD中应用缓存的场景 313 11.5.2 配置spring-redis.xml 315 11.5.3 使用RedisTemplate模板API 316 11.5.4 使用RedisTemplate模板API完成CRUD的实践案例 321 11.5.5 使用RedisCallback回调完成CRUD的实践案例 323 11.6 Spring的Redis缓存注解 325 11.6.1 使用Spring缓存注解完成CRUD的实践案例 325 11.6.2 spring-redis.xml中配置的调整 327 11.6.3 详解@CachePut和 @Cacheable注解 328 11.6.4 详解@CacheEvict注解 329 11.6.5 详解@Caching组合注解 330 11.7 详解SpringEL（SpEL） 331 11.7.1 SpEL运算符 332 11.7.2 缓存注解中的SpringEL表达式 334 11.8 本章小结 336 第12章 亿级高并发IM架构的开发实践 337 12.1 如何支撑亿级流量的高并发IM架构的理论基础 337 12.1.1 亿级流量的系统架构的开发实践 338 12.1.2 高并发架构的技术选型 338 12.1.3 详解IM消息的序列化协议选型 339 12.1.4 详解长连接和短连接 339 12.2 分布式IM的命名服务的实践案例 340 12.2.1 IM节点的POJO类 341 12.2.2 IM节点的ImWorker类 342 12.3 Worker集群的负载均衡之实践案例 345 12.3.1 ImLoadBalance负载均衡器 346 12.3.2 与WebGate的整合 348 12.4 即时通信消息的路由和转发的实践案例 349 12.4.1 IM路由器WorkerRouter 349 12.4.2 IM转发器WorkerReSender 352 12.5 Feign短连接RESTful调用 354 12.5.1 短连接API的接口准备 355 12.5.2 声明远程接口的本地代理 355 12.5.3 远程API的本地调用 356 12.6 分布式的在线用户统计的实践案例 358 12.6.1 Curator的分布式计数器 358 12.6.2 用户上线和下线的统计 360 12.7 本章小结 361

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  来源：豆瓣 发布时间：2025-05-03 13:31:40

• 作者前期的渐进式的教学思维很不错，后期稍微草了点

  来源：豆瓣 发布时间：2025-05-03 13:31:40