Netty、Redis、ZooKeeper高并发实战

尼恩  编著

图书在版编目（CIP）数据

Netty、Redis、Zookeeper高并发实战 / 尼恩编著.—北京：机械工业出版社，2019.8

ISBN 978-7-111-63290-0

Ⅰ. ①N… Ⅱ. ①尼… Ⅲ. ①JAVA语言－程序设计 Ⅳ. ①TP312.8

中国版本图书馆CIP数据核字（2019）第153161号

Netty、Redis、ZooKeeper高并发实战

出版发行：机械工业出版社（北京市西城区百万庄大街22号　邮政编码：100037）

责任编辑：夏非彼  迟振春 责任校对：闫秀华

印　　刷：中国电影出版社印刷厂

版　　次：2019年8月第1版第1次印刷

开　　本：188mm×260mm  1/16

印　　张：23.5

书　　号：ISBN 9787111632900

定　　价：79.00元

本书从操作系统底层的IO原理入手，同时提供高性能开发的实战案例，是一本高并发Java编程应用基础图书。

本书共分为12章。第1~5章为高并发基础，浅显易懂地剖析高并发IO的底层原理，细致地讲解Reactor高性能模式，

图文并茂地介绍Java异步回调模式。这些原理方面的基础知识非常重要，会为读者打下坚实的基础，也是日常开发Java后台应用时解决实际问题的金钥匙。

第6~9章为Netty原理和实战，是本书的重中之重，主要介绍高性能通信框架Netty、Netty的重要组件、单体IM的实战设计和模块实现。

第10~12章对ZooKeeper、Curator API、Redis、Jedis API的使用进行详尽的说明，以提升读者设计和开发高并发、可扩展系统的能力。

本书兼具基础知识和实战案例，既可作为对Java NIO、高性能IO、高并发编程感兴趣的大专院校学生和初、中级Java工程师的学习参考书

，也可作为在生产项目中需要用到Netty、Redis、ZooKeeper三大框架的架构师或项目人员的使用参考书。

本书源代码下载

本书的源代码可以从https://gitee.com/sfasdfasdfsdf/netty_redis_zookeeper_source_code.git下载。另外，

还可以登录机械工业出版社华章公司网站（www.hzbook.com）下载，先搜索到本书，然后在页面上的“资料下载”模块下载即可。

如果下载有问题，请发送电子邮件至booksaga@126.com，邮件主题为“求Netty、Redis、ZooKeeper高并发实战下载资源”

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  diyi个Netty的实践案例DiscardServer 91

6.1.1  创建diyi个Netty项目 91

6.1.2  diyi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