前言
移動時代、5G時代、物聯網時代的大幕已經開啟,它們對於高性能、高並發的開發知識和技術的要求,抬升了Java工程師的學習台階和面試門門檻。
大公司的面試題從某個側面映射出生產場景中對專項技術的要求。高並發的面試題以前基本是BAT等大公司的專利,現在幾乎蔓延至與Java項目相關的整個行業。例如,與JavaNI0、Reactor模式、高性能通信、分布式鎖、分布式ID、分布式緩存、高並發架構等技術相關的面試題,從以前的加分題變成了現在的基礎題,這也.映射出開發Java項目所必需的技術棧:分布式Java框架、Redis緩存、分布式搜索ElasticSearch、分布式協調ZooKeeper、消息隊列Kafka、高性能通信框架Netty。
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Netty、Redis、ZooKeeper高並發實戰目錄
第1章 高並發時代的必備技能
高並發時代已然到來,Netty、Redis、ZooKeeper是高並發時代的必備工具

第2章 【面試必備】 高並發IO的底層原理
從基礎講起。IO的原理和模型是隱藏在編程知識底下的,是開發人員必須掌握的基礎原理,是基礎的基礎,更是通關大公司面試的必備知識。本章從操作系統的底層原理入手,通過圖文並茂的方式,為大家深入剖析高並發IO的底層原理,並介紹如何通過設置來讓操作系統支持高並發。

第3章 【面試必備】 Java NIO通信基礎詳解
高性能的Java通信,絕對離不開Java NI0技術,現在主流的技術框架或中間件服務器,都使用了Java NI0技術,譬如Tomcat、Jetty、Netty。學習和掌握NIO技術,已經不是一項加分技能,而是一項必備技能。不管是面試,還是實際開發,作為Java的“攻城獅”(工程師的諧音),都必須掌握NI0的原理和開發實踐技能。

第4章 【面試必備】 鼎鼎大名的Reactor反應器模式
從基礎講起。Reactor反應器模式是高性能網絡編程在設計和架構層面的基礎模式。為什么呢?只有徹底了解反應器的原理,才能真正構建好高性能的網絡應用,才能輕松地學習和掌握Netty框架。同時,反應器模式也:是BAT級別大公司必不可少的面試題。

第5章 【面試必備】高並發:Future異步回調模式
隨着業務模塊系統越來越多,各個系統的業務架構變得越來越錯綜復雜,特別是這幾年微服務架構的興起,跨設備跨服務的接口調用越來越頻繁。打個簡單的比方:現在的一個業務流程,可能需要調用N次第三方接口,獲取N種上游數據。因此,面臨一個大的問題是:如何高效率地異步去調取這些接口,然后同步去處理這些接口的返回結果呢?這里涉及線程的異步回調問題,這也是高並發的一個基礎問題。
在Netty源代碼中,大量地使用了異步回調技術,並且基於Java的異步回調設計了自己的一整套異步回調接口和實現。
在本章中,我們從JavaFuture異步回調技術入手,然后介紹比較常用的第三方異步回調技術一一谷歌公司的Guava Future相關技術,最后介紹一下Netty的異步回調技術。總之,學習高並發編程,掌握異步回調技術是編程人員必須具備的一項基礎技術。

第6章 Netty原理與基礎
首先引用Netty官網的內容對Netty進行一個正式的介紹。
Netty是為了快速開發可維護的高性能、高可擴展、網絡服務器和客戶端程序而提供的異步事件驅動基礎框架和工具。換句話說,Netty是-個Java NI0客戶端/服務器框架。基於Netty,可以快速輕松地開發網絡服務器和客戶端的應用程序。與直接使用Java NI0相比,Netty給大家造出了一個非常優美的輪子,它可以大大簡化了網絡編程流程。例如,Netty極大地簡化TCP、UDP套接字、HTTP Web服務程序的開發。
Netty的目標之一,是要使開發可以做到“快速和輕松”。除了做到“快速和輕松”的開發TCP/UDP等自定義協議的通信程序之外,Netty經過精心設計,還可以做到“快速和輕松”地開發應用層協議的程序,如FTP、 SMTP 、 HTTP以及其他的傳統應用層協議。
Netty的目標之二,是要做到高性能、高可擴展性。基於Java的NIO, Netty設計了-套優秀的Reactor反應器模式。后面會詳細介紹Netty中反應器模式的實現。在基於Netty的反應器模式實現中的Channel(通道)、Handler (處理器)等基類,能快速擴展以覆蓋不同協議、完成不同業務處理的大量應用類。

第7章 Decoder與Encoder重要組件
大家知道, Netty從底層Jav a通道讀到ByteBuf =進制數據,傳入Netty通道的流水線,隨后開始入站處理。
在入站處理過程中,需要將ByteBuf二進制類型,解碼成Java P0J0對象。這個解碼過程,可以通過Netty的Decoder 解碼器去完成。
在出站處理過程中,業務處理后的結果(出站數據) ,需要從某個Java P0J0對象,編碼為最終的ByteBuf 二進制數據,然后通過底層Java通道發送到對端。在編碼過程中,需要用到Net ty的Encoder編碼器去完成數據的編碼工作。

第8章 JSON和ProtoBuf序列化
我們在開發-些遠程過程調用(RPC) 的程序時,通常會涉及對象的序列化/反序列化的問題,例如一個“Person”對象從客戶端通過TCP方式發送到服務器端;因為TCP協議(UDP等 這種低層協議)只能發送字節流,所以需要應用層將Java P0JO對 象序列化成字節流, 數據接收端再反序列化成Java P0J0對象即可。

第9章 基於Netty的單體IM系統的開發實踐
Netty應用的綜合實踐篇:將綜合使用前面學到的編碼器、解碼器、業務處理器等知識,完成一個聊天系統的設計和實現。

第10章 ZooKeeper分布式協調
ZooKeeper (本書也簡稱ZK)是Hadoop的正式子項目,它是-個針對大型分布式系統的可靠協調系統,提供的功能包括:配置維護、名字服務、分布式同步、組服務等。
ZooKeeper的目標就是封裝好復雜易出錯的關鍵服務,將簡單易用的接口和性能高效、功能穩定的系統提供給用戶。
ZooKeeper在實際生產環境中應用非常廣泛,例如S0A的服務監控系統、Hadoop、Spark的分布式調度系統。

第11章 分布式緩存Redis
緩存是一個很簡單的問題,為什么要用緩存?主要原因是數據庫的查詢比較耗時,而使用緩存能大大節省數據訪問的時間。舉個例子,假如表中有2千萬個用戶信息,在加載用戶信息時,-次數據庫查詢大致的時間在數百毫秒級別。這僅僅是一次查詢,如果是頻繁多次的數據庫查詢,效率就會更低。
提升效率的通用做法是把數據加入緩存,每次加載數據之前,先去緩存中加載,如果為空,再去查詢數據庫並將數據加入緩存,這樣可以大大提高數據訪問的效率。

第12章 億級高並發IM架構的開發實踐
結合分布式緩存Redis、分布式協調ZooKeeper、高性能通信Netty,從架構的維度,設計一套億級IM通信的高並發應用方案。並從學習和實戰的角度出發,將聯合“瘋狂創客圈”社群的高性能發燒友們,-起持續迭代出一個支持億級流量的IM項目,暫時命名為“CrazyIM"。


詳細目錄:
資料目錄:
前言
第1章 高並發時代的必備技能 1
1.1 Netty為何這么火 1
1.1.1 Netty火熱的程度 1
1.1.2 Netty是面試的必殺器 2
1.2 高並發利器Redis 2
1.2.1 什么是Redis 2
1.2.2 Redis成為緩存事實標准的原因 3
1.3 分布式利器ZooKeeper 3
1.3.1 什么是ZooKeeper 3
1.3.2 ZooKeeper的優勢 4
1.4 高並發IM的綜合實踐 4
1.4.1 高並發IM的學習價值 4
1.4.2 龐大的應用場景 5
1.5 Netty、Redis、ZooKeeper實踐計划 5
1.5.1 第1天:Java NIO實踐 5
1.5.2 第2天:Reactor反應器模式實踐 6
1.5.3 第3天:異步回調模式實踐 7
1.5.4 第4天:Netty基礎實踐 8
1.5.5 第5天:解碼器(Decoder)與編碼器(Encoder)實踐 9
1.5.6 第6天:JSON和ProtoBuf序列化實踐 11
1.5.7 第7~10天:基於Netty的單聊實戰 12
1.5.8 第11天:ZooKeeper實踐計划 14
1.5.9 第12天:Redis實踐計划 14
1.6 本章小結 16
第2章 高並發IO的底層原理 17
2.1 IO讀寫的基礎原理 17
2.1.1 內核緩沖區與進程緩沖區 18
2.1.2 詳解典型的系統調用流程 18
2.2 四種主要的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多路復用模型(IO Multiplexing) 22
2.2.4 異步IO模型(Asynchronous IO) 23
2.3 通過合理配置來支持百萬級並發連接 24
2.4 本章小結 26
第3章 Java NIO通信基礎詳解 27
3.1 Java NIO簡介 27
3.1.1 NIO和OIO的對比 28
3.1.2 通道(Channel) 28
3.1.3 Selector 選擇器 28
3.1.4 緩沖區(Buffer) 29
3.2 詳解NIO Buffer類及其屬性 29
3.2.1 Buffer類 29
3.2.2 Buffer類的重要屬性 29
3.2.3 4個屬性的小結 31
3.3 詳解NIO Buffer類的重要方法 31
3.3.1 allocate()創建緩沖區 31
3.3.2 put()寫入到緩沖區 32
3.3.3 flip()翻轉 33
3.3.4 get()從緩沖區讀取 34
3.3.5 rewind()倒帶 35
3.3.6 mark( )和reset( ) 37
3.3.7 clear( )清空緩沖區 38
3.3.8 使用Buffer類的基本步驟 38
3.4 詳解NIO Channel(通道)類 38
3.4.1 Channel(通道)的主要類型 39
3.4.2 FileChannel文件通道 39
3.4.3 使用FileChannel完成文件復制的實踐案例 41
3.4.4 SocketChannel套接字通道 42
3.4.5 使用SocketChannel發送文件的實踐案例 44
3.4.6 DatagramChannel數據報通道 46
3.4.7 使用DatagramChannel數據包通道發送數據的實踐案例 47
3.5 詳解NIO Selector選擇器 49
3.5.1 選擇器以及注冊 49
3.5.2 SelectableChannel可選擇通道 50
3.5.3 SelectionKey選擇鍵 50
3.5.4 選擇器使用流程 50
3.5.5 使用NIO實現Discard服務器的實踐案例 52
3.5.6 使用SocketChannel在服務器端接收文件的實踐案例 54
3.6 本章小結 57
第4章 鼎鼎大名的Reactor反應器模式 59
4.1 Reactor反應器模式為何如此重要 59
4.1.1 為什么首先學習Reactor反應器模式 59
4.1.2 Reactor反應器模式簡介 60
4.1.3 多線程OIO的致命缺陷 60
4.2 單線程Reactor反應器模式 62
4.2.1 什么是單線程Reactor反應器 62
4.2.2 單線程Reactor反應器的參考代碼 63
4.2.3 一個Reactor反應器版本的EchoServer實踐案例 65
4.2.4 單線程Reactor反應器模式的缺點 67
4.3 多線程的Reactor反應器模式 68
4.3.1 多線程池Reactor反應器演進 68
4.3.2 多線程Reactor 反應器的實踐案例 68
4.3.3 多線程Handler處理器的實踐案例 70
4.4 Reactor反應器模式小結 72
4.5 本章小結 73
第5章 並發基礎中的Future異步回調模式 74
5.1 從泡茶的案例說起 74
5.2 join異步阻塞 75
5.2.1 線程的join合並流程 75
5.2.2 使用join實現異步泡茶喝的實踐案例 75
5.2.3 詳解join合並方法 77
5.3 FutureTask異步回調之重武器 77
5.3.1 Callable接口 77
5.3.2 初探FutureTask類 78
5.3.3 Future接口 79
5.3.4 再探FutureTask類 79
5.3.5 使用FutureTask類實現異步泡茶喝的實踐案例 80
5.4 Guava的異步回調 82
5.4.1 詳解FutureCallback 82
5.4.2 詳解ListenableFuture 83
5.4.3 ListenableFuture異步任務 84
5.4.4 使用Guava實現泡茶喝的實踐案例 84
5.5 Netty的異步回調模式 87
5.5.1 詳解GenericFutureListener接口 87
5.5.2 詳解Netty的Future接口 88
5.5.3 ChannelFuture的使用 88
5.5.4 Netty的出站和入站異步回調 89
5.6 本章小結 90
第6章 Netty原理與基礎 91
6.1 第一個Netty的實踐案例DiscardServer 91
6.1.1 創建第一個Netty項目 91
6.1.2 第一個Netty服務器端程序 92
6.1.3 業務處理器NettyDiscardHandler 93
6.1.4 運行NettyDiscardServer 94
6.2 解密Netty中的Reactor反應器模式 95
6.2.1 回顧Reactor反應器模式中IO事件的處理流程 95
6.2.2 Netty中的Channel通道組件 96
6.2.3 Netty中的Reactor 反應器 96
6.2.4 Netty中的Handler處理器 97
6.2.5 Netty的流水線(Pipeline) 98
6.3 詳解Bootstrap啟動器類 100
6.3.

