内容介绍
《Netty 4核心原理与手写RPC框架实战》首先从硬件层面深入分析网络通信原理，结合Java对网络I/O的API实现，将理论与实践串联起来，帮助大家透彻理解网络通信的起源，然后介绍Netty产生的背景并基于Netty手写Tomcat和RPC框架，帮助大家初步了解Netty的作用，接着分析Netty的核心原理和核心组件，基于Netty手写一个消息推送系统并进行性能调优，*后介绍设计模式在Netty中的应用和经典的面试题分析。如果你想深入了解网络通信原理，如果你还不知道Netty能做什么，如果你想深入了解Netty的实现原理，如果你看源码找不到入口，无从下手，如果你想了解设计模式在Netty中的应用，本书都能帮到你。
作者介绍
谭勇德（Tom）10余年Java开发经验。咕泡学院联合创始人。著有畅销书《Spring 5核心原理与30个类手写实战》。在大型IT公司担任过CTO、系统架构师。精通Java、JS、CSS、AS、PHP等；负责过多个大型分布式系统的微服务架构的技术改造；多年来对Netty框架有深入研究及独特见解；开发过多套企业内部UI框架和ORM框架；热衷于分享经验，共同进步。格言：不只做一个技术者，更要做一个思考者。
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如果你想深入了解网络通信原理，如果你还不知道Netty能做什么，如果你想深入了解Netty的实现原理，如果你看源码找不到入口，无从下手，如果你想了解设计模式在Netty中的应用，本书都能帮到你。
目录
目录
第 1 篇 I/O 基础篇
第 1 章 网络通信原理 2
1.1 网络基础架构 .. 2
1.1.1 C/S 架构 .. 2
1.1.2 C/S 信息传输流程 ... 2
1.2 TCP/IP 五层模型详解 .... 3
1.2.1 物理层 .. 3
1.2.2 数据链路层 4
1.2.3 网络层 . 5
1.2.4 传输层 ... 10
1.2.5 应用层 15
1.2.6 小结 16
1.3 网络通信实现原理 .. 18
1.4 向浏览器输入 URL 后发生了什么 .... 19
1.5 网络通信之“魂”——Socket 21
第 2 章 Java I/O 演进之路 ....23
2.1 I/O 的问世 23
2.1.1 什么是 I/O .... 23
2.1.2 I/O 交互流程 . 24
2.2 五种 I/O 通信模型 ... 25
2.2.1 阻塞 I/O 模型 .. 25
2.2.2 非阻塞 I/O 模型 .... 26
2.2.3 多路复用 I/O 模型 . 27
2.2.4 信号驱动 I/O 模型 28
2.2.5 异步 I/O 模型 28
2.2.6 易混淆的概念澄清 .. 29
2.2.7 各 I/O 模型的对比与总结 ... 32
2.3 从 BIO 到 NIO 的演进 .... 33
2.3.1 面向流与面向缓冲 .. 33
2.3.2 阻塞与非阻塞 33
2.3.3 选择器在 I/O 中的应用 ... 34
2.3.4 NIO 和 BIO 如何影响应用程序的设计 ... 34
2.4 Java AIO 详解 . 37
2.4.1 AIO 基本原理 37
2.4.2 AIO 初体验 ... 38
第 2 篇 Netty 初体验
第 3 章 Netty 与 NIO 之前世今生 . 44
3.1 Java NIO 三件套 . 44
3.1.1 缓冲区 . 44
3.1.2 选择器 . 54
3.1.3 通道 58
3.2 NIO 源码初探 63
3.3 反应堆 ... 69
3.4 Netty 与 NIO .. 70
3.4.1 Netty 支持的功能与特性 ... 70
3.4.2 Netty 采用 NIO 而非 AIO 的理由 . 71
第 4 章 基于 Netty 手写 Tomcat.... 72
4.1 环境准备 .... 72
4.1.1 定义 GPServlet 抽象类 ... 72
4.1.2 创建用户业务代码 .. 73
4.1.3 完成 web.properties 配置 74
4.2 基于传统 I/O 手写 Tomcat .... 74
4.2.1 创建 GPRequest 对象 . 74
4.2.2 创建 GPResponse 对象 .. 76
4.2.3 创建 GPTomcat 启动类 77
4.3 基于 Netty 重构 Tomcat 实现 .. 80
4.3.1 重构 GPTomcat 逻辑 ... 80
4.3.2 重构 GPRequest 逻辑 . 83
4.3.3 重构 GPResponse 逻辑 ... 84
4.3.4 运行效果演示 85
第 5 章 基于 Netty 重构 RPC 框架 87
5.1 RPC 概述 ... 87
5.2 环境预设 .... 88
5.3 代码实战 .... 91
5.3.1 创建 API 模块 ... 91
5.3.2 创建自定义协议 . 91
5.3.3 实现 Provider 业务逻辑 .. 92
5.3.4 完成 Registry 服务注册 .. 93
5.3.5 实现 Consumer 远程调用 97
5.3.6 Monitor 监控 101
5.4 运行效果演示 .... 102
第 3 篇 Netty 核心篇
第 6 章 Netty 高性能之道 .. 104
6.1 背景介绍 .. 104
6.1.1 Netty 惊人的性能数据 .... 104
6.1.2 传统 RPC 调用性能差的“三宗罪”.... 104
6.1.3 Netty 高性能的三个主题 105
6.2 Netty 高性能之核心法宝 106
6.2.1 异步非阻塞通信 .... 106
6.2.2 零拷贝 108
6.2.3 内存池 112
6.2.4 高效的 Reactor 线程模型 ... 116
6.2.5 无锁化的串行设计理念 .. 118
6.2.6 高效的并发编程 .... 119
6.2.7 对高性能的序列化框架的支持 119
6.2.8 灵活的 TCP 参数配置能力 120
第 7 章 揭开 Bootstrap 的神秘面纱.. 124
7.1 客户端 Bootstrap .... 124
7.1.1 Channel 简介 .... 124
7.1.2 NioSocketChannel 的创建 .... 125
7.1.3 客户端 Channel 的初始化 .. 127
7.1.4 Unsafe 属性的初始化 . 130
7.1.5 ChannelPipeline 的初始化 .... 131
7.1.6 EventLoop 的初始化 .. 132
7.1.7 将 Channel 注册到 Selector 137
7.1.8 Handler 的添加过程 ... 139
7.1.9 客户端发起连接请求 . 141
7.2 服务端 ServerBootstrap .... 144
7.2.1 NioServerSocketChannel 的创建 ... 146
7.2.2 服务端 Channel 的初始化 .. 146
7.2.3 服务端 ChannelPipeline 的初始化 .... 149
7.2.4 将服务端 Channel 注册到 Selector ... 149
7.2.5 bossGroup 与 workerGroup... 149
7.2.6 服务端 Selector 事件轮询 .. 152
7.2.7 Netty 解决 JDK 空轮询 Bug.... 154
7.2.8 Netty 对 Selector 中 KeySet 的优化 .... 157
7.2.9 Handler 的添加过程 ... 160
第 8 章 大名鼎鼎的 EventLoop .... 164
8.1 EventLoopGroup 与 Reactor 164
8.1.1 再谈 Reactor 线程模型 .. 164
8.1.2 EventLoopGroup 与 Reactor 关联 .... 166
8.1.3 EventLoopGroup 的实例化 .. 167
8.2 任务执行者 EventLoop ... 169
8.2.1 NioEventLoop 的实例化过程 ... 170
8.2.2 EventLoop 与 Channel 的关联 171
8.2.3 EventLoop 的启动 . 172
第 9 章 Netty 大动脉 Pipeline . 176
9.1 Pipeline 设计原理 .. 176
9.1.1 Channel 与 ChannelPipeline . 176
9.1.2 再谈 ChannelPipeline 的初始化 ... 177
9.1.3 ChannelInitializer 的添加.. 178
9.1.4 自定义 ChannelHandler 的添加过程 181
9.1.5 给 ChannelHandler 命名 184
9.1.6 ChannelHandler 的默认命名规则 .. 185
9.2 Pipeline 的事件传播机制 186
9.2.1 Outbound 事件传播方式 . 194
9.2.2 Inbound 事件传播方式 .... 196
9.2.3 小结 .... 199
9.3 Handler 的各种“姿势” .. 200
9.3.1 ChannelHandlerContext 200
9.3.2 Channel 的生命周期 ... 201
9.3.3 ChannelHandler 常用的 API 201
9.3.4 ChannelInboundHandler 202
第 10 章 异步处理双子星 Future 与 Promise .... 204
10.1 异步结果 Future .. 204
10.2 异步执行 Promise 205
第 11 章 Netty 内存分配 ByteBuf .... 209
11.1 初识 ByteBuf ... 209
11.1.1 ByteBuf 的基本结构 . 209
11.1.2 ByteBuf 的重要 API . 210
11.1.3 ByteBuf 的基本分类 . 213
11.2 ByteBufAllocator 内存管理器 . 214
11.3 非池化内存分配 ... 218
11.3.1 堆内内存的分配 .. 218
11.3.2 堆外内存的分配 .. 221
11.4 池化内存分配 .. 224
11.4.1 PooledByteBufAllocator 简述 . 224
11.4.2 DirectArena 内存分配流程 229
11.4.3 内存池的内存规格 ... 231
11.4.4 命中缓存的分配 .. 231
11.4.5 Page 级别的内存分配 ... 241
11.4.6 SubPage 级别的内存分配 .. 254
11.4.7 内存池 ByteBuf 的内存回收 . 268
11.4.8 SocketChannel 读取 ByteBuf 的过程 .. 273
第 12 章 Netty 编解码的艺术 . 281
12.1 什么是拆包、粘包 .... 281
12.1.1 TCP 拆包、粘包 ... 281
12.1.2 粘包问题的解决策略 .... 282
12.2 什么是编解码 .. 282
12.2.1 编解码技术 282
12.2.2 Netty 为什么要提供编解码框架 . 283
12.3 Netty 中常用的解码器 .. 284
12.3.1 ByteToMessageDecoder 抽象解码器 284
12.3.2 LineBasedFrameDecoder 行解码器 .. 289
12.3.3 DelimiterBasedFrameDecoder 分隔符解码器 . 296
12.3.4 FixedLengthFrameDecoder 固定长度解码器 .. 302
12.3.5 LengthFieldBasedFrameDecoder 通用解码器 . 303
12.4 Netty 编码器原理和数据输出 . 307
12.4.1 WriteAndFlush 事件传播 ... 307
12.4.2 MessageToByteEncoder 抽象编码器 311
12.4.3 写入 Buffer 队列 312
12.4.4 刷新 Buffer 队列 316
12.4.5 数据输出回调 . 322
12.5 自定义编解码 .. 335
12.5.1 MessageToMessageDecoder 抽象解码器 ... 335
12.5.2 MessageToMessageEncoder 抽象编码器 ... 336
12.5.3 ObjectEncoder 序列化编码器 . 337
12.5.4 LengthFieldPrepender 通用编码器 ... 338
第 4 篇 Netty 实战篇
第 13 章 基于 Netty 手写消息推送系统 .. 342
13.1 环境搭建 342
13.2 多协议通信设计 .. 343
13.2.1 自定义协议规则 .. 343
13.2.2 自定义编解码器 .. 346
13.2.3 对 HTTP 的支持 349
13.2.4 对自定义协议的支持 .... 351
13.2.5 对 WebSocket 协议的支持 .... 351
13.3 服务端逻辑处理 ... 352
13.3.1 多协议串行处理 .. 352
13.3.2 服务端用户中心 .. 354
13.4 客户端控制台处理 .... 359
13.4.1 控制台接入代码 .. 359
13.4.2 控制台消息处理 .. 360
13.5 客户端 Web 页面交互实现 .... 363
13.5.1 Web 页面设计 . 363
13.5.2 WebSocket 接入 ... 365
13.5.3 登录和退出 366
13.5.4 发送文字信息 . 367
13.5.5 发送图片表情 . 368
13.5.6 发送鲜花雨特效 .. 369
第 14 章 Netty 高性能调优工具类解析 .... 371
14.1 多线程共享 FastThreadLocal .. 371
14.1.1 FastThreadLocal 的使用和创建 ... 371
14.1.2 FastThreadLocal 的设值 379
14.2 Recycler 对象回收站 381
14.2.1 Recycler 的使用和创建 381
14.2.2 从 Recycler 中获取对象 ... 386
14.2.3 相同线程内的对象回收 389
14.2.4 不同线程间的对象回收 391
14.2.5 获取不同线程间释放的对象 .. 397
第 15 章 单机百万连接性能调优 . 405
15.1 模拟 Netty 单机连接瓶颈 . 405
15.2 单机百万连接调优解决思路 ... 410
15.2.1 突破局部文件句柄限制 410
15.2.2 突破全局文件句柄限制 412
15.3 Netty 应用级别的性能调优 ... 413
15.3.1 Netty 应用级别的性能瓶颈复现 . 413
15.3.2 Netty 应用级别的性能调优方案 . 420
第 16 章 设计模式在 Netty 中的应用 . 422
16.1 单例模式源码举例 .... 422
16.2 策略模式源码举例 .... 423
16.3 装饰者模式源码举例 424
16.4 观察者模式源码举例 426
16.5 迭代器模式源码举例 427
16.6 责任链模式源码举例 428
16.7 工厂模式源码举例 .... 430
第 17 章 Netty 经典面试题集锦.... 432
17.1 基础知识部分 .. 432
17.1.1 TCP 和 UDP 的根本区别 . 432
17.1.2 TCP 如何保证可靠传输 433
17.1.3 Netty 能解决什么问题 .. 433
17.1.4 选用 Netty 作为通信组件框架的举例 433
17.1.5 Netty 有哪些主要组件，它们之间有什么关联 ... 433
17.2 高级特性部分 .. 434
17.2.1 相较同类框架，Netty 有哪些优势 .. 434
17.2.2 Netty 的高性能体现在哪些方面 . 434
17.2.3 默认情况下 Netty 起多少线程，何时启动 .. 434
17.2.4 Netty 有几种发送消息的方式 434
17.2.5 Netty 支持哪些心跳类型设置 435
17.2.6 Netty 和 Tomcat 的区别 ... 435
17.2.7 在实际应用中，如何确定要使用哪些编解码器 .. 435
