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。
移动时代、5G时代、物联网时代的大幕已经开启，它们对于高性能、高并发的开发知识和技术的要求，抬升了Java工程师的学习台阶和面试门槛。
大公司的面试题从某个侧面映射出生产场景中对专项技术的要求。高并发的面试题以前基本是BAT等大公司的专利，现在几乎蔓延至与Java项目相关的整个行业。例如，与Java NIO、Reactor模式、高性能通信、分布式锁、分布式ID、分布式缓存、高并发架构等技术相关的面试题，从以前的加分题变成了现在的基础题，这也映射出开发Java项目所必需的技术栈：分布式Java框架、Redis缓存、分布式搜索ElasticSearch、分布式协调ZooKeeper、消息队列Kafka、高性能通信框架Netty。
本书内容
本书的内容源于“疯狂创客圈社群”的博客，以及社群持续迭代的CrazyIM项目，虽然书中重在讲解Netty、Redis、ZooKeeper的使用方法，但是还有一个更大的价值，就是为大家打下Java高并发开发技术的坚实基础。
首先，本书从操作系统的底层原理开始讲解：浅显易懂地剖析高并发IO的底层原理，并介绍如何让单体Java应用支持百万级的高并发；从传统的阻塞式OIO开始，细致地解析Reactor高性能模式，介绍高性能网络开发的基础知识；从Java的线程Join和线程池开始，介绍Java Future和Guava ListenableFuture两种常用异步回调技术。这些原理方面的基础知识非常重要，是大家在日常开发Java后台应用时解决实际问题的金钥匙。
接着，重点讲解Netty。这是目前当之无愧的高性能通信框架皇冠上的明珠，是支撑其他众多著名的高并发、分布式、大数据框架底层的框架。这里有两大特色：一是从Reactor模式入手，以四两拨千斤的方式来学习Netty原理；二是通过Netty来解决网络编程中的重点难题，如ProtoBuf序列化问题、半包问题等。
然后，对ZooKeeper进行详细的介绍。除了全面地介绍使用Curator API操作ZooKeeper之外，还从实战的角度出发，介绍如何使用ZooKeeper来设计分布式ID生成器，并对重要的SnowFlake算法进行详细的介绍。另外，还通过图文并茂和结合小故事的方式浅显易懂地介绍分布式锁的基本原理，并完成一个ZooKeeper分布式锁的小实践案例。
接下来，从实践开发层面对Redis进行说明，详细介绍Redis的5种数据类型、客户端操作指令、Jedis Java API。另外，还通过spring-data-redis来完成两种方式的数据分布式缓存，并详尽地介绍Spring的缓存注解以及涉及的SpEL表达式语言。
最后，通过CrazyIM项目介绍一个亿级流量的高并发IM系统模型。这个高并发架构的系统模型不仅仅限于IM系统，通过简单的调整和适配，就可以应用于当前主流的Java后台系统。
读者对象
（1）对Java NIO、高性能IO、高并发编程感兴趣的大专院校学生。
（2）需要学习Java高并发技术、高并发架构的初、中级Java工程师。
（3）生产项目中需要用到Netty、Redis、ZooKeeper三大框架的架构师或者项目人员。
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分社网站（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”
勘误和支持
由于作者水平和能力有限，不妥之处在所难免，希望读者批评指正。本书的读者QQ群为104131248，目前群中已经包含了不少高质量的面试题以及开发技术难题，欢迎读者入群进行交流。
致谢
写书，不仅仅是一项技术活，而且是一项工匠活，为了确保书中知识的全面性、系统性，我需要不断地思考与总结。为了保证书中的每一行程序都是正确的，我需要反复地编写LLT用例去进行验证。总之，一本优质的书，意味着需要牺牲陪伴家人的大量时间。感谢我的妻子、孩子们给我一贯的支持和帮助！
感谢卞诚君老师在我写书过程中给予的指导和帮助。没有他的提议，我不会想到将自己发布在“疯狂创客圈”社群中高并发方面的博客文章整理成一本书出版。另外，还让我感觉到写博客和写书不是一个层面的事情。博客里的很多内容是不全面、不严谨的，甚至是错误的。
感谢“疯狂创客圈”社群中的小伙伴们，虽然你们的很多技术难题，我不一定能给出最佳的解答方案，但正是因为一路同行，一直坦诚、纯粹的技术交流，大家相互启发了许多技术灵感，拓展了彼此的技术视野，最终提升了水平。欢迎大家来“砸”问题，也欢迎大家多多交流。
尼恩
中国武汉
计算机\程序设计
卞诚君 2019/8/1 10:52:37
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。
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
