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基本介绍编辑内容简介资深一线专家诚意之作，总结多年实践经验，带你全面掌握Java高并发异步通信的首选框架——Netty。 - 阿里巴巴、JBoss 、Facebook、并发编程网、唯品会、1号店等多位资深技术专家联名力荐。 《Netty权威指南》是异步非阻塞通信领域的经典之作，是国内首本深入分析和讲解Netty原理和架构的著作，内容包含基础功能、高级应用、系统架构、源码分析和行业应用，深入阐述了Java I/O的Netty NIO开发、Netty编解码开发、Netty多协议开发等各方面的技术要点，包含了对源码的深刻解读，并且对Netty的应用现状和未来趋势进行分析，旨在帮助从业人员提升自我，更快更明确地发展职业道路。 Netty是什么？使用Netty能够做什么？为什么要从传统的Socket开发切换到NIO进行编程？为什么不直接基于JDK的NIO类库编程而选择Netty?如何全面系统地掌握Netty,进行Netty NIO开发、Netty编解码开发、Netty多协议开发？如何通过对Netty源码的学习获得更深入地知识？掌握了Netty后，如何将其应用到实际架构中？Netty工程师的就业前景和可涉足的行业是怎样的？本书都会一一解答。作者简介李林锋：Netty中国推广者，现华为技术有限公司平台中间件架构与设计部设计师，公司总裁技术创新奖获得者。长期从事高性能通信软件的架构设计和开发工作，有多年在NIO领域的设计、开发和运维经验，精通NIO编程和Netty、Mina等主流NIO框架。专业推荐编辑媒体推荐与林锋兄相识甚早，他在NIO相关领域实战经验丰富，成绩斐然，并且乐于分享，旨在帮助更多人得到技术上的进步，是一位我很尊敬的技术思考者、实践者和推广者。Netty作为Dubbo底层的高性能分布式通信框架，在实际开发中，我非常关心如高效序列化/编解码、线程模型调优、高效Buffer使用、心跳重连策略、优雅停机、宕机异常处理、NIO并发安全处理等核心问题，而本书中对这些问题都进行了详细说明，并提炼出了处理原则，给出了提纲挈领般的引导。书中对这些问题的分析总结可以得到不少从头摸爬滚打才能获得的收获，希望你和我一样能有眼前一亮的感觉。 ——阿里巴巴Dubbo、PaaS平台核心开发架构师 李鼎 Netty是一个令人惊讶的项目，在短短几年成为众多Java高并发异步通信的首选框架。但目前国内资料极少并缺乏系统性，而李兄的这本系统介绍Netty开发和原理的书籍，很完美地填补了这个空白。国内的技术人员对Java NIO和Netty理解多一些，也就意味着国内整体网络编程技术的进步。本书条理清晰，对技术的阐述循序渐进，是一本难得的Netty学习教材，推荐有志青年仔细学习研究本书，共同把NIO异步通信编程推向一个新高度。 ——JBoss应用服务器核心开发组成员 张建锋 Netty的卓越之处在于它是一个高性能、异步事件驱动的NIO框架，目前很多著名的开源框架开始将底层的通信框架切换到Netty，如Hadoop、Storm等，Facebook的后台也即将启用这一优秀框架。希望这本书的面市能够对于Netty在国内的发展起到推动作用。 ——Facebook资深工程师 覃超 经常有很多Java领域的应届生和程序员来咨询我我，说自己非常希望找到心仪的工作，但是不知道如何学习和提高。在Java中我觉得比较有挑战性的技术就是网络I/O编程和多线程并发编程，而Netty作为企业高性能异步NIO通信的首选框架，在Facebook、Twitter、阿里巴巴等著名公司都得到了应用，学习和掌握它，对于个人的职业和技术发展都极具意义。本书正是一本引领我们由浅入深学习Netty的宝典，非常值得仔细研读和思考。 ——并发编程网站长 方腾飞 大数据时代的来临使Netty的优势得以更广泛的发挥。在分布式集群中进行大数据计算，伴随着海量数据在不同计算节点间的传输——这个工作在目前流行的Spark、Storm和Hadoop中，都是由Netty来实现的，它就好像是大数据计算的血管一般。深入大数据计算，Netty是必须掌握的技能之一。 ——唯品会高级软件开发工程师 姚仁捷 网络通信框架Netty已经逐渐成为了构建高可用分布式系统核心组件通信的基础，它的线程模型、零拷贝和多协议支持也让从业者们爱不释手，林锋兄作为国内NIO领域和Netty框架研究最早、水平最高的架构师之一，在本书中对Netty进行了全面的解析，其中大量的源码剖析和实战讲解给想学习NIO编程和Netty，进阶分布式的同学提出了一些思想或者说指引了前进方向，非常推荐。 ——1号店资深架构师 彭荣新 Netty提供了高稳定性、高性能的网络编程接口，封装了TCP/UDP复杂的Socket实现细节，简单易用。本书由浅入深，适合不同层次的工程师阅读！ ——阿里巴巴网站高性能技术架构师 周涛明名人推荐由于传统基于BIO的同步阻塞通信无法满足高可靠、高性能的Java服务器领域，从JDK1.4开始，Java提供了一套新的异步非阻塞I/O类库:NIO。然而由于NIO编程的复杂性，很长一段时间NIO编程并没有流行起来。Netty等NIO框架的诞生和流行，弥补了原生NIO类库的不足，使得基于异步非阻塞模式开发的应用服务器越来越多。例如，Facebook、Twitter、阿里巴巴等都使用Netty构建高性能的分布式服务框架。尽管Netty在业界和国内已经得到广泛的应用，然而并没有一本系统性的Netty教材来讲解Netty的原理、架构和最佳实践。本书由浅入深的引领读者掌握Netty主要类库的使用，编解码框架的定制和开发，私有协议栈的设计和实现。在源码分析章节对Netty的核心类库进行原理剖析和讲解。最后，通过行业应用让大家掌握如何在不同的领域和行业应用Netty解决实际问题。图书目录编辑基础篇走进JavaNIO 第1章Java的I∕O演进之路2 1.1I∕O基础入门3 1.1.1Linux网络I∕O模型简介3 1.1.2I∕O多路复用技术6 1.2Java的I∕O演进8 1.3总结10 第2章NIO入门11 2.1传统的BIO编程11 2.1.1BIO通信模型图12 2.1.2同步阻塞式I∕O创建的TimeServer源码分析13 2.1.3同步阻塞式I∕O创建的TimeClient源码分析16 2.2伪异步I∕O编程18 2.2.1伪异步I∕O模型图19 2.2.2伪异步式I∕O创建的TimeServer源码分析19 2.2.3伪异步I∕O弊端分析21 2.3NIO编程24 2.3.1NIO类库简介24 2.3.2NIO服务端序列图28 2.3.3NIO创建的TimeServer源码分析31 2.3.4NIO客户端序列图36 2.3.5NIO创建的TimeClient源码分析39 2.4AIO编程45 2.4.1AIO创建的TimeServer源码分析46 2.4.2AIO创建的TimeClient源码分析52 2.4.3AIO版本时间服务器运行结果56 2.54种I∕O的对比58 2.5.1概念澄清58 2.5.2不同I∕O模型对比60 2.6选择Netty的理由60 2.6.1不选择Java原生NIO编程的原因61 2.6.2为什么选择Netty62 2.7总结63 入门篇NettyNIO开发指南 第3章Netty入门应用66 3.1Netty开发环境的搭建66 3.1.1下载Netty的软件包67 3.1.2搭建Netty应用工程67 3.2Netty服务端开发68 3.3Netty客户端开发73 3.4运行和调试76 3.4.1服务端和客户端的运行76 3.4.2打包和部署77 3.5总结78 第4章TCP粘包∕拆包问题的解决之道79 4.1TCP粘包∕拆包79 4.1.1TCP粘包∕拆包问题说明80 4.1.2TCP粘包∕拆包发生的原因80 4.1.3粘包问题的解决策略81 4.2未考虑TCP粘包导致功能异常案例82 4.2.1TimeServer的改造82 4.2.2TimeClient的改造83 4.2.3运行结果84 4.3利用LineBasedFrameDecoder解决TCP粘包问题88 4.3.1支持TCP粘包的TimeServer88 4.3.2支持TCP粘包的TimeClient90 4.3.3运行支持TCP粘包的时间服务器程序93 4.3.4LineBasedFrameDecoder和StringDecoder的原理分析98 4.4总结99 第5章分隔符和定长解码器的应用100 5.1DelimiterBasedFrameDecoder应用开发101 5.1.1DelimiterBasedFrameDecoder服务端开发101 5.1.2DelimiterBasedFrameDecoder客户端开发104 5.1.3运行DelimiterBasedFrameDecoder服务端和客户端106 5.2FixedLengthFrameDecoder应用开发108 5.2.1FixedLengthFrameDecoder服务端开发108 5.2.2利用telnet命令行测试EchoServer服务端110 5.3总结111 中级篇Netty编解码开发指南 第6章编解码技术114 6.1Java序列化的缺点115 6.1.1无法跨语言115 6.1.2序列化后的码流太大115 6.1.3序列化性能太低118 6.2业界主流的编解码框架121 6.2.1Google的Protobuf介绍121 6.2.2Facebook的Thrift介绍123 6.2.3JBossMarshalling介绍124 6.3总结125 第7章Java序列化126 7.1NettyJava序列化服务端开发126 7.2Java序列化Netty客户端开发132 7.3运行结果135 7.4总结137 第8章GoogleProtobuf编解码138 8.1Protobuf的入门139 8.1.1Protobuf开发环境搭建139 8.1.2Protobuf编解码开发141 8.1.3运行Protobuf例程143 8.2Netty的Protobuf服务端开发143 8.2.1Protobuf版本的图书订购服务端开发144 8.2.2Protobuf版本的图书订购客户端开发146 8.2.3Protobuf版本的图书订购程序功能测试149 8.3Protobuf的使用注意事项152 8.4总结153 第9章JBossMarshalling编解码154 9.1Marshalling开发环境准备154 9.2Netty的Marshalling服务端开发155 9.3Netty的Marshalling客户端开发158 9.4运行Marshalling客户端和服务端例程160 9.5总结162 高级篇Netty多协议开发和应用 第10章HTTP协议开发应用164 10.1HTTP协议介绍165 10.1.1HTTP协议的URL165 10.1.2HTTP请求消息（HttpRequest）165 10.1.3HTTP响应消息（HttpResponse）168 10.2NettyHTTP服务端入门开发169 10.2.1HTTP服务端例程场景描述170 10.2.2HTTP服务端开发170 10.2.3NettyHTTP文件服务器例程运行结果178 10.3NettyHTTP+XML协议栈开发182 10.3.1开发场景介绍183 10.3.2HTTP+XML协议栈设计186 10.3.3高效的XML绑定框架JiBx187 10.3.4HTTP+XML编解码框架开发195 10.3.5HTTP+XML协议栈测试211 10.3.6小结213 10.4总结214 第11章WebSocket协议开发215 11.1HTTP协议的弊端216 11.2WebSocket入门216 11.2.1WebSocket背景217 11.2.2WebSocket连接建立218 11.2.3WebSocket生命周期219 11.2.4WebSocket连接关闭220 11.3NettyWebSocket协议开发221 11.3.1WebSocket服务端功能介绍221 11.3.2WebSocket服务端开发222 11.3.3运行WebSocket服务端230 11.4总结231 第12章UDP协议开发233 12.1UDP协议简介234 12.2UDP服务端开发235 12.3UDP客户端开发238 12.4运行UDP例程240 12.5总结241 第13章文件传输242 13.1文件的基础知识243 13.1.1文件的概念243 13.1.2文件路径243 13.1.3文件名称244 13.1.4FileChannel简介244 13.2Netty文件传输开发245 13.3运行Netty文件传输服务例程248 13.4总结250 第14章私有协议栈开发251 14.1私有协议介绍251 14.2Netty协议栈功能设计253 14.2.1网络拓扑图253 14.2.2协议栈功能描述254 14.2.3通信模型254 14.2.4消息定义255 14.2.5Netty协议支持的字段类型256 14.2.6Netty协议的编解码规范257 14.2.7链路的建立259 14.2.8链路的关闭260 14.2.9可靠性设计260 14.2.10安全性设计262 14.2.11可扩展性设计262 14.3Netty协议栈开发263 14.3.1数据结构定义263 14.3.2消息编解码267 14.3.3握手和安全认证271 14.3.4心跳检测机制275 14.3.5断连重连278 14.3.6客户端代码279 14.3.7服务端代码281 14.4运行协议栈282 14.4.1正常场景282 14.4.2异常场景：服务端宕机重启283 14.4.3异常场景：客户端宕机重启286 14.5总结286 …… 源码分析篇Netty功能介绍和源码分析 架构和行业应用篇Netty高级特性 附录ANetty参数配置表文摘编辑10.3.4 HTTP+XML编解码框架开发 本节共有6个小节来讲解如何基于Netty开发HTTP+XML协议栈，在Netty提供的HTTP基础协议栈上进行扩展和封装，以实现对上层业务的零侵入。下面我们一起学习如何进行开发。 1．HTTP+XML请求消息编码类 对于上层业务侧，构造订购请求消息后，以HTTP+XML协议将消息发送给服务端，如果要实现对业务零侵入或者尽可能少的侵入，协议层和应用层应该解耦。 考虑到HTTP+XML协议栈需要一定的定制扩展能力，例如通过HTTP消息头携带业务自定义字段，所以，应该允许业务利用Netty的HTTP协议栈接口自行构造私有的HTTP消息头。 HTTP+XML的协议编码仍然采用ChannelPipeline中增加对应的编码handler类实现。 下面我们来一起看下HTTP+XML请求消息编码类的源码实现。 代码清单10-8 HTTP+XML HTTP请求消息编码类 11. public class HttpXmlRequestEncoder extends 12. AbstractHttpXmlEncoder { 13. 14. @Override 15. protected void encode(ChannelHandlerContext ctx, HttpXmlRequest msg, 16. List序言编辑大约在2008年的时候，我参与设计和开发的一个电信系统在月初出帐期，总是发生大量的连接超时和读写超时异常，业务的失败率相比于平时高了很多，报表中的很多指标都差强人意。后来经过排查，发现问题的主要原因出现在下游网元的处理性能上，月初的时候BSS出帐，在出帐期间BSS系统运行缓慢，由于双方采用了同步阻塞式的HTTP+XML进行通信，导致任何一方处理缓慢都会影响对方的处理性能。按照故障隔离的设计原则，对方处理速度慢或者不回应答，不应该影响系统的其他功能模块或者协议栈，但是在同步阻塞I/O通信模型下，这种故障传播和相互影响是不可避免的，很难通过业务层面解决。 受限于当时Tomcat和Servlet的同步阻塞I/O模型，以及在Java领域异步HTTP协议栈的技术积累不足，当时我们并没有办法完全解决这个问题，只能通过调整线程池策略和HTTP超时时间来从业务层面做规避。 2009年，由于对技术的热爱，我作为业务骨干被领导派去参加一个重点业务平台的研发工作，与两位资深的架构师（其中一位工作20年，做华为交换机出身）共同参与。这是我第一次全面接触异步I/O编程和高性能电信级协议栈的开发，眼界大开——异步高性能内部协议栈、异步HTTP、异步SOAP、异步SMPP……所有的协议栈都是异步非阻塞。后来的性能测试表明：基于Reactor模型统一调度的长连接和短连接协议栈，无论是性能、可靠性还是可维护性，都可以“秒杀”传统基于BIO开发的应用服务器和各种协议栈，这种差异本质上是一种代差。 在我从事异步NIO编程的2009年，业界还没有成熟的NIO框架，那个时候Mina刚刚开始起步，功能和性能都达不到商用标准。最困难的是，国内Java领域的异步通信还没有流行，整个业界的积累都非常少。那个时候资料匮乏，能够交流和探讨的圈内人很少，一旦踩住“地雷”，就需要夜以继日地维护。在随后2年多的时间里，经历了10多次的在通宵、凌晨被一线的运维人员电话吵醒等种种磨难之后，我们自研的NIO框架才逐渐稳定和成熟。期间，解决的BUG总计20~30个。 从2004年JDK1.4首次提供NIO 1.0类库到现在，已经过去了整整10年。JSR 51的设计初衷就是让Java能够提供非阻塞、具有弹性伸缩能力的异步I/O类库，从而结束Java在高性能服务器领域的不利地位。然而，在相当长的一段时间里，Java的NIO编程并没有流行起来，究其原因如下。 1. 大多数高性能服务器，被C和C++语言盘踞，由于它们可以直接使用操作系统的异步I/O能力，所以对JDK的NIO并不关心； 2. 移动互联网尚未兴起，基于Java的大规模分布式系统极少，很多中小型应用服务对于异步I/O的诉求不是很强烈； 3. 高性能、高可靠性领域，例如银行、证券、电信等依然以C++为主导，Java充当打杂的角色，NIO暂时没有用武之地； 4. 当时主流的J2EE服务器，几乎全部基于同步阻塞I/O构建，例如Servlet、Tomcat等，由于它们应用广泛，如果这些容器不支持NIO，用户很难具备独立构建异步协议栈的能力； 5. 异步NIO编程门槛比较高，开发和维护一款基于NIO的协议栈对很多中小型公司来说像是一场噩梦； 6. 业界NIO框架不成熟，很难商用； 7. 国内研发界对NIO的陌生和认识不足，没有充分重视。 基于上述几种原因，NIO编程的推广和发展长期滞后。值得欣慰的是，随着大规模分布式系统、大数据和流式计算框架的兴起，基于Java来构建这些系统已经成为主流，NIO编程和NIO框架在此期间得到了大规模的商用。在互联网领域，阿里的分布式服务框架Dubbo、RocketMQ，大数据的基础序列化和通信框架Avro，以及很多开源的软件都已经开始使用Netty来构建高性能、分布式通信能力，Netty社区的活跃度也名列前茅。根据目前的信息，Netty已经在如下几个领域得到了大规模的商业应用。 1. 互联网领域； 2. 电信领域； 3. 大数据领域； 4. 银行、证券等金融领域； 5. 游戏行业； 6. 电力等企业市场。 2014年春节前，我分享了一篇博文《Netty5.0架构剖析和源码解读》，短短1个月下载量达到了4000多。很多网友向我咨询NIO编程技术、NIO框架如何选择等问题，也有一些圈内朋友和出版社邀请我写一本关于Netty的技术书籍。作为最流行、表现最优异的NIO框架Netty深受大家喜爱，但是长期以来除了UserGuide之外，国内鲜有Netty相关的技术书籍供广大NIO编程爱好者学习和参考。由于Netty源码的复杂性和NIO编程本身的技术门槛限制，对于大多数读者而言，通过自己阅读和分析源码来深入掌握Netty的设计原理和实现细节是件困难的事情。从2011年开始我系统性的分析和应用了Netty和Mina，转瞬间已经过去了3年多。在这3年的时间里，我们的系统经受了无数严苛的考验，在这个过程中，对Netty和Mina有了更深刻的体验，也积累了丰富的运维和实战经验。我们都是开源框架Netty的受益者，为了让更多的朋友和同行能够了解NIO编程，深入学习和掌握Netty这个NIO利器，我打算将我的经验和大家分享，同时也结束国内尚无Netty学习教材的尴尬境地。 内容介绍 本书涵盖了Netty NIO框架的绝大部分知识点，包括Java I/O的演进历史、传统BIO通信的弊端、Java 4种I/O通信模型的优缺点对比。以及Netty入门、Netty编解码框架、文件传输、多协议和私有协议栈定制和开发。在源码分析章节，详细介绍了ByteBuf、Channel和Unsafe、ChannelPipeline和ChannelHandler、NioEventLoop、ChannelFuture和ChannelPromise的设计原理和源码分析。在高级应用章节，介绍了Netty的逻辑架构模型、Netty的线程模型和行业应用。最后附录了Netty启动配置参数项说明。 联系方式 尽管我也有技术洁癖，希望诸事完美，但是由于Netty代码的庞杂和涉及到的知识点太多，一本书籍很难涵盖所有的功能点。如有遗漏或者错误，恳请大家能够及时批评和指正，如果你有好的建议或者想法，也可以联系我。我的联系方式如下：邮箱： [email protected] 新浪微博: Nettying微信：Nettying。 致谢 如果说个人能够改变自己命运的话，对于程序员来说，唯有通过不断的学习和实践，努力提升自己的技能，才有可能找到更好的机会，充分发挥和体现自己的价值。我希望本书能够为你的成功助一臂之力。 感谢博文视点的策划编辑丁一琼和幕后的美编，正是你们的辛苦工作才保证了本书能够顺利出版；感谢华为Netty爱好者和关注本书的领导同事们的支持，你们的理解和鼓励为我提供了足够的勇气。感谢我的家人和老婆的支持，写书占用了我几乎所有的业余时间，没有你们的理解和支持，我很难安心写作。 最后感谢Netty中国社区的朋友，我的微博粉丝和所有喜欢Netty的朋友们，你们对技术的热情是鼓励我写书的最重要动力，没有你们，就没有本书。希望大家一如既往的喜欢NIO编程，喜欢Netty，以及相互交流和分享，共同推动整个国内异步高性能通信领域的技术发展。 李林锋 5月11日于南京紫轩阁基本介绍编辑内容简介资深一线专家诚意之作，总结多年实践经验
