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第1章 高并发时代的必备技能
1.netty
Netty是JBOSS提供的一个Java开源框架，基于NIO的客户端/服务器编程框架，能够快速开发高并发、高可用、高可靠的网络服务器程序，也能开发高可用、高可靠的客户端程序。
NIO是指：非阻塞输入输出（Non-Blocking IO）。
优点：
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API使用简单，开发门槛低
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功能强大，预置了多种编解码功能，支持多种主流协议
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定制能力强，可以通过ChannelHandler对通信框架进行灵活扩展
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性能高，与其他业界主流NIO框架对比，Netty的综合性能最优
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成熟、稳定，Netty修复了JDK NIO的bug
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社区活跃，版本迭代周期短，发现的bug能够及时被修复
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面试必杀器
2.高并发利器Redis
Remote Dictionary Service 远程字典服务器。通过键值对的形式存储数据，Redis中的key只能是String类型，Value可以是String、Map、List、Set、SortedSet（有序集合）类型。
主要应用场景：缓存（数据查询、短连接、新闻内容、商品内容等）、分布式会话（Session）、聊天室好友列表、任务队列（秒杀、抢购、12306）、应用的排行榜、访问统计、数据过期处理。
优点：
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速度快 不需要等待磁盘IO
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丰富的数据结构 String list map set sortedSet
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单线程 避免了线程切换和锁机制的性能消耗
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可持久化 支持RDB和AOF两种方式，将内存中的数据写入外部的物理存储设备
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支持发布订阅
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支持Lua脚本
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支持分布式锁
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支持原子操作和事务
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支持主从（master-slave）复制与高可用（redis-sentinel）集群（3.0版本以上）
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支持管道 可以将多个命令一次性发送到服务器，然后由服务器一次性返回所有结果，在批量执行命令的场景中，可以减少网络传输开销
3.分布式利器Zookeeper
分布式协调框架，实现了分布式环境的数据一致性。简单的说：每时每刻我们访问Zookeeper的树结构时，不同的节点返回的数据都是一致的。也就是说，对Zookeeper进行数据访问时，无论是什么时间，都不会引起“脏读” “幻读” “不可重复读”问题。
第2章 高并发IO的底层原理
1.IO读写的基本原理
操作系统将内存（虚拟内存）分为两部分：内核空间和用户空间。在Linux系统在，内核模块运行在内核空间，对应的进程处在内核态；用户程序运行在用户空间，对应的进程处于用户态。
典型的系统调用流程
应用程序的IO操作实际上不是物理设备级别的读写，而是缓存的复制。
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客户端发送请求：Java客户端程序通过write系统调用将数据复制到内核缓冲区，Linux将内核缓冲区的请求数据通过客户端机器的网卡发送出去。在服务端，这份请求数据会从接收网卡中读取到服务端机器的内核缓冲区。
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服务端获取请求：Java服务端程序通过read系统调用从Linux内核缓冲区读取数据，再送入Java进程缓冲区。
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服务端业务处理：Java服务端在自己的用户空间中完成客户端的请求所对应的业务处理。
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服务端返回数据：Java服务器完成处理后。构建好的响应数据将从用户缓冲区写入内核缓冲区，这里用到的是write系统调用，操作系统会负责将内核缓冲区的数据发送出去。
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发送给客户端：服务端Linux系统将内核缓冲区中的数据写入网卡，网卡通过底层的通信协议将数据发送给目标客户端。
2.四种主要的IO模型
常见的IO模型有四种。
1.同步阻塞IO
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首先，解释一下阻塞和非阻塞。阻塞IO指的是需要内核IO操作彻底完成后才返回到用户空间执行用户程序的操作指令。“阻塞”指的是用户程序（发起IO请求的进程或者线程）的执行状态。
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其次，解释一下同步与异步。简单来说，可以i将同步与一部看成发起IO请求的两种方式。同步IO是指用户空间（进程或者线程）是主动发起IO请求的乙方，系统内核是被动接收方。异步IO则反过来，系统内核是主动发起IO请求的一方，用户空间是被动接收方。
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同步阻塞IO（Blocking IO）指的是用户空间（或者线程）主动发起，需要等待内核IO操作彻底完成后才返回到用户空间的IO操作。在IO操作过程中，发起IO请求的用户进程（或者线程）处于阻塞状态。
2.同步非阻塞IO
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非阻塞IO（Non-Blocking IO，NIO）指的是用户空间的程序不需要等待内核IO操作彻底完成，可以立即返回用户空间去执行后续的指令，即发起IO请求用户进程或者线程处于非阻塞状态，于此同事，内核会立即返回给用户一个IO状态值。
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阻塞和不阻塞的区别：阻塞是指用户进程（或者线程）一直在等待，而不能做别的事情；非阻塞是指用户进程（或者线程）获得内核返回的状态值就返回自己的空间，可以去做别的事情。
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同步非阻塞IO也可以成为NIO，但是它不是Java编程中的NIO。Java编程中的NIO（New IO）类库组件所归属的不是基础IO模型中的NIO模型，而是IO多路复用模型
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同步非阻塞IO指的是用户进程主动发起，不需要等待内核IO操作彻底完成就能立即返回用户空间的IO操作。在IO操作过程中，发起IO请求的用户进程（或者线程）处于非阻塞状态。
3.IO多路复用
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一种新的系统调用。通过该系统带哦用，一个用户进程（或者线程）可以监视多个文件描述符，一旦描述符就绪（一般是内核缓冲区可读/科协），内核就能够将文件描述符（包括socket连接）的就绪状态返回给用户进程（或者线程），用户空间可以根据文件描述符的就绪状态进行相应的IO系统调用。
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IO多路复用属于一种经典的Reactor模式实现，又是于邺城异步阻塞IO，Java中的Selector属于这种模型。
4.异步IO
- 异步IO指的是用户空间的线程编程被动接收者，而内核空间成为主动调用者。在异步IO模型中，当用户线程收到通知时，数据已经被内核读取完毕并放在了用户缓冲区内，内核在IO完成后通知用户线程直接使用即可。类似与Java中典型的回调模式。
- 异步IO模型的基本流程是：用户线程通过系统调用向内核注册某个IO操作。内核在整个IO操作（包括数据准备、数据复制）完成后通知用户程序，用户执行后续的业务操作。
- 在异步IO模型中，在整个内核的数据处理过程（包括内核将数据从屋里网络设备（网卡）读取到内核缓冲区、将内核缓冲区的数据复制到用户缓冲区）中，用户程序都不需要阻塞。