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出版者:高等教育出版社

作者:聂哲

出品人:

页数:280

译者:

出版时间:2006-5

价格:23.00元

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isbn号码:9787040193343

丛书系列:

图书标签:

• 网络编程
• Jbuilder
• Java
• Socket
• TCP/IP
• 多线程
• 服务器
• 客户端
• 网络应用
• 编程技巧

《深入理解Java网络协议与通信框架》 引言 在数字化浪潮汹涌而来的今天，网络通信早已渗透到我们生活的方方面面，从日常的浏览网页、发送邮件，到支撑庞大业务系统的分布式计算，无一不依赖于高效、稳定、安全的网络连接。而Java作为一门跨平台、面向对象的强大编程语言，凭借其丰富的API和成熟的生态系统，在网络编程领域占据着举足轻重的地位。本书《深入理解Java网络协议与通信框架》旨在为广大Java开发者提供一份详尽的技术指南，帮助他们深刻理解网络通信的底层原理，掌握Java提供的强大网络编程工具，并能灵活运用各种通信框架，构建出高性能、可扩展的网络应用。 本书并非对某个特定框架的浅尝辄止，而是从最基础的网络协议入手，逐步深入到Java提供的核心API，最终引领读者掌握当下主流的通信框架。我们相信，只有深入理解了“为什么”和“怎么样”，才能在面对复杂网络问题时游刃有余，才能设计出真正优秀的网络服务。 第一部分：网络通信基石——协议解析与Java NIO 第一章：TCP/IP协议栈详解 在任何网络通信的讨论中，TCP/IP协议栈都是绕不开的起点。本章将详细剖析TCP/IP协议栈的层级结构，从物理层到应用层，层层剥离，揭示每一层协议的核心功能与工作机制。 链路层与IP协议： 我们将介绍MAC地址、ARP协议的工作原理，以及IPv4和IPv6的地址结构、路由选择机制。理解IP地址的分配和路由转发是构建互联网的基础。 TCP协议： 作为可靠传输的代表，TCP协议的精髓在于其三次握手与四次挥手的连接建立与释放过程，以及滑动窗口、拥塞控制、流量控制等机制。我们将深入解析这些机制如何保证数据在不可靠的网络环境中准确、有序地到达。 UDP协议： 与TCP的可靠性不同，UDP以其简洁和高效而著称。本章将阐述UDP的无连接特性、报文结构，以及其在DNS、DHCP等应用场景下的优势。 HTTP协议： 作为应用层最核心的协议之一，HTTP是Web通信的基石。我们将分析HTTP的请求/响应模型、常用方法（GET, POST等）、状态码、头部字段，并探讨HTTP/1.1、HTTP/2、HTTP/3的演进，理解它们在性能和功能上的差异。 其他重要应用层协议： 简要介绍DNS、FTP、SMTP、POP3、IMAP等协议，了解它们在不同场景下的作用。 第二章：Java NIO——告别阻塞，拥抱异步 传统的Java Socket编程采用的是阻塞式I/O模型，即当一个线程发起读写操作时，如果没有数据可读或没有空间可写，线程就会被阻塞，直到操作完成。这种模型在处理大量并发连接时效率低下，容易耗尽线程资源。Java NIO（Non-blocking I/O）应运而生，它提供了一种非阻塞的I/O模型，极大地提升了网络应用的性能和可伸缩性。 NIO核心组件： Channel（通道）： NIO中的数据传输通道，可以看作是传统Socket的升级版，支持非阻塞读写。我们将介绍FileChannel, SocketChannel, ServerSocketChannel, DatagramChannel等常用通道类型。 Buffer（缓冲区）： NIO中用于存储数据的容器，与传统字节流不同，Buffer提供了更精细的位置（position）、限制（limit）和容量（capacity）管理。我们将深入理解ByteBuffer的常用操作，以及Direct Buffer和Heap Buffer的区别。 Selector（选择器）： NIO的灵魂所在，Selector允许一个线程管理多个Channel的I/O事件。我们将详细解析Selector的注册、事件（SelectionKey）以及就绪集合（Ready Set）的工作原理，理解如何通过单线程高效地处理多路并发连接。 NIO工作流程： 结合代码示例，演示如何使用Selector实现一个简单的非阻塞服务器和客户端，理解注册、监听、就绪、就绪操作的完整生命周期。 NIO的适用场景： 分析NIO在高性能网络服务器、分布式系统、实时通信等场景下的优势。 第二部分：Java网络编程实践——深入API与常用模式 第三章：Java Socket API深入解析 尽管NIO提供了更先进的I/O模型，但传统的Socket API仍然是理解网络编程的基础，并且在某些场景下依然十分有用。本章将深入解析Java Socket API，帮助读者理解其工作原理和使用方法。 TCP Socket编程： ServerSocket： 学习如何创建ServerSocket，监听指定端口，接收客户端连接。 Socket： 学习如何通过Socket与服务器建立连接，进行数据的发送与接收，理解InputStream和OutputStream的工作方式。 阻塞与非阻塞模式： 探讨Socket在不同模式下的行为差异。 多线程与Socket： 分析在传统阻塞式Socket编程中，如何通过多线程来处理并发连接，以及其局限性。 UDP Socket编程： DatagramSocket： 学习如何使用DatagramSocket发送和接收UDP数据报。 DatagramPacket： 理解DatagramPacket的结构，以及如何在UDP通信中封装和解析数据。 Socket选项与高级特性： 介绍Socket的各种配置选项，如TCP_NODELAY, SO_TIMEOUT, SO_KEEPALIVE等，以及如何利用它们优化网络通信性能。 第四章：HTTP客户端开发与Web服务 HTTP是Web应用的核心，开发HTTP客户端以及构建简单的Web服务是网络编程的常见需求。 Java内置HTTP客户端： HttpURLConnection： 详细讲解HttpURLConnection的使用，包括发送GET、POST请求，设置请求头、请求体，处理响应，以及Cookie管理。 HttpClient（Apache HttpClient）： 介绍Apache HttpClient这个功能强大、灵活的第三方库，它提供了更丰富的功能，如连接池、请求重试、身份验证等。 构建简易Web服务器： 使用Java Socket API构建： 演示如何利用ServerSocket和Socket API，结合HTTP协议，手动构建一个能够响应简单HTTP请求的Web服务器。 理解HTTP请求的处理流程： 如何解析HTTP请求行、请求头、请求体，并根据请求生成响应。 RESTful API设计与调用： 介绍RESTful架构风格，以及如何在Java中设计和调用RESTful API。 第五章：Java并发网络编程模型 在网络编程中，高效地处理并发请求是关键。本章将探讨几种常见的Java并发网络编程模型。 阻塞式I/O + 多线程模型： 这是最传统的模型，分析其实现方式、优缺点以及适用场景。 NIO + 单线程/多线程模型： 深入分析使用Selector如何实现高性能的并发处理，探讨单线程Reactor模式和多线程Worker模式。 异步I/O（AIO）： 介绍Java AIO（Asynchronous I/O）的API，理解其基于CompletableFuture和CompletionHandler的异步回调机制，以及其与NIO的区别和适用性。 线程池的应用： 讲解如何在并发网络编程中合理使用线程池（如Executors）来管理和复用线程，提高资源利用率。 第三部分：现代通信框架——高效构建分布式系统 第六章：Netty——高性能网络应用框架 Netty是目前Java领域最流行、最强大的网络应用框架之一，它基于Java NIO，提供了一套高度模块化、可扩展的API，极大地简化了网络应用程序的开发。 Netty核心概念： Bootstrap & ServerBootstrap： 讲解如何使用这两个类来配置和启动Netty服务器和客户端。 ChannelPipeline & ChannelHandler： 理解Pipeline和Handler的概念，以及它们如何协同工作来处理网络事件。 ByteBuf： Netty提供的强大缓冲区，相比于ByteBuffer，它提供了更丰富的API和更优化的内存管理。 EventLoopGroup & EventLoop： 讲解Netty如何使用EventLoopGroup管理EventLoop，以及EventLoop如何处理I/O事件和用户自定义任务。 Netty的事件驱动模型： 详细解析Netty的事件驱动、非阻塞、可伸缩的网络模型。 Netty实战： 构建一个简单的TCP服务器/客户端： 通过代码示例，演示如何使用Netty实现一个基本的TCP通信应用。 自定义协议编解码器： 讲解如何实现消息的序列化与反序列化，以及如何利用Netty提供的编解码器（如MessageToByteEncoder, ByteToMessageDecoder）来简化开发。 HTTP协议支持： 介绍Netty如何支持HTTP协议，以及如何构建HTTP服务器。 第七章：gRPC——高效的RPC框架 gRPC是一种高性能、开源、通用的RPC（Remote Procedure Call）框架，它基于HTTP/2协议，使用Protocol Buffers作为接口定义语言（IDL）。 RPC简介： 解释RPC的概念，以及它在分布式系统中的作用。 Protocol Buffers： 讲解Protocol Buffers的语法，如何定义服务接口和消息结构，以及Protobuf的优势（高效、跨语言、向后兼容）。 gRPC核心组件： Stub： 客户端代理，用于调用远程服务。 Service Definition： 在`.proto`文件中定义的RPC服务。 Message Definition： 在`.proto`文件中定义的数据结构。 gRPC的通信模式： 介绍gRPC支持的四种通信模式：Unary RPC, Server Streaming RPC, Client Streaming RPC, Bidirectional Streaming RPC。 gRPC实战： 定义Protobuf服务和消息： 编写`.proto`文件。 生成Java代码： 使用Protobuf编译器生成Java代码。 实现gRPC服务器与客户端： 演示如何编写服务器端实现和客户端调用。 gRPC的优缺点与适用场景： 分析gRPC在微服务、高性能数据传输等领域的优势。 第八章：WebSocket——全双工通信之道 WebSocket协议提供了客户端与服务器之间持久化的、全双工的通信通道，非常适合实现实时聊天、在线游戏、实时数据推送等应用。 WebSocket协议详解： 介绍WebSocket协议的握手过程，以及其与HTTP的区别。 Java WebSocket API： Java API for WebSocket（JSR 356）： 介绍Java标准WebSocket API的使用。 使用Netty实现WebSocket服务器/客户端： 演示如何利用Netty构建WebSocket应用，处理文本消息、二进制消息、ping/pong帧等。 WebSocket的应用场景： 探讨WebSocket在现代Web应用中的广泛应用。 第四部分：网络安全与性能优化 第九章：网络安全基础与Java实现 在网络通信中，安全性至关重要。本章将介绍网络安全的基础概念，以及如何在Java中实现安全通信。 SSL/TLS协议： 详细解析SSL/TLS的工作原理，包括证书、握手过程、加密算法等。 Java的JSSE（Java Secure Socket Extension）： 介绍如何使用Java提供的JSSE API来构建HTTPS客户端和服务器，实现SSL/TLS加密通信。 HTTPS客户端与服务器开发： 演示如何配置SSLContext，创建SSLSocketFactory，以及如何处理自签名证书和信任证书。 其他安全考虑： 讨论身份验证、授权、输入验证等安全实践。 第十章：网络性能优化与监控 高性能的网络应用是系统稳定运行的关键。本章将探讨多种网络性能优化技术。 吞吐量与延迟优化： 分析影响网络吞吐量和延迟的因素，如缓冲区大小、TCP参数、网络拓扑等。 连接池技术： 讲解如何使用连接池来复用网络连接，减少连接建立和关闭的开销。 负载均衡： 介绍负载均衡的原理和常见策略，以及如何在Java应用中实现负载均衡。 网络监控与诊断： 常用工具： 介绍Wireshark, tcpdump等抓包工具，以及Telnet, netstat等命令行工具。 Java监控： 讨论如何利用JMX, VisualVM等工具监控Java网络应用的性能指标。 日志记录与分析： 强调合理设置日志级别和日志分析在问题定位中的作用。 微服务架构下的网络优化： 探讨在微服务环境中，服务间的通信优化策略，如API网关、服务注册与发现等。 结语 本书的编写，旨在为读者构建一个全面、深入的Java网络编程知识体系。从底层的协议原理，到核心的Java API，再到先进的通信框架，我们力求将每一个知识点都讲解透彻，并辅以丰富的代码示例，帮助读者将理论知识转化为实践能力。 网络编程是一个不断发展和演进的领域，本书的内容也力求紧跟技术发展的潮流。我们鼓励读者在掌握本书内容的基础上，继续探索更广阔的技术领域，不断提升自己的技术水平。我们相信，通过持续的学习和实践，每位开发者都能在网络编程的世界里创造出无限可能。

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坦白说，我一开始对“Jbuilder”这个名字有些好奇，以为会是一本专注于某个特定框架或工具的指南。然而，这本书的格局远超我的预期。它更像是一本关于现代网络架构的“思想漫游”。作者没有陷入某个特定技术栈的泥潭，而是站在更高的维度，探讨了分布式系统、微服务通信中的网络挑战。读到关于服务发现和负载均衡那一章时，我感觉自己仿佛站在一个巨大的数据中心机房里，看着数据流如何在复杂的拓扑结构中高效穿梭。文字的张力十足，尤其在描述异步I/O和事件驱动模型时，那种代码在后台悄然运行、高效处理海量请求的画面感极强。对于那些已经有一定编程基础，但感觉网络知识体系还不够完整的工程师来说，这本书能帮你构建起一个坚实而现代化的知识骨架。

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从阅读体验上讲，这本书的节奏把握得非常好，读起来有一种行云流水的顺畅感。它不像某些技术书籍那样，在前半部分堆砌大量基础概念，让人感到枯燥难耐，然后在后半部分突然加速，让人跟不上。这本书从一开始就将读者带入一个需要解决实际问题的环境中，然后逐步揭示背后的原理。特别是关于安全传输和加密握手流程的讲解，作者用了一种非常直观的比喻，将原本晦涩的密码学概念变得易于理解。这种将复杂性转化为清晰逻辑的能力，是衡量一本优秀技术著作的重要标准。它成功地平衡了理论的深度和实践的可操作性，对于需要快速将学习成果转化为生产力的开发者而言，具有极高的实用价值。

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我必须强调这本书在“性能调优”部分所展现出的深度。很多网络编程书籍在讲完基本原理后，就草草收场，但在《Jbuilder网络编程》中，作者对性能瓶颈的挖掘细致入微。他不仅指出了常见的陷阱，比如不恰当的缓冲策略或者错误的锁粒度，还提供了具体的度量工具和分析方法。比如，关于如何使用内核级别的工具来诊断Socket阻塞问题的那一节，信息量密度简直爆棚。我甚至感觉自己像是在听一位经验丰富的老工程师在传授他多年踩坑得来的秘诀。这本书提供的不仅仅是知识点，更是一种成熟的工程思维。它引导读者从“能跑”到“跑得快、跑得稳”的质变，对于任何追求卓越代码质量的程序员来说，都是一次高价值的投资。

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这本《Jbuilder网络编程》读下来，感觉就像是进入了一个全新的技术世界。作者的叙事方式非常引人入胜，不是那种枯燥的教科书式讲解，而是通过大量的实际案例和项目经验，将复杂的网络编程概念层层剖析。尤其是在描述数据传输和协议解析时，那种深入浅出的表达让人茅塞顿开。我记得其中有一章专门讲了如何优化数据包的封装和传输效率，那段内容的逻辑推导非常严谨，从底层TCP/IP的细节到应用层的数据结构设计，都讲解得面面俱到，让人不得不佩服作者的功底。不仅仅是技术细节的罗列，更重要的是它提供了一种思考问题的框架，教会读者如何在实际工作中面对网络延迟、并发连接等挑战时，能够迅速找到最合适的解决方案。这本书的深度和广度都令人印象深刻，对于希望在网络编程领域深耕的开发者来说，绝对是一本不可多得的宝典。

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这本书的排版和案例选择都透露出一种对细节的极致追求。每一段代码示例都经过精心打磨，不仅功能完整，而且注释清晰，几乎可以作为即插即用的参考模板。我特别欣赏作者在解释设计模式在网络编程中的应用时所下的功夫。比如，如何巧妙地运用观察者模式来处理网络状态的变化，或者如何用工厂模式来灵活创建不同类型的网络连接器。这些内容不是空泛的理论，而是紧密结合实际编程场景的解决方案。阅读过程中，我多次停下来，对照自己正在进行的项目进行反思，很多之前感到棘手的问题，在读完相关章节后，都有了豁然开朗的感觉。这本书不仅教会我“怎么做”，更重要的是教会我“为什么这样做是最好的”。

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