《Java 网络编程基础》目录与学习路径

本页是《Java 网络编程基础》的目录与学习路径。全书 50 篇：15 章 45 节，加序、前言、本页目录和两个附录。主线是把 linkd 从一个阻塞 echo 服务器写到最小网关：每一个协议结论都要落到一个类、一条命令或一次抓包上。

这本书回答什么

Java 四卷本把 library 写成了 libraryd，但请求从网卡到方法之间的那一层，一直由框架代劳。本书把这一层打开，按五个问题组织：

1. 一次请求从网卡到 Java 方法，中间经过哪些缓冲区、线程与系统调用。
2. BIO、NIO、Selector、Reactor 的差别在哪里，什么场景该用哪一种。
3. 半包、粘包、背压、超时、优雅关闭这些工程问题，怎么在代码里解决。
4. HTTP/1.1、HTTP/2、TLS、WebSocket 的协议边界与最小实现。
5. 怎么用 tcpdump、netstat、lsof、ab、JFR 证明结论，而不是背结论。

这五个问题对应五个部分：地图与语义、字节与事件循环、协议实现、运行时工程、验证与收口。每一部分都以 linkd 的可运行代码收尾，而不是停在概念图。

全书概览

三条学习路径

全书按章顺序读最完整，但真实工作通常从一个目标、一个症状或一个项目阶段开始。下面三条路径可以跳读，路径里的每一篇都指向具体小节。

路径一：按目标

目标 A：写一个非阻塞服务器。 适合要把 NIO 真正用起来、而不是只记住 API 的读者。

1. 1.1 从一次 HTTP 请求看 Java 网络栈 ：先知道字节经过哪些层。
2. 1.2 BIO、NIO、AIO 与 Reactor 模型 / 1.3 linkd 项目与实验环境 ：选模型、搭骨架。
3. 2.1 TCP 连接、字节流与可靠性边界 / 3.1 Socket 与 ServerSocket 基本用法 / 3.2 连接、读、写超时 ：先把阻塞版本写对。
4. 4.2 定长、分隔符与长度域帧 ：消息边界从哪里来。
5. 5.1 Buffer 的 position、limit 与 flip / 5.2 DirectBuffer 与堆外内存 ：读写索引与内存类型。
6. 6.1 Selector 就绪事件与 interestOps / 6.2 单线程 Reactor 实现 ：事件循环的最小闭环。
7. 7.1 非阻塞 accept、read 与 write / 7.2 半包、粘包与缓冲区增长 / 7.3 连接状态机与空闲检测 ：把服务器写成能用的样子。
8. 12.1 事件循环与任务队列 / 14.1 读写水位与背压信号 / 14.3 优雅关闭与连接排空 ：线程、背压与关闭。

目标 B：读懂并实现协议。 适合要做网关、RPC、长连接或协议改造的读者。

1. 2.1 TCP 连接、字节流与可靠性边界 / 4.1 字节序、字符集与边界 / 4.2 定长、分隔符与长度域帧 ：协议的最小材料。
2. 8.1 请求行、头部与消息体 → 8.2 keep-alive、chunked 与管线化 → 8.3 路由、静态文件与错误响应 ：HTTP/1.1 全链路。
3. 9.1 HTTP/2 帧类型与流状态 → 9.2 HPACK 与头部压缩 → 9.3 多路复用、流量控制与优先级 ：HTTP/2 的三个核心机制。
4. 10.1 TLS 1.3 握手与证书链 / 10.2 SSLEngine 非阻塞握手 ：加密层怎么接进事件循环。
5. 11.1 WebSocket 握手与 Upgrade / 11.2 帧格式、掩码与分片 ：长连接消息协议。

目标 C：排障与压测。 适合线上已经出问题、需要先定位的读者。

1. 15.1 tcpdump、netstat 与连接诊断 ：先看连接状态和包。
2. 15.2 压测工具与指标口径 ：吞吐、分位、错误数一起看。
3. 3.3 半关闭、RST 与优雅关闭 / 14.2 超时、重试与幂等边界 ：解释连接为什么断。
4. 14.3 优雅关闭与连接排空 / 15.3 linkd v1 验收与故障复盘 ：把修复变成验收项。

路径二：按症状

症状一：连不上，或连上立刻断。

先看 2.3 InetAddress、端口与网络接口 确认绑定地址，再看 3.1 Socket 与 ServerSocket 基本用法 的 accept 与 backlog，随后用 3.2 连接、读、写超时 区分连接超时与读超时，最后用 15.1 tcpdump、netstat 与连接诊断 看握手停在哪一步。如果连接是被对端重置的，补 3.3 半关闭、RST 与优雅关闭 。

症状二：请求卡住，或响应被截断。

先看 7.2 半包、粘包与缓冲区增长 ，确认是不是把一次 read 当成一条消息；再看 8.1 请求行、头部与消息体 的 Content-Length 与消息体边界；长连接场景补 8.2 keep-alive、chunked 与管线化 。写不出去时看 14.1 读写水位与背压信号 ，超时与重试看 14.2 超时、重试与幂等边界 。

症状三：吞吐上不去，CPU 却很闲。

先判断模型是否选错：1.2 BIO、NIO、AIO 与 Reactor 模型 ，再看 6.1 Selector 就绪事件与 interestOps 是否漏注册 OP_WRITE，6.2 单线程 Reactor 实现 是否被业务阻塞，12.2 业务线程池与阻塞隔离 是否把慢任务留在了事件循环，最后用 15.2 压测工具与指标口径 复核连接数与分位。

症状四：内存持续上涨，怀疑堆外泄漏。

先看 5.2 DirectBuffer 与堆外内存 的分配与回收，再看 13.2 DirectByteBuffer 分配与回收 的 Cleaner 与上限，文件传输场景补 13.3 内存映射与文件传输 。用 15.2 压测工具与指标口径 记录压测前后的常驻内存。

症状五：发布重启时丢少量请求。

先看 3.3 半关闭、RST 与优雅关闭 理解关闭时的 RST，再看 14.3 优雅关闭与连接排空 的停止 accept、排空写队列和期限，最后用 15.3 linkd v1 验收与故障复盘 把「发布不丢请求」写成验收项。

症状六：TLS 握手失败，或 ALPN 协商不到 h2。

按顺序看 10.1 TLS 1.3 握手与证书链 的证书与 SAN、10.2 SSLEngine 非阻塞握手 的状态机、10.3 会话复用、ALPN 与证书校验 的协议选择。证书问题先用 curl -v 和 keytool -list 确认，不要先改 Java 代码。

路径三：按项目

如果你只想看 linkd 怎么长起来，按阶段走：

前置三篇与附录

十五章一览

第一部分：地图、语义与连接（第 1–3 章）

第二部分：字节与事件循环（第 4–7 章）

第三部分：协议实现（第 8–11 章）

第四部分：运行时工程（第 12–14 章）

第五部分：验证与收口（第 15 章）

项目状态

linkd 按章增量生长，不要求每节都从零开始。下表是每章结束时的项目状态，读某一节前可以对照，确认代码基线。

linkd v1 的功能边界固定：HTTP 9090、健康检查 /healthz、只读 /books/{id} 代理到 libraryd 的 8080、WebSocket /ws/echo、明文 h2c 教学实现、SIGINT 优雅关闭。业务接口允许返回固定假响应，正文会标注；HTTP/2 不声称生产级。

三卷衔接

本书是《Java 网络编程基础》三卷本的第一卷。三卷共用 linkd，但每卷的技术栈和问题层次不同。

前置内容来自 Java 四卷本：卷三《Java 高级编程》的线程、JMM、虚拟线程，对应本书第 6、12 章；卷四《Java 虚拟机原理与性能调优》的 JFR、线程转储、直接内存诊断，对应本书第 13、15 章。本书不重复这些机制，只在用到时给出最小上下文和指向。

实验口径

书里的「本机输出」统一来自下面这套环境；换机器后绝对值会变，字段和方向通常不变。

export JAVA_HOME=~/.jdks/jdk-25.0.5+8/Contents/Home
export PATH="$JAVA_HOME/bin:$PATH"
java -version && javac -version

Apple M1 Pro，10 核，32 GB，macOS 26.3 (25D125)
Temurin 25.0.5+8，Maven 3.9.12

平台与工具约定：

• macOS 没有 ss，连接诊断用 netstat -anv -p tcp 与 lsof -nP -iTCP:9090。
• macOS 没有 epoll，Selector 基于 kqueue；本书不写 epoll 的实测。
• tcpdump 需要 sudo，回环用 -i lo0；没有实际抓包就不写时间线。
• 压测用 /usr/sbin/ab；wrk、hey 未安装，不写它们的实测。
• 端口固定：linkd 9090，libraryd 8080；抓包与压测都走 loopback。
• 构建：cd linkd && mvn -q -DskipTests compile；测试：mvn -q test。

三条纪律：

• 一次只改一个变量。端口、缓冲区、线程数、连接数、超时任何一项变了，数字就不能直接比。
• 单次运行只说明「这次发生了什么」，不当作结论；性能数字至少重复三次并给分布。
• 没有命令和输出的数字不写；工具没装的只讲用法，不编输出。

与站内其他内容的关系

• 《Java 编程入门》 ：语言基础与 library CLI。
• 《Java 编程实战》 ：工程化与 libraryd 服务。
• 《Java 高级编程》 ：线程、JMM、虚拟线程、JUC；本书第 6、12 章直接承接。
• 《Java 虚拟机原理与性能调优》 ：JFR、线程转储、直接内存诊断；本书第 13、15 章引用其工具口径。
• 《MMO 服务器开发》 ：Go 主线 + Java 21 对照的游戏服务端网络；本书不写游戏协议与跨服。
• network 专题 ：协议全景、运维、Linux 数据面与 HTTP/3；本书讲 Java 标准库实现，不重复协议百科。
• Spring Boot 三部曲 ：框架层；本书讲框架之下的连接与协议。
• 书稿专题 ：全部书稿的入口。

每节的结构与验证

每一节按同一个骨架写，跳读时也能快速定位：

1. 承接的问题：从 linkd 的代码、抓包或故障切入。
2. 核心机制：两到四个小节，代码与命令配套。
3. 在 linkd 里落地：给出模块位置和交互对象。
4. 常见错误与边界：给报错原文或错误写法。
5. 小结：四到六条。

验证分四层：javac --release 25 编译、java 运行、tcpdump/netstat/lsof 观察协议与连接、ab 与 JFR 看性能与资源。每层都给出可复制命令；没有实际执行的输出标为「示意输出」，不冒充实测。

怎么用这本书

• 按顺序：从 1.1 开始，每节结尾有小结，下一节紧接着上一节的代码基线。
• 按目标：用路径一，先选「写服务器」「懂协议」「做排障」中的一个目标，再按列表跳读。
• 按症状：用路径二，从当前故障对应的症状进入，先跑诊断命令，再回补机制。
• 按项目：用路径三，按阶段改 linkd，每阶段结束跑一次 mvn -q -DskipTests compile。

全书代码都在 linkd/ 下，不依赖 snippets/，也不修改 libraryd 的业务代码。遇到类型名或端口不一致，先回到前言 的「版本或结果不一致时怎么排查」，再对照本页的「项目状态」确认代码基线。