自序

親愛的讀者，如果你已經(jīng)讀完了筆者的《C 新經(jīng)典》《C 新經(jīng)典： 對(duì)象模型》兩本介紹C 語(yǔ)言基礎(chǔ)的書籍，并決定進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)，以備將來用C 在Linux下從事網(wǎng)絡(luò)通信/網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器開發(fā)和架構(gòu)工作，那么這本《C 新經(jīng)典： Linux C 通信架構(gòu)實(shí)戰(zhàn)》，是筆者推薦給你的第3本書，不可錯(cuò)過。
書籍介紹
本書要求讀者
對(duì)C語(yǔ)言的掌握沒有障礙；
對(duì)C 語(yǔ)言中的對(duì)象、類等概念的簡(jiǎn)單應(yīng)用沒有障礙（不要求對(duì)C 掌握得非常深，筆者也將展示用不多的C 開發(fā)知識(shí)就能寫出極其強(qiáng)悍的商業(yè)代碼）；
不要求讀者熟悉網(wǎng)絡(luò)或者Linux操作系統(tǒng)。
本書展示了一個(gè)完整的項(xiàng)目，其中包括通信框架和業(yè)務(wù)邏輯框架。
相信讀者一旦掌握了這個(gè)通信框架和業(yè)務(wù)邏輯框架，定會(huì)如虎添翼。采用此項(xiàng)目的框架作為公司的基礎(chǔ)框架，只需在框架中融入業(yè)務(wù)邏輯代碼即可，這為公司節(jié)省的資金和時(shí)間可能是巨量的。
書中的項(xiàng)目適用于客戶端和服務(wù)器之間保持TCP長(zhǎng)連接，并且兩端之間不算太頻繁地進(jìn)行一些數(shù)據(jù)收發(fā)的場(chǎng)景，如網(wǎng)絡(luò)游戲服務(wù)器等。
書中的項(xiàng)目不適用于客戶端和服務(wù)器之間有大量數(shù)據(jù)需要持續(xù)收發(fā)的場(chǎng)景，如傳遞視頻、傳遞大文件等。但是，一旦全面掌握了本項(xiàng)目并對(duì)其進(jìn)行有針對(duì)性的改造，也是完全能夠?qū)⑵鋺?yīng)用于其他場(chǎng)合的。
很多網(wǎng)絡(luò)通信課程的老師或者相關(guān)書籍的作者喜歡什么都講，不但自己疲憊不堪，也讓學(xué)習(xí)的人暈頭轉(zhuǎn)向，學(xué)了這個(gè)忘了那個(gè)，分散精力，事倍功半，這絕對(duì)是知識(shí)傳授者的失職。在筆者看來，知識(shí)傳授者的一個(gè)最大職責(zé)，就是幫助讀者鑒別哪些知識(shí)是最有用、最需要學(xué)的，哪些知識(shí)是價(jià)值不高的、可以暫時(shí)不學(xué)的。本書將講解的重點(diǎn)定位在多線程高并發(fā)這個(gè)最常使用的、難度最大的服務(wù)器通信開發(fā)領(lǐng)域，不多講，不少講，正好夠用。
有些讀者一提到網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)/網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，就會(huì)想到各種現(xiàn)成的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器框架（庫(kù)，如ACE、Boost Asio、Libevent等），并且把大部分時(shí)間都花費(fèi)在了熟悉和應(yīng)用這些框架上。在筆者看來，不如用這些時(shí)間來研究一下這些網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器框架的底層實(shí)現(xiàn)手段和所涉及的技術(shù)，知其然并知其所以然，雖然我們不見得需要自己造輪子，但如果知道輪子是怎么造的就等于抓住了事物的本質(zhì)和規(guī)律，就能夠在關(guān)鍵時(shí)刻大顯身手，并且使自己的技術(shù)素養(yǎng)和實(shí)力提升一大步。
在世界范圍內(nèi)，C 網(wǎng)絡(luò)通信編程方面的圖書并不多。究其原因，主要是編寫這類書對(duì)作者的要求非常高。一般來講，低于15年一線開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的作者，寫出一本比較完善的C 網(wǎng)絡(luò)編程書是相當(dāng)勉強(qiáng)的。即便是達(dá)到15年一線開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，如果沒有從零開始搭建一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)通信框架的親身經(jīng)歷，去寫這樣一本實(shí)戰(zhàn)書也很容易出現(xiàn)漏洞。
目前市面上名氣最大的網(wǎng)絡(luò)通信編程書當(dāng)屬《UNIX網(wǎng)絡(luò)編程卷1套接字聯(lián)網(wǎng)API》。這是一本非常棒的書，知識(shí)覆蓋面廣，講解問題非常細(xì)致，體現(xiàn)了作者深厚的知識(shí)積累和廣博的認(rèn)知。但這本書也有它的局限性，例如書中講解的多數(shù)都是知識(shí)點(diǎn)以及代碼片段，并沒有把這些代碼片段串起來轉(zhuǎn)化成一個(gè)商業(yè)項(xiàng)目或者商業(yè)框架，以使其能夠直接用于項(xiàng)目中（能夠用于項(xiàng)目中的代碼才有最直接的價(jià)值）。
對(duì)于筆者而言，寫這本書的壓力巨大： 內(nèi)容本身難度很高是其一； 要把這種難度的內(nèi)容描述清楚讓人看得懂則也是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)（相信讀者在現(xiàn)實(shí)生活中遇到過不少自己明白卻把別人講糊涂的人）。這本書的編寫，充滿艱辛，從敲定內(nèi)容至整理成書耗時(shí)8個(gè)月，而筆者在從事開發(fā)行業(yè)近15年后才著手從零開始逐步搭建并完善書中的項(xiàng)目，又在實(shí)際的工作中不斷檢驗(yàn)和完善了近10年，最終才形成讀者今天看到的這本書�？梢哉f，這本書所講授的項(xiàng)目，體現(xiàn)著筆者20多年一線開發(fā)實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)積累的巔峰開發(fā)實(shí)力。

縱觀以往，很少有人敢于嘗試教只掌握C和基本C 語(yǔ)言的開發(fā)者去學(xué)習(xí)這種難度頗高的網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)知識(shí)，但筆者愿意做這個(gè)擺渡人，通過這本書，用自己多年積累的知識(shí)，為讀者鋪設(shè)一條極速的成才之路，可以毫不夸張地說，學(xué)好這本書，讀者可以節(jié)省少則3~5年，多則10年的在C 網(wǎng)絡(luò)通信開發(fā)道路上成長(zhǎng)和摸索的時(shí)間。
在整本書的教授中，筆者提供了非常完善的代碼，給出翔實(shí)的代碼注釋，并始終帶領(lǐng)讀者認(rèn)真解讀每一行代碼的含義。這些是日后真正在工作中拿過來就能用的商業(yè)品質(zhì)的代碼。選擇這本書，你就等于找到了一個(gè)20多年經(jīng)驗(yàn)的人來幫助自己寫代碼，詳細(xì)地告訴你每行代碼的含義，這在以往是難以想象的事情。選擇這本書，你就能夠和筆者一起，編寫一套極高質(zhì)量的服務(wù)器通信代碼并對(duì)其輕松駕馭，在前進(jìn)的道路上，你一定會(huì)比別人快得多！
本書共8章36節(jié)。
第1章，課程介紹。談一談本書的內(nèi)容、講解的規(guī)劃以及學(xué)習(xí)的建議。詳細(xì)闡述開發(fā)環(huán)境的搭建、必要信息的配置、必要工具的安裝等問題。
第2章，進(jìn)入Nginx之門。對(duì)Nginx進(jìn)行簡(jiǎn)介，闡述選擇Nginx作為講解起點(diǎn)的理由，詳細(xì)介紹Nginx的目錄組織結(jié)構(gòu)，介紹如何編譯、安裝和執(zhí)行Nginx，講述Nginx的進(jìn)程模型以及一些值得關(guān)注和學(xué)習(xí)的Nginx特性。
第3章，Nginx開發(fā)初步。對(duì)Nginx源碼進(jìn)行全局性的介紹，教讀者創(chuàng)建一個(gè)自己的Linux下的C語(yǔ)言程序。以“終端和進(jìn)程關(guān)系詳解”作為切入點(diǎn)，引入bash以及終端的概念，介紹strace工具的使用，對(duì)信號(hào)、fork創(chuàng)建子進(jìn)程、守護(hù)進(jìn)程等概念都進(jìn)行了非常詳細(xì)的講解，為后續(xù)的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
第4章，服務(wù)器程序框架初步。詳細(xì)闡述本書所搭建的服務(wù)器程序的各種規(guī)劃（包括目錄規(guī)劃、編譯工具的選擇）并詳解部分實(shí)戰(zhàn)代碼。這些實(shí)戰(zhàn)代碼，是作為一個(gè)服務(wù)器框架必備的基礎(chǔ)設(shè)施，包括讀配置文件、設(shè)置標(biāo)題、日志的各種分級(jí)輸出。同時(shí)把信號(hào)處理、創(chuàng)建子進(jìn)程、創(chuàng)建守護(hù)進(jìn)程等以往講解過的知識(shí)全部融入服務(wù)器框架中來。
第5章，網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)戰(zhàn)。詳細(xì)闡述TCP/IP中最重要的概念（包括三次握手、四次揮手、TCP狀態(tài)轉(zhuǎn)換細(xì)節(jié)、listen隊(duì)列），講解基本的客戶端/服務(wù)器通信程序的組成部分，引入網(wǎng)絡(luò)輔助工具telnet、Wireshark并演示它們的使用。闡述阻塞和非阻塞、同步I/O和異步I/O的概念。對(duì)epoll網(wǎng)絡(luò)模型的實(shí)現(xiàn)原理進(jìn)行極其詳細(xì)的介紹并編寫相關(guān)的實(shí)戰(zhàn)代碼。此外，還詳細(xì)講解并解決服務(wù)器收包時(shí)的TCP粘包問題。
第6章，服務(wù)器業(yè)務(wù)邏輯處理框架。詳細(xì)講解為處理業(yè)務(wù)邏輯所引入的線程池概念和代碼，深入探討多線程資源的回收、連接池中連接的回收、線程的安全終止等高級(jí)話題。引入筆者獨(dú)創(chuàng)的連接延遲回收機(jī)制確保服務(wù)器工作的穩(wěn)定性，對(duì)于epoll中水平觸發(fā)模式下數(shù)據(jù)的發(fā)送進(jìn)行極深入的講解和代碼實(shí)戰(zhàn)，同時(shí)，對(duì)如何使用gdb調(diào)試一個(gè)崩潰的程序并找到程序中的bug進(jìn)行了細(xì)致的演示。
第7章，畫龍點(diǎn)睛之服務(wù)器安全與完善。完整實(shí)現(xiàn)了心跳包代碼實(shí)戰(zhàn)。為了服務(wù)器的安全，在控制連入數(shù)量、防范黑客攻擊、應(yīng)對(duì)畸形數(shù)據(jù)包方面，筆者都下了巨大的工夫。此外，為了確保服務(wù)器超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)能夠及時(shí)被發(fā)現(xiàn)，筆者在項(xiàng)目中的很多關(guān)鍵位置設(shè)置了負(fù)荷檢查，在出現(xiàn)需要警惕的狀況時(shí)（例如收到太多數(shù)據(jù)包來不及處理、積壓太多數(shù)據(jù)包發(fā)送不出去時(shí)）可及時(shí)進(jìn)行日志輸出�？梢哉f，各種可能的安全問題都被筆者縝密地想到和解決了。此外，筆者還編寫了一個(gè)比較完整的客戶端測(cè)試程序，用于測(cè)試整個(gè)服務(wù)器框架程序。在本章的最后，探討了驚群?jiǎn)栴}以及如何實(shí)現(xiàn)服務(wù)器程序的性能提升這個(gè)關(guān)鍵話題。
第8章，總結(jié)與展望。依據(jù)筆者20多年的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，為讀者提供一些筆者自己的所思所想，期望對(duì)讀者有所幫助！
本書閱讀進(jìn)度
不排除有基礎(chǔ)好和學(xué)習(xí)速度特別快的讀者可以很快讀完本書并掌握得很好，但通常來講，筆者建議如下的閱讀進(jìn)度。
整本書一共8章36節(jié)，筆者建議大概每周學(xué)習(xí)1節(jié)或者3周學(xué)習(xí)2節(jié)。整本書后半部分內(nèi)容（第5章起）比前半部分內(nèi)容學(xué)習(xí)難度更大、篇幅更大，所以，后半部分內(nèi)容每節(jié)的學(xué)習(xí)花的時(shí)間可能更多，但是平均下來，筆者認(rèn)為每節(jié)學(xué)習(xí)10天還是能夠做到的，這意味著整本書大概需要350天（1年）的學(xué)習(xí)時(shí)間。
筆者必須提醒讀者，在學(xué)習(xí)本書的過程中： 本節(jié)的內(nèi)容沒學(xué)明白，絕不可以往下學(xué)。網(wǎng)絡(luò)通信類知識(shí)，有其固有的難度，筆者有多年的經(jīng)驗(yàn)積累并竭盡全力去講述，但讀者千萬不可以理所當(dāng)然地認(rèn)為知識(shí)本身很簡(jiǎn)單。如果有某一節(jié)沒學(xué)明白，后續(xù)學(xué)習(xí)就會(huì)越來越困難，甚至不得不放棄學(xué)習(xí)，這種情況筆者絕不希望在任何讀者身上出現(xiàn)�；�礎(chǔ)差的讀者，哪怕一節(jié)課看3遍甚至10遍，哪怕學(xué)習(xí)時(shí)間再加長(zhǎng)1倍、2倍甚至更多倍，也絕不可以在沒弄懂的情況下學(xué)習(xí)下一節(jié)！
在閱讀過程中，讀者絕不可以只用眼睛看或者只用耳朵聽，一定要?jiǎng)悠鹗謥恚瑢?duì)書中每個(gè)地方的內(nèi)容、代碼，都要親自實(shí)踐來驗(yàn)證，并且都要保證驗(yàn)證成功。學(xué)習(xí)中遇到任何困難，都可以及時(shí)找作者或者其他讀者溝通。切記，動(dòng)手實(shí)踐的步驟，是加深對(duì)知識(shí)理解和掌握的步驟，一旦缺少這個(gè)步驟，你的記憶就不深，掌握的知識(shí)就不牢。
運(yùn)行環(huán)境
本書的范例全部在Linux操作系統(tǒng)下用g 編譯器編譯通過并能正確運(yùn)行。
部分測(cè)試程序在Windows操作系統(tǒng)下的Visual Studio 2019中創(chuàng)建，所以，Visual Studio 2019也是需要安裝的。
筆者搭建的演示環(huán)境采用的是VMware Workstation虛擬機(jī)并在其中安裝烏班圖（Ubuntu）64位Linux操作系統(tǒng)，連接Linux的終端用的是Xshell，代碼的編輯環(huán)境采用Visual Studio Code。
對(duì)于上述環(huán)境不熟悉的讀者，建議筆者用什么你們就用什么，一絲一毫都不差，以免節(jié)外生枝，導(dǎo)致搭建環(huán)境若干天也搞不定，影響學(xué)習(xí)進(jìn)度。在配套的學(xué)習(xí)資料中，筆者會(huì)提供相應(yīng)的軟件，可能軟件版本有點(diǎn)老，但是絲毫不影響學(xué)習(xí)，讀者沒有必要去追求最新版本，除非安裝這些最新版本出了問題你自己能夠搞定。
對(duì)于搭建環(huán)境熟悉的，出了問題自己能解決的讀者，是否用虛擬機(jī)、是否用烏班圖Linux、用哪個(gè)終端以及什么編輯軟件等問題，自己怎么習(xí)慣就怎么來，沒有條條框框的限制。
資料獲取
本書有完整的配套學(xué)習(xí)資料（源碼），讀者可以免費(fèi)獲取。獲取方法如下。
（1） 請(qǐng)查找并關(guān)注“程序員速成”微信公眾號(hào)。

（2） 在微信公眾號(hào)中輸入“通信架構(gòu)”4個(gè)字，就可以獲取配套學(xué)習(xí)資料下載鏈接。
讀者評(píng)論
筆者在出版本書之前，有數(shù)月的時(shí)間，通過網(wǎng)絡(luò)推出本書所講述的內(nèi)容，收到了大量學(xué)習(xí)者的反饋和很多極高的評(píng)價(jià)，99%的評(píng)論都是五星好評(píng)。這里摘錄一部分評(píng)論留言：

狂想老師的課真的太精彩了，服務(wù)器端開發(fā)小白看了之后簡(jiǎn)直打通了任督二脈！夸！ 狂夸！希望大家都來買狂想老師的課！

最近搞個(gè)AI的特性，用上了你講的架構(gòu)和epoll的接口設(shè)計(jì)，主管直接加薪5000元，加薪后超越30k元的月薪了。

老師講得特別棒，全是干貨。

課程講得非常好，受益匪淺，謝謝老師。

我把老師的C 課程和對(duì)象模型都學(xué)習(xí)完了，前面兩門課程講得不錯(cuò)，思路清晰，特別是講C 11一些新知識(shí)點(diǎn)，不是把知識(shí)點(diǎn)硬塞給你，而是為了解決某些問題引入。這門課程我也是第一時(shí)間入手，相信老師的能力。非常好的課程！

從老師的《C 從入門到精通 C 11/14/17》跟過來的，說良心話，老師講得真不錯(cuò)，邏輯清晰，詳略得當(dāng)。五星好評(píng)！

講得很細(xì)致，一些基礎(chǔ)概念都有提及，照顧到我們這些新手，讓我們能學(xué)到平常難以接觸的知識(shí)，很好。

我是跟著老師的對(duì)象模型過來的，不得不說，真是非常好的課程。

C 工作14年的老菜鳥來學(xué)藝，希望能得到質(zhì)的飛躍！技術(shù)這東西不服牛人不行，有些地方自學(xué)不只是多走彎路的事兒，是根本入不了道。

這個(gè)課程真的非常棒，之前沒什么項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，所以沒信心，學(xué)完這個(gè)課之后感覺自己提升很多，學(xué)到了很多知識(shí)，自信心增加，對(duì)我找工作幫助很大，感謝老師！

老師講得真心好，不知不覺幫我解決了很多工作中遇到的沒有理解透的難點(diǎn)，非常實(shí)用。如果不聽老師的課，這些僅靠自己真是太難了，感謝老師讓從事8年C語(yǔ)言工作的我重拾信心。

正好新公司要我接手服務(wù)器框架。2倍速聽完了老師的課程，對(duì)我理解公司的代碼有很大的幫助。為來年月薪30k元努力�。。�
筆者寄語(yǔ)
實(shí)戰(zhàn)能力是長(zhǎng)期培養(yǎng)起來的，沒有什么捷徑。最有效的方法就是看高手如何解決問題，看高手怎么思考，怎么深入問題。但平時(shí)工作中幾乎沒有高手會(huì)有時(shí)間教你這些。
這本書之所以非常珍貴，就是因?yàn)檫@里面蘊(yùn)含著我對(duì)解決問題及實(shí)戰(zhàn)的各種思考。但我發(fā)現(xiàn)很多同學(xué)對(duì)這門課程的認(rèn)識(shí)不足，學(xué)習(xí)力度不夠，導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果不佳。
這不是看電影，你們買張票，我在臺(tái)上演，你們?cè)谂_(tái)下看。不是這樣，是你們要到臺(tái)上來，跟我一起演，而且你們的戲份比我還要重。
這本書可以讓絕大多數(shù)還在上學(xué)的人只學(xué)習(xí)1~2年的時(shí)間，畢業(yè)之后就可以吊打畢業(yè)5~10年的各路開發(fā)高手，前提是，你肯下工夫?qū)W，并且還得能學(xué)通、學(xué)透。
另外，這本書不是為了拼湊各種知識(shí)，不是為了貪大求全，什么都講，本書會(huì)集中火力，講解一些筆者認(rèn)為最有用的東西，當(dāng)讀者自己有了比較好的基礎(chǔ)后，就能夠快速地去領(lǐng)悟去學(xué)習(xí)新的東西了。
致謝
20年前，筆者寫過一本《Crystal Reports水晶報(bào)表設(shè)計(jì)與開發(fā)實(shí)務(wù)》，這本書的編寫實(shí)在是太辛苦，有3個(gè)多月，每天大概要寫到后半夜3點(diǎn)才能休息。書完成之后，整個(gè)人瘦了好幾圈。
雖然書有一定的銷量，但是跟付出比感覺不成比例。所以，從那時(shí)候開始，筆者就暗下決心，從此以后再也不寫書了。
人算不如天算，2018年下旬，筆者通過網(wǎng)絡(luò)，逐步發(fā)布一些C/C 類網(wǎng)絡(luò)課程。意外的是，這些課程獲得了極好的口碑，隱隱有超越世面絕大多數(shù)C/C 類課程的趨勢(shì)。在這個(gè)時(shí)候，清華大學(xué)出版社電子信息教材事業(yè)部主任、首席策劃盛東亮先生找到筆者，希望筆者能夠?qū)懸槐緝?yōu)質(zhì)的C/C 類書籍。
因?yàn)槎嗄昵俺鰰�的辛勞產(chǎn)生的心理陰影，筆者當(dāng)時(shí)本能地拒絕了寫書這件事，但在筆者的心里卻從此埋下了寫書的種子。
幾個(gè)月之后，筆者終于想通了寫書這件事，覺得有兩點(diǎn)好處：
①幫助更多的讀者掌握更多的C 開發(fā)知識(shí)，這是為筆者自己增加福報(bào)，也是為這個(gè)社會(huì)盡一點(diǎn)自己的微薄之力，做一個(gè)對(duì)社會(huì)有用的人；
②擴(kuò)大一下自身的知名度，增加收入，畢竟筆者也需要掙更多的錢養(yǎng)家，通過自己的勞動(dòng)賺取收入，這是光榮的。
當(dāng)筆者把出書的想法說給盛東亮先生時(shí)，他非常高興并與筆者做了深入的溝通。我們二人年紀(jì)相仿，聊得很投機(jī)，在寫書這件事情上觀點(diǎn)也非常一致——希望這是一本高質(zhì)量的、經(jīng)典的C 書籍，是一本可以擺在書架上10年甚至20年的書籍，如果僅讓讀者選那么二三本最好的C 書時(shí)，希望這是其中一本。我相信，讀者從書名中也能感受到筆者對(duì)這本書的用心。
在出書的交流過程中，盛先生給予了筆者相當(dāng)多的支持與鼓勵(lì)�？梢哉f，如果沒有盛先生當(dāng)初的接洽和后續(xù)順暢愉快的交流，如果不是許多實(shí)際的工作都能在最短的時(shí)間敲定并逐一落實(shí)，這本書也許根本不會(huì)出現(xiàn)在讀者面前。所以，這份感謝，筆者要送給盛東亮先生。
最后
C 知識(shí)體系龐雜，而Linux C 通信架構(gòu)方面的知識(shí)又具有相當(dāng)?shù)纳疃群碗y度。雖然筆者盡心盡力，但因水平所限，書中存在疏漏之處在所難免，懇請(qǐng)廣大讀者發(fā)現(xiàn)問題后不吝指教。
編者2020年7月