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开篇词 | 学好网络编程，需要掌握哪些核心问题？

开篇词 | 学好网络编程，需要掌握哪些核心问题？-极客时间

开篇词 | 学好网络编程，需要掌握哪些核心问题？

2019-07-29 盛延敏 来自北京
《网络编程实战》
课程介绍

讲述：冯永吉

时长07:26大小6.80M

你好，我是盛延敏，欢迎你的加入。在接下来的几个月时间里，我会和你一起深入学习网络编程。网络编程是一个高度重视实战的内容模块，工作这么多年，我一直都在近距离与它打交道。
我博士毕业于中科大，毕业之后就加入了 IBM，在 IBM 从事 WebSphere 应用服务器、PaaS 平台 Bluemix 等系统的开发工作，后来又在大众点评担任云平台首席架构师，推动了以 Docker 为核心的私有云的建设和落地。现在我在蚂蚁金服专注于云计算的架构和开发等方面的事情。正是这些工作经历让我对网络编程有了更为深入的理解。
2000 年初，我就开始使用网络编程框架 ACE、CORBA 等技术从事电信网管系统的开发，后来又开始接触 ICE，写分布式控制系统，再之后转向 Java，使用 JDK 从事 Web Service 和应用服务器的网络开发和研究，使用 Netty 从事 Java 高性能网络编程的开发。作为一个网络程序设计和开发的老兵，我目前继续在云计算领域深度耕耘，更是少不了和各种网络设计和开发打交道。
得益于这么多年的深耕，在工作过程中，我也接触了不少同学，面试过很多候选人，令我惊讶的是，很多工作很久的同学对网络协议和网络编程一知半解，仅仅停留在一个很粗浅的水平。
事实上，无论是在面试中，还是在工作中，掌握网络编程领域的知识都是一个非常重要的基本功。这在互联网蓬勃发展的今天，更是如此。
如果我问你一些关于网络编程方面的问题，你会怎样回答呢？
大家经常说的四层、七层，分别指的是什么？
TCP 三次握手是什么，TIME_WAIT 是怎么发生的？CLOSE_WAIT 又是什么状态？
Linux 下的 epoll 解决的是什么问题？如何使用 epoll 写出高性能的网络程序？
什么是网络事件驱动模型？Reactor 模式又是什么？
这些问题看似简单，但想做到完全理解可并不容易。很多人可能停留在“是这样”的状态，对于“为什么”缺乏深入和了解。
我在学网络编程的时候，也面临着这种窘境。我发现很多情况下，我们都希望尽可能详尽地学习网络编程，面面俱到，但奈何头绪太多，对于初学者来说很容易深陷其中，钻牛角尖，也就难以去理清脉络了。
这样导致的后果就是过分关注知识点本身，片面地斩断了它们与实际工作的联系。比如流量控制和拥塞控制这一部分的内容。我记得我在学这部分知识的时候，纯粹是把这些当作考试的知识点来学习，很难将书本的知识和实际经验，尤其是和代码结合起来进行理解。为什么会有这些算法，它们究竟解决了哪些问题？这些问题搞不懂，看似无伤大雅，其实已经或多或少地和实际工作产生了断层。
流量控制和拥塞控制只是网络编程一小部分的内容，进程、线程、多路复用、异步 I/O 这些概念一摆出来，又会让人一头雾水。从哪里学？怎么学？
很多人在理论部分折了戟，干脆跑向了另一个极端，转而去学习框架，快速上手。事实上，理论是基石，框架则是站在一个更为抽象的角度来看待网络编程问题。框架的产生或是为了实现跨平台支持，例如 JDK，或是为了屏蔽网络编程的细节，让开发更为方便，例如 libevent。
没有理论为底，框架也只是空中楼阁。直接学习框架反而会更加摸不着头脑，对网络编程也很难有实打实的收获。
那么你可能会问，理论学不懂，框架又不行，到底应该怎么学？
事实上，我认为学习高性能网络编程，掌握两个核心要点就可以了：第一就是理解网络协议，并在这个基础上和操作系统内核配合，感知各种网络 I/O 事件；第二就是学会使用线程处理并发。抓住这两个核心问题，也就抓住了高性能网络编程的“七寸”。我会从实践出发，单刀直入地展开，从问题的角度对这些看似枯燥的知识点进行阐述。
我会跟你一起在专栏里研究某个理论或者算法，看看它提出来的目的到底是什么，又解决了哪些问题。我还会和代码进行关联，和实验进行关联，循序渐进地引出这个理论或者算法的实际意义。
我会从最简单的网络套接字开始，一步步带你写出健硕的高性能网络程序。在这个过程里，我会尽我所能，将自己在这个领域中多年的体会和专栏内容融为一体，帮助你理解协议、API 和代码。
在专栏里，我们会重点展开对 Linux 网络编程的学习。原因也很简单，目前 Linux 系统已成为互联网数据中心的标配，再加上基于 Linux 的移动开发平台 Android 的迅速崛起，Linux 的重要性愈发明显。对有志于学习网络编程的你来说，这是一个非常明智的选择。
我在下面放了一张专栏的目录，专栏将分别从基础篇、提升篇、性能篇和实战篇展开。
在我看来，要学好网络编程，需要达到以下三个层次。
第一个层次，充分理解 TCP/IP 网络模型和协议。在这方面，仅仅做到理论上的理解是远远不够的。在基础篇中我们会梳理 TCP/IP 模型和网络函数接口之间的联系，并通过实例展开对套接字，套接字缓冲区，拥塞控制，数据包和数据流，本地套接字（UNIX 域套接字）等的讨论，给你一个全面而具体的知识体系。
第二个层次，结合对协议的理解，增强对各种异常情况的优雅处理能力。比如对 TCP 数据流的处理，半关闭的连接，TCP 连接有效性的侦测，处理各种异常情况等，这些问题决定了程序的健壮性。有关这一部分的内容，我们将在提升篇详细展开。
第三个层次，写出可以支持大规模高并发的网络处理程序。在这个阶段，我将带你一起深入研究 C10K 问题，引入进程、线程、多路复用、非阻塞、异步、事件驱动等现代高性能网络编程所需要的技术。我们将在性能篇深入讨论这些技术，并在实战篇结合实例，一步步教你写出高性能的网络程序。
“不闻不若闻之，闻之不若见之，见之不若知之，知之不若行之。”几千年前荀子的这段话，告诉了我们学习计算机编程技术的最佳方法，我想用在这里再合适不过了。
所以，无论是哪个层次，都需要你和我一起坚持下去。你可以对专栏里的代码进行修改和调试，从而增强你对网络编程的理解。
最后，请你留言说一说自己的情况。你在什么岗位？工作几年啦？在日常工作中是怎么使用网络编程的？开张圣听，期待跟你碰撞出更多精彩想法。感谢你对我的信任，我一定会竭尽所能，助你成功。
让我们一起进步。
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提建议

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01 | 追古溯源：TCP/IP和Linux是如何改变世界的？
 写留言

精选留言(137)

  • C家族铁粉
    置顶
    2019-07-29
    弱弱问一下，是不是学过java，才能学这门课～我只会点c/c++语法

    编辑回复: 专栏内容会涉及到一些底层的东西，有C或者C++语言基础即可～

    12
  • 晚枫
    置顶
    2019-07-29
    老师，你好，专栏是使用c++语言吗

    编辑回复: 需要有C或者C++的基础哈，毕竟涉及到操作系统底层操作，不过你不用特别担心，不难，能看懂语法就行。

    共 6 条评论
    8
  • widy28
    置顶
    2019-08-01
    请问这个是什么时候开课，写的每周一周三周五开课，找了半天没找到从几月几号开始，昨天一看没有更新课程呢？

    编辑回复: 周五更新。

    共 3 条评论
    2
  • binary
    2019-07-30
    10年Java，决心学习网络系统底层。

    作者回复: 强，一起学习

    21
  • 南山
    2019-07-29
    以前看过极客的专栏发布时间表，是很期待的一门课程。今天推了就第一时间看了开篇，没有想过是c版的，对c的了解连皮毛都不算，但还是决定跟，尝试用Java跟下来，双十一的时候回来给自己鼓掌~~~

    作者回复: 感谢信任。我是这么理解的，c版的是最接近事实真相的，因为系统内核的API也是c版的，通过c版的学习，对Java的学习会起到事半功倍的效果。放心，c版代码理解起来很容易，我会对代码进行解读，一起加油~

    17
  • 传说中的成大大
    2019-07-30
    我现在就在学Linux 也在看多路复用 突然来了这个专栏我毫不犹豫的买了,自从学了Linux就知道有个内核那个东东 套接字也是文件 是内核管理的 当某个套接字上有数据达到时 内核就会唤醒套接字对应等待的进程也就是recv的返回 epoll就是为了解决大量套接字的问题 select数量有限，我是进来提高加实战的

    作者回复: 已经有相当的基础了，总结的不错

    13
  • 郭凯强
    2019-07-30
    3年半web developer，最近正好在看罗剑锋老师的《透视HTTP协议》，看到课程目录里的自己写HTTP服务器就果断入了...实践才能出真知。

    作者回复: 实践出真知+1

    9
  • 禾桃
    2019-07-29
    希望能增加一个章节，讲讲 kernel bypass, solarflare 和 exanic的API，多谢！

    作者回复: 很前沿，好题材

    共 2 条评论
    10
  • wang
    2019-07-30
    工作一年，今天刚毕业，找了一份今后会接触这方面很多的工作，不过同事大多用go，主要对并发封装很好，自己一直用Java，没啥特别的目的，学习一直在路上，有则增强，无则开拓

    作者回复: 语言是工具，原理是基础

    8
  • leesper
    2019-07-29
    中科大学长的课必须要支持一下！我工作五年多了，从第一天工作起就接触高性能网络编程，从C++到Java，自己也用Go写过网络编程框架，但还不是Reactor模式，期望学完本课后将框架改进为真正的one loop per thread模型！

    作者回复: 同道中人，一起共勉

    7
  • Skrpy
    2019-07-30
    我现在是大三的暑假，准备考研的复习，我觉得这个专栏能在我复习计算机网络时给我更好的启发，同时我也希望复习的过程不是纸上谈兵，而是将来能在实际实验和工作中践行这些知识。

    作者回复: 机会总是垂青准备好的人，我觉得你就是这样的人，加油！

    6
  • SMTCode
    2019-07-29
    自己造高并发的轮子确实很艰难，也是综合实力的体现。

    作者回复: 造轮子的目的是为了更好的理解，大家一起努力~

    5
  • nightmare
    2019-07-29
    java岗位，6年经验，平常在项目中用netty，非常简单快捷的编写网络程序，平常只需要关注handler的业务逻辑，对于reactor netty就很好的实现了 用eventLoop实现了Reactor 而且用 eventLoopGoup可以快速实现reactor的单线程模型，多线程模型，主从模型

    作者回复: 嗯，我希望不仅是会用，还能理解为什么是这么设计的，这样就跟武侠小说里男主一般，打通任督二脉，功力方能大增。

    共 3 条评论
    5
  • 黄金
    2019-08-08
    看评论都是大佬。。一年经验前端的我瑟瑟发抖，试试能不能学到点东西，就怕经验太少看不懂

    作者回复: 看不懂更要努力拉

    4
  • linupy
    2019-07-31
    你好，有语言限制吗，特别是后期编写http服务器的时候？

    作者回复: 没有限制，大家都会看懂的

    4
  • herongwei
    2019-07-30
    我是一名软件工程专业的研究生，明年就要毕业了，在读研期间，做过一些网络编程相关的项目，在最近找工作的过程中，发现，关于网络编程，IO 多路复用，select，poll，epoll 这一块的知识点，面试问的挺多的，在自己一路学习的过程中，也踩过很多坑，希望通过盛老师的这个专栏，能系统性的提升自己对网络编程知识的认知，加深理解，重要的还是要动手写代码，在实践中学习！大家一起加油吖！

    作者回复: 动手写起来，一定会有收获

    共 2 条评论
    4
  • Revival
    2019-08-07
    语言只是工具，感觉最重要的还是思想吧。鼓励我这个不会C的菜鸟 哈哈哈哈

    作者回复: 鼓励一下，另外，c语言真心不难

    3
  • 传说中的成大大
    2019-07-30
    而我今年的目标就是弄熟 数据结构和算 linux下的进程控制 线程控制 i/o复用 很期待你的文章

    作者回复: 路选对了，还怕远吗？

    3
  • 打奥特曼的小怪兽
    2019-11-04
    最近把CSAPP看了一遍（后续的几个大作业没做）。虽然照着实现了一个简单的web服务器，但是还想有更体系的去手动实现一遍：I/O的处理、信号量、ECF、Reactor(select/poll)、多线程或者多进程模型。然后也尝试的去看Redis、libevent 如何实现Socket这块了。今天在极客时间找了下，果然有网络编程相关的，看了下实战篇，总算有一个连接书本和工业实现的中间桥梁了。感谢老师的这个专栏！！

    作者回复: 我太爱这个定位了: 连接书本和工业实现的中间桥梁。感谢你的分享。

    2
  • 吴小智
    2019-08-01
    打卡了，刚看完《Linux 高性能服务器编程》，感觉到了网络编程的难度，需要知道更多的底层的知识，跟直接在应用层，套框架进行业务的开发，完全不是一回事，加油加油。

    作者回复: 关键是需要理解协议，理解并发，抓住要点就不怕了

    2