浅谈如何学习网络编程
如何学习网络编程?这是我的经验之谈,我从来就没有系统的学习过网络编程(非科班么),学习过程中走了不少弯路。最近在读经典的《Linux程序设计(第3版)》,第十五章讲的是套接字Socket编程,读完之后,产生了一些想法,觉得有必要写下来。
学习网络编程我遇到的主要两个困惑是:
第一:计算机网络中的一个个协议都是抽象的,怎么和具体实际结合起来呢?
第二:知道了socket编程的一般步骤后,如何能够写成复杂的服务器程序?(如Web服务器)
我的学习过程是这样子的:
●先是利用WinInet函数库写了几个简单的网络应用程序:简易登录、查询新书RSS等;了解了HTTP协议的一些内容。
●后来又看了孙鑫的VC视频教程, ,虽然照着视频能够写出实例代码来,但是仅仅是会用,其中很多原理都不理解,比如说WSA开头的异步函数,Winsock2对socket的一些增强或者改进等。
●后来是一边上《计算机网络》的课,一边读《C++网络编程》。通过计算机网络课我知道了所谓的协议分析是怎么一回事情,通过wireshark抓包分析,“协议”就如同这个词本身意思是一样的,是通信过程中的一种约定,规定了数据包中的每个或每几个字节代表了什么意思;
●至于《C++网络编程》,十分惭愧,我最大的收获不是如何进行网络编程,而是ACE框架的设计原则,通过实际的例子明白了设计模式是怎么一回事情,可以去我的豆瓣书评 看看。
● 再后来,偶然的发现了《计算机网络高级编程技术》,我初略的翻了翻,看到里面的基础、提高、综合训练篇、突然反应过来:socket和操作系统提供的系统调用,基本上都是C语言接口的,协议字段的具体表现,不就是用结构体吗?协议中的几个字节代表什么与C语言基本数据类型就能对应了起来(-_-!这是缺少实践造成的迟钝啊)。
●再后来,了解了下Boost.asio,Java的MINA框架,这些都是异步I/O前摄器模式的实现,当然还有ACE_Proactor
●再后来由于参加比赛的需要,飞快的阅读了《深入理解MySQL核心技术》和Linux程序设计(第3版)》,就这样从把整个知识体系都联系起来,从socket到完整网络服务器程序,我的网络编程才算正式进入了门道。
所以,正常的学习路径应该是:C/C++语言 -->>计算机网络 -->>协议分析 -->>BSD Socket、OS API ( fork()、pthread_create()、select() ) -->>Reactor、Proactor模式
在这个过程我的体会是,最好是从Linux下或者Unix底下学习,比起Windows,Linux的编程接口设计更很简洁,使用的基本上都是标准的数据类型,很多源代码是开放的,而且我比较习惯于看小写的英文单词。。。我发现,如果最一开始能够从整体上了解网络编程的全景,就会知道应该学习什么,下一步该学什么,循序渐进才是好的学习方法。
我所理解的“全景”:
--计算机网络种类有很多种:ATM、X.25、Internet(大大小小的局域网互联而成,以太网、令牌网等等)
---- Internet通信的协议也有很多种,其中最核心的是TCP/IP协议
---- 网络编程接口也有很多种,BSD UNIX提出了socket,是一种通信机制,是管道概念的扩展
-------- socket有三种属性:域(或协议族)、类型、协议
-------- 最常用的协议族有AF_UNIX和AF_INET(对应现在的Internet),AF_INET的类型又有两种:数据流(tcp)和数据报 (udp)
------------ 在<sys/types.h>和<sys/socket.h>定义了socket编程的系统调用:socket()、struct sockaddr、bind()、listen()、accept()、connect()、close()、sendto()、recvfrom()
------------ 其中bind()是用来给创建的socket命名的,如果是AF_UNIX会关联到文件系统的一个路径上,如果是AF_INET则会绑定到IP的端口号上;listen()用来保存未处理的客户请求的队列;accept()等待客户端的连接,会创建新的socket用来处理客户端连接。
------------ 由于历史原因,不同的计算机使用不同的字节序来表示整数,Intel和Motorola的处理器的字节序就不一样,所以要转换为网络序(好像Unicode中的Little-Endian、Big-Endian也是这么个情况。。)
------------ 服务器必然为多客户服务的,为了提高运行效率,高效利用系统资源,就出现多进程、多线程的服务端程序,这就需要用到fork()和pthread_create()了,再往下就是select()、pull()等多路复用和异步I/O机制了。
----------------为了简化网络应用程序的开发,增加代码的复用性、扩展性、可谓性;出现了Reacotr、Preactor等设计模式,出现了ACE、Boost.asio等框架、进一步简化网络开发的难度,出现了WinInet、libcurl这样的面向应用层的函数库。
最后我试着回答最开始的两个问题:
第一:描述协议基本上是C/C++中的结构体、协议中规定的多少字节代表什么,对应中C/C++中的标准数据类型。这是因为操作系统基本上都是用C语言编写的,提供的接口也是C语言的接口。上层的一些协议如HTTP、SOAP、XMPP基本上纯文本的,字符串就能表示。
第二:复杂的服务器程序复杂之处在于对高性能、执行效率的要求,这就需要利用操作系统提供的一些机制,比如多进程、多线程、原生支持的异步I/O机制。针对软件开发的复用性等要求,需要利用面向对象的设计思想,分层的思想、设计模式等。
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ps:说实话,自己不是太懂得怎么学习网络编程的,只是接触过socket套接字,而且不知道怎么与网络协议联系起来,看了这篇文章,大致了解了一些。要学习的话,还是先以linux下的为主,window的东西太多坑。
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