緒論

0.1　什么是后臺開發

聽到“后臺開發”這個詞，估計讀者心中都或多或少會有一些自己的感性認識，這種認識可能有一些差別，但估計大部分人都有這么一種看法：“后臺開發”是編寫一些用戶看不見的程序，也就是非界面的程序，既不是網頁，也不是App，更不是桌面程序，因為這些都是用戶看得見的（被稱為“前臺開發”）。這種感性認識在一定程度上是正確的，但是它不夠具體，也不夠全面。

我們這里所說的“后臺開發”的確是用戶“看不見”的部分，但是還有很多界面性的程序是給企業內部人員使用的，這些雖然是界面程序，但是對于最終用戶來說也是“看不見”的。舉個例子，開發一個電子商務網站，提供給客戶進行商品購買的網頁是用戶看得見的，不屬于“后臺”，但是電商網站內部員工使用的“用戶管理系統”，“訂單管理系統”等，也是用戶看不見的，但它們不屬于本書中所指的“后臺”。在某些場合，或者某些人的習慣中，這些內部使用的系統也叫“后臺”，這幾種說法都沒有錯，希望讀者在聽到的時候，知道說話人具體指的是什么。

本書介紹的“后臺開發”指的是“服務端的網絡程序開發”，從功能上可以具體描述為：服務器收到客戶端發來的請求數據，解析請求數據后處理，最后返回結果，如圖0-1所示。

這里的SERVER就是本書所指的“后臺程序”，或者“服務器”。SERVER接收請求的方式既可以是通過TCP請求包，也可以是HTTP請求包（其實也是TCP連接）。如果是TCP請求，二進制的格式會常見一些；如果是HTTP方式的請求，請求包的格式一般是JSON或者XML，或者自定義的ASCII文本。解析請求包的方式自然是與請求包的格式相對應的，接收到的是什么格式的包，就用對應的格式解析（如果是自定義的格式，就按照自定義的方式去解析）。“處理請求”這一步是后臺程序的具體業務邏輯的體現。很多封裝好的后臺框架會把其他三步都做好，但是這一步還是需要開發者自己去實現，因為只有開發者自己清楚，程序是要去做“登錄”還是去做“注冊”的事情?！拜敵龌貜桶焙汀敖邮照埱蟀笔菍?，一般來說，收到的是JSON，那么回復的也是JSON，收到的是XML，那么發送的也是XML，其他格式也是一樣的。這四個步驟是所有后臺程序都會有的，無論使用什么語言去實現，都可以看到這四個步驟的影子。

CLIENT指的是向SERVER發起請求，并接收SERVER回復的一方，通常稱為“客戶端”。既然后臺程序是通過TCP或者HTTP接收和回復消息的，那么只要是能夠發起TCP或者HTTP連接的都可以作為客戶端，可以是瀏覽器、PC端的程序、安卓應用、IOS應用，等等。

0.2　時間就是金錢，效率就是生命

上世紀80年代，在改革開放初期的深圳蛇口，為了加快蛇口港的建設，一塊“時間就是金錢，效率就是生命”的巨幅標語矗立在蛇口工業區的馬路邊（如圖0-2所示），拉開了特區建設的序幕。

其實這個口號后面還有兩句：“安全就是法律，顧客就是皇帝”，這四句加一起，簡直就是當今互聯網時代科技公司安身立命的根本?；ヂ摼W最講究效率并且一切都從用戶體驗出發。在騰訊、百度和阿里這樣的互聯網公司里，每一次的版本發布都是和時間在賽跑。各種以效率為核心的開發團隊合作模式被創造：敏捷開發、極限編程、SCRUM、結對編程，雙周迭代，等等。

寫下這些文字的時候是我在騰訊工作的第五個年頭，這五年讓我對效率有了更深刻的認識。還是一個學生的時候，和大家一樣，我也曾一字不落地讀過《UNIX環境高級編程》，《UNIX環境網絡編程》一二三卷，《TCP/IP詳解》一二三卷，《C++Primer》等書籍，這些都是非常經典的開發書籍。它們的共同特點是大而全，不漏掉任何一個知識點，并且每個知識點都講得非常詳細。但在實際的開發工作中，可能用到的知識點只有20%，其他的80%則很少用到。這也是我寫這本書的初衷：用最短的篇幅，講解實際后臺開發中用到的核心知識點，讓讀者可以快速進入到實際的開發工作中。

也許有讀者會覺得這很急功近利，不利于組建完整的知識體系。其實，軟件開發是一門講究實操的技術，知道多少并不重要，重要的是能夠用好多少。如果把一本經典書籍讀3遍，但是沒有寫過一行代碼，那可以認為是沒有讀。邊寫代碼邊讀書才是最好的學習方式，在讀一本技術書籍的時候，最好讓自己快速進入寫代碼的狀態，一邊寫代碼，一邊通讀書籍，在具體需要用到書上某個技術點的時候，再回頭仔細閱讀相關的章節。在這個循環往復的過程中，才能把書上的知識點轉化為自己的知識點。完成多個這樣的循環后，再回過頭來審視自己已經掌握的知識點，把一些沒有掌握的知識點搞清楚。這樣的學習過程實際上更有利于完善自己的知識體系。

0.3　后臺開發的知識體系

接下來簡單介紹一下后臺開發的知識體系，也就是說，要完整掌握后臺開發，需要掌握哪些知識點，這些知識點也是本書會講解到的知識點。圖0-3展示了對后臺開發知識體系一個比較全面的梳理。

以上這六部分知識點會是本書將會覆蓋的內容。與專門介紹某一類知識的書籍不同，比如《C++Primer》介紹C++的方方面面，《UNIX環境編程》介紹UNIX環境編程的方方面面，本書從“實戰”的角度出發，介紹“后臺開發”需要用到的知識和工具。讀完本書，讀者可能不會對C++精通，不會對Linux精通，也不會對TCP/IP精通，但是卻可以學會如何進行“后臺開發”，這些“精通”可以一個個慢慢補全。

細心的讀者可能會發現，編程語言和編輯器只是其中的一小部分，要把后臺開發做好，需要掌握的東西比想象中的要多。同時，這些知識點既有一些純理解性的內容，也有一些工具性的東西。這也是程序開發的最大特點，既要掌握理論的東西，也要掌握相應的工具，這樣才能把理論的知識用起來。在實際開發中，這些工具性的知識可能更重要，因為理論是腦子里想的，但工具產生的東西才是真正的產出，才是開發者最終需要的。

0.4　如何閱讀本書

本書以C++為編程語言，講述后臺開發的核心技術與應用實踐。全書共13章，在邏輯上分為以下六部分：

第一部分為第1~3章，主要是編程語言方面的知識，包括函數、函數重載、函數模板、數組、指針、引用、結構體和預處理的使用；面向對象的介紹，包括類的使用、繼承與派生和類的多態；常用STL的介紹，包括string、vector、map和set的使用方法與原理。如果讀者已經對C++非常了解，可以跳過這部分，也可以配合《C++Primer》一起閱讀。

第二部分為第4~5章，主要是編譯原理和調試方法相關的知識。編譯原理相關知識包含編譯與鏈接的具體過程，makefile的編寫、目標文件的內容與處理目標文件相關工具的使用；調試方法相關內容主要介紹了用strace分析系統調用、用gdb調試進程與分析coredump文件、用top命令分析系統負載情況、用ps命令查看系統進程和用valgrind工具分析進程的內存使用情況等。

第三部分為第6~8章，主要是網絡相關的知識，包括TCP協議的關鍵知識點和TCP server的實現，網絡IO模型和select、poll與epoll三個重要函數的使用，還有ping、tcpdump、netstat和lsof這四個網絡分析工具的使用。掌握這部分知識，讀者可以自己獨立實現能處理海量請求的TCP server。

第四部分為第9~11章，主要是多線程、進程和進程間通信相關的知識，包括多線程的使用、多線程的同步和重入問題，父子進程、僵尸進程、守護進程和進程間通信的方式。讀者可以配合《UNIX環境高級編程》一起閱讀。

第五部分是第12章，主要是HTTP協議的介紹與使用、CGI的設計原理與實現和FASTCGI的簡單介紹。掌握這部分知識，讀者可以輕松實現Web應用的后臺交互部分。

第六部分是第13章，通過常用類庫JsonCPP和Protobuf的使用，演示如何使用第三方庫。

如果讀者是后臺開發的新手，建議從第1章開始閱讀，如果讀者已經有后臺開發的經驗，可以直接選擇感興趣的章節閱讀。

0.5　勘誤和資源

由于水平有限，加之編寫時間倉促，書中難免會出現一些錯誤或者不準確的地方，懇請讀者批評指正。為了更好地與讀者交流，我專門創建了一個微信公眾號，讀者可以通過以下二維碼關注，與我進行交流。

書中的全部源代碼可以從華章網站（www.hzbook.com）下載。

0.6　致謝

首先要感謝騰訊公司，讓我可以在后臺開發的領域里馳騁。

其次要感謝機械工業出版社華章公司的楊福川、高婧雅和李藝，感謝你們在我寫作過程中提供的支持，因為有了你們的鼓勵和幫助，我才能順利完成全部書稿。

謹以此書獻給我親愛的家人，以及熱愛軟件開發的朋友們！