Boost高性能网络编程
2010-10-25 13:04一、课程目标
本次课程围绕高性能网络编程这一主题，从众多的Boost类库中挑选出Boost.Asio、Boost.Thread以及其它配套的实用库，作为主要学习的内容，通过本次课程的学习，学员将具备以下能力：
- 掌握智能指针、高阶函数对象、对象序列化/反序列化等类库的使用；
- 理解现代操作系统线程模型、并发以及同步机制；
- 熟练使用Boost.Thread线程管理和同步机制接口开发并发应用；
- 深刻理解现代操作系统中事件多路分离和分派机制如select、epoll等、了解异步I/O以及完成事件的分派；
- 熟练使用Boost.Asio构建稳定、高效和灵活的网络应用。
二、参训要求
参加本次课程的学员须具备以下能力：
- 熟练掌握C++语法，理解C++面向对象和泛型（模板）机制；
- 了解TCP/IP协议，有网络编程概念。
三、课程实践环境
- 学员自备电脑
- 实践平台 (以下二者之一)：
- Win32 / Visual Studio 2008 (或更新)
- Linux 2.6.18+ x86-32 / GCC 4.1.2+ / Eclipse CDT 、vi
- Boost 1.47.0+
注：在上课之前，学员须搭建好上述开发实践环境，如有困难，可以在开课前通过E-Mail或MSN、QQ等方式与讲师沟通。
四、课程大纲
本次课程由以下几个部分构成：
1、Boost.Serialization - 序列化
- 基本类型和自定义类型的序列化；
- 数组、指针和智能指针的序列化；
- STL容器、std::string的序列化；
- 识别类的版本；
- XML格式的archive；
- 二进制格式的archive。
2、Boost.Smart_Ptr - 智能指针
- 回顾std::auto_ptr<>；
- 无Copyable 语义的scoped_ptr<>；
- shared_ptr<>；
- weak_ptr<>；
- enable_shared_from_this<>；
3、Boost.Bind and Boost.Function- 函数对象相关
- 什么是函数对象？
- 回顾std::bind1st()、std::bind2nd()、std::mem_fun()、std::ptr_fun()等适配器；
- Boost bind()；
- Boost Function；
- Boost ref()。
4、Boost.Signals2 - 实现回调机制
- Boost Signal2：线程安全的Signal-Slot机制 (Publishers → Signals/Subscribers → Slots)，即Observer模式的实现；
- 简单的回调；
- 多个Slot回调；
- 管理Connections；
- 一些示例。
5、一些实用类库
- Boost.Property_Tree；
- Boost.Format；
6、Boost.Thread - 多线程
- 线程与进程之区别；
- 用户线程与内核线程；
- 不同操作系统中的线程模型；
- 线程管理：线程创建、中断、分离/连接等；
- 同步机制：Mutex、Lock、Condition_variable、TSS等。
7、Boost.Asio - 网络编程Boost.Asio库，通过对各类操作系统原生的socket API以及事件多路分离、异步I/O API的封装，构成了一个性能优秀、可移植性高、便于编程的网络编程框架，使复杂的网络编程任务变得简单、安全、并且高效。
- Asio相关概念：同步I/O和异步I/O、Proactor模式、Asio和线程；
- Linux 下 I/O事件多路分离机制：select、epoll；
- TCP同步I/O Server/Client编程示例；
- UDP同步I/O Server/Client编程示例；
- TCP异步I/O Server/Client编程示例；
- UDP异步I/O Server/Client编程示例；
- Timer - 定时器；
- Asio核心接口介绍。
8、高性能网络编程讨论
- 考究高性能网络编程中应该遵循的原则，讨论并发、同步、事件多路分离等机制的适用场合。
- 网络应用的瓶颈在何处？
- 事件多路分离 vs 一连接一线程 (Event demultiplexing vs One thread per connection)；
- 同步I/O vs 异步I/O (Synchronous I/O vs Asynchronous I/O)；
- 如何适当地使用多线程？
- 什么时候需要多个 事件多路分离线程？
9、应用层协议定义与实现
- 为什么要自定义应用层协议？
- 定义应用层协议 (以XMMEP协议为例)；
- 用C++实现自定义的协议 (以XMMEP协议为例)。
注：XMMEP为X-Messenger Message Exchanging Protocol。
五、时间安排
课程时间：3天，以每天6小时计，具体安排如下：
- Day1
- 1 - Boost.Serialization - 序列化
- 2 - Boost.Smart_Ptr - 智能指针
- 3 - Boost.Bind and Boost.Function- 函数对象相关
- 4 - Boost.Signals2 - 实现回调机制
- 5 - 一些实用类库
- Day2
- 6 - Boost.Thread - 多线程
- 7 - Boost.Asio - 网络编程1
- Day3
- 7 - Boost.Asio - 网络编程2
- 8 - 高性能网络编程讨论
- 9 - 应用层协议定义与实现
- 课程回顾与总结
六、课程资源
可获取的课程资源见：教学资源。