Boost高性能网络编程

Boost高性能网络编程
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。

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。

六、课程资源

      可获取的课程资源见：教学资源。