socket 编程到底该怎么学？

2023-12-05

通俗地说就是套接字编程，就是使用操作系统提供的一种叫“套接字”的东西，让相同或者不同的机器上的不同进程可以通过网络交互数据。

我建议你这么学：

一、学习方法与内容

1 计算机网络理论知识

你需要掌握基础的如三次握手和四次挥手的过程以及各个状态值，我建议使用 tcpdump 命令实际抓下包就一目了然了，然后就是网络分层，各层的用途，重点熟悉下 TCP/IP 层相关的知识，还有就是 TCP/UDP 的区别，TCP 的滑动窗口机制、拥塞控制算法、TCP 的保序、重传、确认机制。

学习这些知识的时候，一定不要死记硬背，注重理解。我近来面试了一部分学历学校非常好的同学，然而，在问到这块的知识时却大失所望。例如，有的同学只是单纯把三次握手背下来了，我稍微变通一下他就不知道怎么回答了：

1. 如果连接一个目标主机不存在的 IP 地址握手过程是怎样的？连接一个目标 IP 存在但是端口号不存在的主机又是怎样的握手过程呢？ 2. A 机器上的进程与 B 机器上的进程进行网络通信，分别经历了哪些网络层。

2 Socket 编程本身

Socket 编程你需要先掌握常用的 Socket API，包括但不局限于：

常用 Berkeley Sockets API 一览表

学习这些 Socket API 的时候，不是让你单纯地记忆这些函数的参数，而是掌握每一个函数的重难点。

例如：

1. 如何将一个 socket 设置成非阻塞模式 2. 阻塞模式下，send 和 recv 函数行为是什么样子的？非阻塞模式下 send/recv 的返回值分别是什么？ 3. 客户端发起连接时，如何主动指定通过本地某个端口号去连接？bind 函数如果端口号设置为 0 是什么行为？ 4. listen 函数的 backlog 参数用途是什么？ 5. 如何实现异步的 connect 函数？ 6. accept 函数调用时，三次握手是否已经完成？ 7. 如何实现半关闭状态？ 8. nagle 算法的用途是什么？ 9. select 函数的第一个参数怎么设置？select 函数的超时参数如果设置为 NULL 是什么行为？

接着要重点学习下常用的网络模型：

1. Windows 上常用的网络模型有 select、WSAEventSelect、WSAAsyncSelect、完成端口模型；

2. Linux 上常用的网络模型 select、poll、epoll，epoll 需要重点关注的是水平模式和边缘模式。

当然，也建议一定要理解，不要死记硬背。C++ 的同学来面试的时候，我会给他们准备如下面试题：

1. epoll 边缘模式下，某次读取了某个 socket 上的部分数据，下次是否会出发读事件？如果此时又来了一个字节的新数据，是否会触发读事件？ 2. epoll 边缘模式建议尽量一次把数据读完，怎样判断当前数据已经读完？ 3. epoll 边缘模式下，对于写事件应该如何处理？

接着还要熟悉 TCP 协议的流式特性，如何解决粘包问题；还要掌握常见的网络协议格式，像 HTTP、FTP、POP3/SMTP/WebSocket协议的格式都建议熟练掌握。

以 HTTP 协议为例，HTTP 协议包的格式是什么样的，包头和包体如何分界的，GET 与 POST 请求的数据分别放在 HTTP 包的什么位置，如果放在包体中，如何知道包体的数据有多长。

3 常用网络命令

学习了常用的网络命令，可以用来排查网络故障与定位问题，反过来，也可以加深对网络理论知识的理解，建议掌握以下命令：ifconfig、ping、telnet、netstat、lsof、nc、curl、tcpdump。

掌握了这些命令要做到学以致用，例如现在某个服务器连接不上，如何使用这些命令判断是自己网络的问题还是目标主机的问题；开发了一个服务器程序，手头上没有可用的客户端，如何使用 nc 命令模拟一个；或者反过来，开发了一个客户端程序，如果用 nc 模拟一个服务器端用于测试。

4. 如果你对 TCP 源码感兴趣，可以看这里：

二、推荐的书籍

我在我自己的《 C++ 服务器开发精髓》一书第四章详细地总结了网络编程的二十多个重难点知识，他们可以帮你搞清楚了百分之九十以上的 socket 编程问题，在该书的第五章详细地介绍了ifconfig、ping、telnet、netstat、lsof、nc、curl、tcpdump 这些网络的用户，推荐一下。

2. 计算机网络理论的书推荐《计算机网络：自顶向下方法》

链接: https://pan.baidu.com/s/1XMB4tTT1lwHWkNdk9VgPpQ 提取码: k4hq

3. 网络编程方面的实战书来，我推荐韩国人尹圣雨写的这本《TCP/IP 网络编程》，这本书也适合无任何 Socket API 编程经验的小白，这本书涵盖从基础的 Socket API 到高级的 IO 网络模型，有非常详细和生动的例子。

链接: https://pan.baidu.com/s/1ho3e1POq5LzEQWp0Gm2Nsg 提取码: sp8p

4. 等你有了一定的网络编程以后（熟练使用常见 Socket API），你可以看看游双的《Linux 高性能服务器编程》（链接: https://pan.baidu.com/s/1f9IErU5JP2sw-5Crha9vzg 提取码: je7g ），这本书给没有基础的人或者基础不扎实的人的感觉是，尤其是书的前三章，这书怎么这么垃圾，又把网络理论书上面的东西搬过来凑字数，但是如果你有基础再按照书上的步骤在机器上实践一遍，你会发现，真是一本难得的、良心的书，桃李不言下自成蹊吧。如果你掌握了这本书上说的这些知识，你再看陈硕老师的《Linux 多线程服务端编程》或者去看像 libevent 这样的开源网络库，你会进一步的得到提升。

完整的书单在这里：

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