c++后端开发-学习汇总

cpp语言学习：

基础部分：

• c++程序的内存分布、静态/动态分配内存
• 函数/类中的静态对象与全局对象的构造顺序
• 临时对象
• 深/浅拷贝的问题
• std::move()和std::ref()的对比
• 函数新特性、函数重载、inline内联函数、函数中const的使用、递归函数
• c++中的I/O流、I/O缓存区、文件操作

进阶部分：

• 类、类与类之间的关系（继承、组合、委托）

• 可调用对象：函数指针、仿函数、lambda表达式

• std::function类模板（又称“可调用对象绑定器”，可与std::bind()绑定器结合使用）：可绑定（非重载的）普通函数、（静态/普通）成员函数/成员变量、std::bind()的返回结果、绑定不同版本的重载()运算符（即仿函数）、绑定lambda表达式

• c++11新标准

• 指针、智能指针：std::unique_ptr、std::shared_ptr和std::weak_ptr

• 资源管理方案RAII：主要体现了对象的析构不再由编译器或操作系统来管理，而是在对象超出作用域后用类的析构函数进行释放。
  lock_guard、shared_lock/unique_lock、shared_ptr/unique_ptr/weak_ptr，均体现该设计思想。

• 引用计数

• C++的多态

模板编程：

模板编程：主要分为“泛型编程”和“元编程”。

模板与泛型编程：

• 函数模板
• 类模板
• 非类型模板参数、模板模板参数
• 可变参数模板
• 标准库中可用的模板组件：std::declval、std::true_type/std::false_type、std::conditional、std::function、std::remove_all_extents、std::integer_sequence、std::is_copy_assignable。
• *萃取trait相关知识

模板元编程：

• 元函数
• 混合元编程
• 实现typelist操作接口：is_empty类模板、size类模板、front类模板、pop_front类模板、push_front类模板、push_back类模板、replace_front类模板、find类模板、get_maxsize类模板、reverse类模板。
• tuple的（递归组合）实现：“泛化、特化、构造函数”、“拷贝构造函数”、get接口、std::make_tuple；适配的算法：pop_front_type、push_front、push_back、reverse。

c++对象模型探索：

• 深入介绍了c++类对象的内存布局，以及虚函数的引入对内存布局分布的影响。
• c++因虚函数的引入，产生的动态多态的性质分析。
• 函数模板、类模板的分析。

并发与多线程：

• 并发
• 多线程：创建、传参、启动、结束控制
• 线程间数据共享的数据安全问题：互斥锁（lock_guard/unique_lock）、条件变量
• 单例设计模式（饿汉、懒汉设计）
• std::async和std::future创建异步任务

c++的标准库、boost库：

• STL六大组成部分：容器、迭代器、算法（STL内置常用算法）、仿函数（STL内置常用函数对象）、适配器、空间配置器（可自定义），详细的分析。
• STL中各容器：array、vector、deque（queue、stack）、list（forward_list）、priority_queue、map/multimap、set/multiset、unordered_map/unordered_multimap、unordered_set/unordered_multimap等容器的底层原理介绍、常见的成员函数和用法。

c++11-14-17_内存管理（RAII）_多线程：

• 在c++11、14、17中，基于RAII的局部对象管理资源，包括智能指针（unique_ptr、shared_ptr、weak_ptr等）、利用栈特性自动释放锁（lock_guard、unique_lock、shared_lock、scope_lock等）。
• 自定义分配器。
• 多线程基础、线程同步和互斥：mutex、超时锁timed_mutex、递归可重入锁recursive_mutex、共享锁shared_mutex、条件变量等。
• 基于互斥锁、条件变量、智能指针，来实现线程池并完成任务的分发执行。

c++实现十大排序算法

项目的学习：

三大池式组件：

• 内存池：STL二级分配器的分析、nginx的内存池管理分析和实现。
• 线程池：
  1）任务队列；
  2）线程数组：需要通过“管理者线程”进行“定时扩缩容”，当任务队列有任务时通知并从线程数组中获取一个空闲线程来处理。
• 连接池：连接的生产和消费，采用“生产者-消费者线程模型”来设计，使用了线程间的同步通信机制“条件变量和互斥锁”。
  1）管理者线程，会定时清理最大空闲时间maxIdleTime的连接；
  2）生产者线程，在等待条件变量的唤醒后，负责当“连接队列为空”且“使用的连接数

muduo-based-on-CPlusPlus11：

通过C++11重构了Muduo库中核心的Multi-Reactor架构部分，这部分已经足够支撑起一个基本的高并发TCP服务器的运行了。

本文围绕连接建立、消息读取、消息发送、连接断开这几条主线来进行梳理，同时会讲到Muduo库中涉及到的线程控制、线程通信的机制。

ChatServer-based-on-NginxTcpLoadBalance-RedisPubSub：

集群聊天服务器的设计和业务逻辑实现、调试、分析。

• 使用muduo网络库作为项目的网络核心模块，提供高并发的网络IO服务；
• 使用json序列化和反序列化消息，作为私有通信协议；
• 配置nginx基于tcp的负载均衡，实现ChatServer的集群功能，提高了后端服务器的并发能力；
• 使用基于redis的发布-订阅消息队列功能，实现跨服务器的消息通信；
• 使用mysql关系型数据库作为项目的数据持久化存储模块。

分布式MPrpc网络通信架构：

本项目通过Muduo网络库和Protobuf传输协议、zookeeper服务协调中心，实现了分布式系统中的MPrpc远程调用框架，使用者可以通过简单的定义callee和caller中的方法、bin/test.conf配置文件中zookeeper的host地址和rpcserver的host地址，来实现服务的发布和远程调用。同时，通过异步日志缓冲队列，可实现MPrpc框架在使用过程中的日志记录。

本文的要点内容和技术栈：

• 集群和分布式概念以及原理。
• RPC 远程过程调用原理以及实现。
• Protobuf 数据序列化和反序列化协议。
• ZooKeeper 分布式一致性协调服务应用以及编程。
• muduo 网络库编程。
• 异步日志缓冲队列，实现了日志系统设计。
• CMake 构建项目集成编译环境。

linux学习：

linux基础学习总结：

• 基础介绍：概述、起源与发展、Linux环境
• 存储分区
• Linux网络相关、网络连接的三种模式、Linux网络配置、NAT网络原理图、CentOS7的网络配置/Ubuntu17及之后版本的网络配置。
• 虚拟机的克隆、虚拟机的快照、虚拟机迁移和删除
• Linux运行级别说明、开机的流程说明
• 远程登陆Linux：SSH的远程操作、远程登录和操作 - XShell、远程上传下载文件 - Xftp6。
• Linux目录结构
• vi 和 vim 编辑器
• 权限的基本介绍：修改文件/目录权限chmod、修改文件所有者chown、修改文件/目录所在组chgrp
• 磁盘管理：VMware中对CentOS7进行磁盘扩容、lsblk-查看所有设备挂载情况、df-查询系统整体磁盘使用情况、du-查询指定目录的磁盘占用情况。
• 系统管理：firewall指令、top-动态监控进程、监控网络状态（netstat-查看系统网络情况）、ping-检测主机连接命令。
• 进程管理：ps -ef以全格式显示当前所有进程、终止进程kill 和 killall、查看进程树pstree
• 服务管理：service、chkconfig、systemctl
• 软件包及其安装：centos中的RPM和YUM、ubuntu中的APT
• Shell编程：常见的可执行脚本、执行脚本程序的解释器、Shell基本介绍、centos7默认的解释器、Shell脚本的执行方式。
• 任务调度
• 系统日志文件位置、系统常用的日志
• 日志管理服务：配置文件、日志文件格式、自定义日志服务：日志轮替、logrotate配置文件、日志轮替机制、查看内存日志。
• 定制Linux系统（Linux裁剪）制作min_Linux系统、Linux0.01内核源码结构
• Linux备份和恢复：使用dump完成备份、使用restore恢复备份
• Centos7启动流程

linux系统编程：

• makefile的入门介绍
• 进程的介绍（进程描述符、进程控制块PCB、父子进程间共享的资源）、多进程创建和回收控制：fork、exec函数族、wait/waitpid函数
• 进程间通信IPC：管道、命名管道FIFO、共享内存mmap/munmap、本地套接字domain
• 线程同步：互斥锁、读写锁、条件变量、信号量
• 信号：阻塞信号集/未决信号集、信号捕捉signal/sigaction函数、sigchild信号（子进程资源释放传给父进程的）
• 文件：文件系统、文件I/O

Linux网络编程：

• 详细的计网知识。
• Socket编程：常见的协议、网络字节序、IP转换函数、sockaddr数据结构、socket文件描述符号
• 基于TCP的socket模型：创建socket函数、bind绑定（命名）socket、listen监听socket、accept接受连接、connect发起连接。
• 基于UDP的socket模型：recvfrom函数、sendto函数。
• C/S模型下，两种协议的实现：
  1）TCP实现：TCP三次握手-状态变换-函数调用返回-队列状态综合图、等待2MSL的意义？、端口复用、TCP连接和释放的过程。
  2）UDP实现
• 五种IO模型：阻塞BIO、非阻塞NIO、IO多路复用IO Multiplexing、信号驱动signal-driven、异步asynchronous。
• 高并发服务器：多进程并发服务器、多线程并发服务器、多路I/O转接服务器。
• select、poll和epoll的对比
• libevent库：库介绍、源码包的安装、组成、框架、常规事件、使用fifo进行读写实现、基于libevent的TCP通信实现。

数据库：

MySQL数据库：

基础部分：

• 安装和配置
• 常见的约束constraint：not null（非空约束）、default（默认值约束）、primary key（主键约束）、unique（唯一性约束）、foreign key（外键约束）、check（检查约束）。
• SQL语句的执行顺序
• DDL语言、DQL语言（分组查询、多表查询、子查询）、DML语言
• 常见的数据库对象：视图、 存储过程与存储函数。
• 变量、流程控制和游标
• 触发器
• MySQL8.0新增特性：窗口函数、公用表表达式。

进阶部分：

• 字符集的相关操作/比较规则、Centos7中linux下配置字符集、请求到响应过程中字符集的变化
• MySQL的数据目录、MySQL在linux中的主要目录结构、数据库文件存放的路径：/var/lib/mysql/
• 数据库和文件系统的关系：数据库在文件系统中的表示、表在文件系统中的表示。
• 用户与权限管理：用户管理（创建、修改、删除、修改当前用户的密码、修改其他用户的密码）、权限管理（授予、查看、收回权限、权限表）、角色管理（创建、删除、赋予/回收角色的权限、查看角色的权限、给用户赋予角色、激活角色、撤销用户角色）。
• 逻辑架构剖析、服务器处理客户端请求：连接层、服务层、引擎层、存储层。
• MySQL中SQL的执行流程：
• 存储引擎：查看/修改默认的存储引擎、引擎的对比（InnoDB引擎：具备外键支持功能的事务存储引擎、MyISAM引擎：主要的非事务处理存储引擎、Memory：置于内存的表、CSV引擎：数据以逗号分隔）。
• 数据库缓冲池 vs 查询缓存：查看/设置缓冲池的大小、缓冲池的预读特性。
• 索引：为何要使用索引？、索引的创建与设计原则、索引及其优缺点、InnoDB中常见的索引类型（聚簇索引、二级索引（非聚簇索引）、联合索引）、MyISAM中的索引方案、索引的代价、Hash结构、为什么B+Tree更适合实际操作系统的文件索引和数据库索引？、索引失效的场景。
• 事务：ACID特性、事务并发存在的问题、事务的隔离级别、开启/提交/回滚事务。
• MySQL锁机制：表级锁&行级锁、排他锁&共享锁、InnoDB行级锁、间隙锁、意向共享锁和意向排他锁、死锁、锁的优化建议。
• MVCC多版本并发控制：快照读（snapshot read）、当前读（current read）、*如何通过MVCC实现已提交读和可重复读？
• 日志与备份/恢复：错误日志、查询日志、binlog日志、数据备份和恢复、慢查询日志、redo log（物理日志，重做日志）&undo log（逻辑日志，回滚日志）。
• MySQL优化：SQL和索引的优化（统计SQL的查询成本、定位执行慢的SQL：慢查询日志、分析查询语句：explain）、应用的优化（连接池、增加缓存层）、MySQL Server的优化（MySQL查询缓存、索引和数据缓存、MySQL线程缓存、并发连接数量和超时时间）。
• MySQL集群：主从复制、读写分离。

Redis数据库：

基础部分：

• redis五大常见数据结构：字符串String、列表List、集合Set、哈希Hash、有序集合Zset。
• 管道
• 消息队列实现方案：List实现、发布-订阅pub/sub、Stream消息队列。
• 事务
• 持久化：RDB、AOF
• 主从复制、哨兵模式、集群（一致性hash算法、哈希槽分区）
• redis应用存在的问题：缓冲穿透、缓存击穿、缓存雪崩，对应常用的解决方案。

进阶部分：

• redis单线程如何处理并发的客户端，以及为何单线程快？
• 数据库和缓存的一致性：“双检加锁”策略，避免缓存击穿的问题
• 4种更新策略、成熟的工程方案canal（类比传统的MySQL的主从复制，完成监听mysql的变动并通知redis）
• 布隆过滤器：应用场景、原理。
• 缓存创建的问题、redis缓存淘汰机制：三种不同的过期键删除策略、redis缓存淘汰策略
• redis经典的五大类型源码及底层实现：string数据结构（SDS简单动态字符串）（三种编码方式：int、embstr、raw）、hash数据结构、list数据结构、set数据结构、zset数据结构。
• skiplist跳表