C++ 预约系统实战（一）：项目总览与 C/S 架构设计

摘要：本文是 C++ 预约系统实战系列的第一篇，从零拆解一个基于 TCP Socket + JSON 协议 + MySQL 的 C/S 架构项目。文章涵盖业务场景、整体架构、目录结构、核心类职责，并以"用户预约"为例完整走通一次请求的来龙去脉，最后给出技术选型理由和面试高频考点。

本文涉及的以下知识点，在之前的文章中已详细讲解：

Tcp/Socket 编程基础Linux TCP 网络编程完全指南：从三次握手到高并发服务器-CSDN博客
IO 多路复用（select / poll / epoll ）
Libevent 事件驱动 → Libevent实战：高性能网络编程指南-CSDN博客
MySQL 基础（CRUD、事务、索引）→ MySQL 核心特性深挖：ACID、隔离级别、索引与视图的底层原理-CSDN博客
JSON 数据格式 → JSON 完全指南：从语法到项目实战-CSDN博客

一、这个项目要做什么

一句话：一个跑在终端里的预约系统。

用户可以注册、登录、查看可预约的资源（比如场馆、票务）、下单预约、查看自己的预约记录、取消预约。服务端负责业务逻辑和数据库读写，客户端只负责界面交互和网络收发。

功能清单如下：

功能	客户端方法	服务端处理	数据库操作
注册	`User_Resgister()`	`User_Resgister()`	`INSERT user_info`
登录	`User_Login()`	`User_Login()`	`SELECT user_info`
查看可预约	`User_Show_Ticket()`	`User_Show_Ticket()`	`SELECT ticket_info`
预约	`User_Subscribe_Ticket()`	`User_Subscribe_Ticket()`	事务：`UPDATE` + `INSERT`
查看我的预约	`User_Show_Sub_Ticket()`	`User_Show_Sub_Ticket()`	`JOIN` 联表查询
取消预约	`User_Cancel_Sub_Ticket()`	`User_Cancel_Sub_Ticket()`	事务：`UPDATE` + `DELETE`

注意：这是一个学习项目，不会真正上线。它的价值在于：把「Socket 编程 + 协议设计 + 数据库操作 + 事件驱动」串成一条完整的工程链路，而不是停留在单点知识。

二、整体架构图

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三层职责非常清晰：

客户端：只管"界面 + 收发"，不做任何业务判断（除了输入合法性）。
服务端：业务逻辑 + 协议解析 + 数据库操作，是真正的大脑。
数据库：持久化，用外键约束兜底数据一致性。

三、目录结构与类职责

客户端：`socket_client`

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class socket_client
{
private:
    string ips;        // 服务器 IP，默认 127.0.0.1
    short port;        // 服务器端口，默认 6000
    int sockfd;        // 通信套接字
    bool dl_flg;       // 是否已登录
    string username;   // 当前用户名
    string usertel;    // 当前用户手机号（后续请求要带上）
    int user_op;       // 用户当前选择的菜单项
    bool runing;       // 主循环开关
    Json::Value m_val; // 复用的 JSON 对象
};

关键设计：

dl_flg 区分登录态：未登录时菜单只有 1/2/3，登录后变成 1/2/3/4/5。
usertel 是后续所有请求的"身份证"：预约、查看我的预约、取消预约都要带上它。
user_op 加 OFFSET ：菜单输入 1~5，加上 OFFSET=2 后映射到枚举 CKYY(3)~QXYD(7)，这样就能直接复用 switch。

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const int OFFSET = 2;
enum OP_TYPE { DL=1, ZC, CKYY, YD, CKYD, QXYD, TC };

为什么要偏移？因为 DL=1, ZC=2 是未登录菜单，登录后菜单第 1 项应该对应 CKYY=3，所以 1 + OFFSET = 3。这个设计很隐晦，但省了一套枚举。

服务端：三个类

类	职责
`socket_listen`	创建监听套接字、`bind`、`listen`，持有 `event_base`
`socket_con`	一个连接一个对象，负责收数据、解析 JSON、路由到业务函数、发响应
`mysql_client`	封装所有 SQL 操作，含事务 begin/commit/rollback

重点：socket_con 是每个连接 new 出来的，挂在 libevent 上。

cpp 复制代码

socket_con *q = new socket_con(c);
struct event *c_ev = event_new(p->Get_base(), c, EV_READ | EV_PERSIST, SOCK_CON_CALLBACK, q);
q->Set_ev(c_ev);
event_add(c_ev, NULL);

当连接可读时，libevent 回调 SOCK_CON_CALLBACK → q->Recv_data()。处理完一个请求后，事件仍然挂着（EV_PERSIST），等下一个请求。

这已经是标准的 Reactor 模式，不是单线程阻塞。这一点在你之前发的概述文档里写错了，面试时要说清楚。

四、一次"预约"请求的完整生命周期

这是本文最核心的部分。以「用户预约」为例，从按下键盘到数据库落盘，完整走一遍。

时序图

关键代码逐段拆解

第 4 步：客户端构造 JSON 并发送

cpp 复制代码

void socket_client::User_Subscribe_Ticket()
{
    User_Show_Ticket();               // 先展示可预约列表
    cout << "请输入要预定的编号：" << endl;
    int index = 0;
    cin >> index;

    Json::Value val;
    val["type"]  = YD;                // 操作类型：预约
    val["tel"]   = usertel;           // 谁在预约
    val["index"] = index;             // 预约哪个

    send(sockfd, val.toStyledString().c_str(),
         strlen(val.toStyledString().c_str()), 0);

    char buff[256] = {0};
    int n = recv(sockfd, buff, 255, 0);
    // ... 解析响应
}

注意 toStyledString() 会生成带缩进和换行的 JSON，可读性好但浪费带宽。生产环境一般用 toFastString() 或直接 write 到 StreamWriterBuilder。

第 6 步：服务端解析并路由

cpp 复制代码

void socket_con::Recv_data()
{
    char buff[256] = {0};
    int n = recv(c, buff, 255, 0);
    if (n <= 0) { delete this; return; }

    Json::Reader Read;
    if (!Read.parse(buff, val)) { Send_err(); return; }

    int ops = val["type"].asInt();
    switch (ops)
    {
    case DL:    User_Login();              break;
    case ZC:    User_Resgister();          break;
    case CKYY:  User_Show_Ticket();        break;
    case YD:    User_Subscribe_Ticket();   break;
    case CKYD:  User_Show_Sub_Ticket();    break;
    case QXYD:  User_Cancel_Sub_Ticket();  break;
    default: break;
    }
}

这就是一个极简的协议路由 ：type 字段是路由键，switch 是路由表。

第 9~13 步：数据库事务

cpp 复制代码

bool mysql_client::mysql_Subscribe_Ticket(int tk_id, string tel)
{
    mysql_user_begin();                       // begin

    string s1 = "select max,num from ticket_info where tk_id=" + to_string(tk_id);
    mysql_query(&mysql_con, s1.c_str());
    MYSQL_RES *r = mysql_store_result(&mysql_con);
    MYSQL_ROW row = mysql_fetch_row(r);

    int tk_max = atoi(row[0]);
    int tk_num = atoi(row[1]);

    if (tk_max <= tk_num)                     // 判断是否满员
    {
        mysql_user_rollback();
        return false;
    }

    tk_num++;
    string s2 = "update ticket_info set num=" + to_string(tk_num)
              + " where tk_id=" + to_string(tk_id);
    mysql_query(&mysql_con, s2.c_str());      // 更新已预约数

    string s3 = "insert into sub_ticket values(0,"
              + to_string(tk_id) + ",'" + tel + "',now())";
    mysql_query(&mysql_con, s3.c_str());      // 插入预约记录

    mysql_user_commit();                      // commit
    return true;
}

这段代码有几个面试必问的坑，我逐一标出来：

select 没加 for update → 并发下两个线程可能都查到 num=3，都判断通过，都执行 update，最终 num 变成 4 但实际插入了 2 条记录，超卖。
SQL 字符串拼接 → tel 如果传 ' or '1'='1，就能注入。
update 用绝对赋值 num=4 而不是 num=num+1 → 也是并发问题的根源。
每个请求新建一个 MySQL 连接 → 高并发下连接数爆炸，应该用连接池。

这些不是"错误"，而是学习项目的简化。面试时主动说出来，比被问倒强。

五、技术选型理由

选型	理由	面试怎么答
C++	贴近底层，能展示 Socket、内存管理、指针操作	"想真正理解网络编程和内存模型，而不是调库"
TCP	可靠传输，面向连接，适合请求-响应模式	"预约不能丢请求，TCP 的重传和有序保证更合适"
JSON	可读性好，jsoncpp 库成熟，开发快	"小规模系统 JSON 足够；protobuf 适合高性能、强 schema 场景"
libevent	跨平台事件驱动，封装了 epoll/select	"比裸 epoll 开发效率高，又比多线程模型更省资源"
MySQL C API	直接写 SQL，理解底层	"不想被 ORM 屏蔽细节，想自己控制 SQL 和事务"

一个关键点：为什么服务端用 libevent 而不是多线程？

多线程模型：一个连接一个线程，代码直观，但线程切换开销大，连接数一多就崩。
libevent 模型：单线程事件循环，一个线程处理所有连接，资源占用低，适合 IO 密集型。
本项目的业务逻辑很短（查库、写库），瓶颈在 IO 不在 CPU，所以事件驱动更合适。

六、面试高频题

Q1：为什么用 C++ 而不是 Java/Python 做这个项目？

答：主要目的是学习。C++ 需要自己管理 Socket、内存、指针，能暴露更多底层细节。Java/Python 有成熟的框架，开发快，但会屏蔽网络编程的本质。另外 C++ 在面试中更能体现对内存和系统调用的理解。

Q2：这个项目的架构有什么问题？

答：至少四个：

每个请求新建 MySQL 连接，应该用连接池；

预约事务没加行锁，并发下可能超卖；

SQL 字符串拼接有注入风险，应该用预处理语句；

客户端用固定缓冲区 recv，没处理 TCP 粘包/半包。

Q3：JSON 和 protobuf 怎么选？

答：JSON 可读性好、调试方便、语言无关，适合小规模和对外接口；protobuf 序列化后体积小、解析快、有强 schema，适合内部高性能 RPC。本项目请求量小，JSON 够用。

Q4：libevent 的 Reactor 模式是怎样的？

答：Reactor 核心是"事件循环 + 回调"。libevent 把 fd 和事件注册到 event_base，底层用 epoll/select 监听。事件就绪时，event_base_dispatch 调用对应回调。本项目里监听 socket 的回调负责 accept，连接 socket 的回调负责 recv 和业务处理。

七、一句话总结

C/S 三层架构的本质，是让客户端只管交互、服务端只管逻辑、数据库只管存储，三层通过 Socket + JSON 和 MySQL C API 两条管道串联起来。

C++ 预约系统实战（一）：项目总览与 C/S 架构设计

一、这个项目要做什么

二、整体架构图

三、目录结构与类职责

客户端：socket_client

服务端：三个类

四、一次"预约"请求的完整生命周期

时序图

关键代码逐段拆解

五、技术选型理由

六、面试高频题

七、一句话总结

客户端：`socket_client`