服务器后端开发技术完整学习路线，23张思维导图，自学也能进大厂！

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大家好，我是柠檬。

柠檬哥作为一个普通大学、非计算机专业，自学后端技术进入腾讯做后端开发工作，我自己也是非科班自学计算机成功转行软件开发（有想听柠檬哥转行之路经历的吗，可以留言告诉我，人多就写写），体会过当初想学又不知从何学起的迷茫，还好最后摸索出了一条正确学习的路线。

思来想去，学习方向和路线很重要。比起具体的技术细节，可复制的经验、清晰的学习路线，是大部分人更加需要的东西。

朝着正确的方向努力否则只会离目标越来越远，不是吗/p>

只顾着写各种技术，不告诉大家这个知识点在后端技术图谱的什么位置，有点盲人摸象不知全貌的感觉，很多在我看来大家都懂的内容，其实只是我以为，信息差是客观存在的，抹平信息差是分享的价值所在。

所以这一期文章柠檬哥足足花了半个月时间，整理了一张后端技术学习路线思维导图，来和你聊聊：

要成为一个符合 BAT、TMD 大厂要求的后端技术工程师，到底需要学哪些技术端技术学习路线是怎样的/p>

学习路线

话不多说，直接上刚画完的后端技术学习路线思维导图框架：

一流大学的计算机专业要学什么可以对照着看下，从学科数学理论基础、计算机体系结构、软件工程方法等等维度展开。

那如果你不是计算机相关专业的想转行，也不要被吓到了，毕竟这是人家四年时间的学习内容，本科的培养目标不仅仅是培养出一个软件工程师，本科学习还是面向硕士博士的基础培养，注意是计算机科学专业，名字里有个词叫「科学」，我这篇文章要说的 BAT 公司后台软件开发，可以认为是「工学」方向，更多的是服务于工程开发。

如果只是面向后台开发和工作面试，或者你是非计算机专业想转行，社畜没有太多时间去学习大学那些理论课程，那帮我把计算机基础的范围缩小到下面这 4 门专业课：计算机组成原理、计算机网路、操作系统、数据结构。

Linux系统使用

所以如果你想走后端开发这条路线，我建议你趁早使用 Linux ，越早越好。可以是在个人 PC 上装 Linux 虚拟机，或者装个双系统，我在大学就是这么玩的，那时候云服务器还没现在这么普及，现在我觉得买个 Linux 云服务器最方便，如果是学生还有教育优惠也不贵。

有了Linux系统之后干嘛呢它作为你的常用系统，经常登录进去对照着「鸟哥的 Linux 私房菜」从头到尾操作一遍，ok，Linux的基础操作你就掌握了。

Linux 高级编程

Linux「高级编程」的意思是比上面的 Linux 基础操作更深入一个层次。

学会了 Linux 的使用还不算是一个真正的开发人员，使用系统是成为开发者最基本要求，会操作Linux 就像使用 Windows 系统一样，只不过是学习成本的问题，如果这个世界没有 Window 系统，你女朋友花点时间也能掌握 Linux 系统基本操作。

要想进阶成为后端开发人员，就要懂得如何使用 Linux 系统提供的各种系统API（系统调用接口）进行编程开发，程序员用你写的代码来控制系统，普通用户只会用鼠标操纵。这个阶段需要学习：

Unix 系统实现 Linux、基本系统数据类型
文件操作函数: 、 …
系统编程接口的基本特性和高级特性
Linux进程环境、如何创建进程、线程，程序的存储空间分配、环境变量
进程组、会话以及任务控制、进程优先级和调度
动态库和静态库
进程间通信：管道和FIFO、消息队列、信号量、共享内存、内存映射
套接字和网络编程

总之，这一阶段需要学习的是在 Linux 环境下的高级编程技巧，通过对这些内容的学习也能让你更深入的理解 Linux 系统是如何工作和运行的，并且真正的踏入 Linux 系统编程大门。

网络编程

网络编程是通过网络套接字 socket 方式实现的通信，所以也属于进程间通信 IPC（Inter-Process Communication）。

由于现在的后台服务基于服务端/客户端模型，两者之间基于网络通信，你在家用手机点个外卖的服务请求，也是通过网络通信发给某团的后台服务器，所以后台服务开发，说到底还是网络编程，以及建立在网络编程数据之上的应用层开发。

网络编程学什么：

什么是socket套接字
套接字选项
TCP/UDP 套接字编程
Unix domain 协议和编程
原始套接字编程
IO多路复用：select 、poll、epoll、kqueue
序列化技术
零拷贝技术
开源网络库：muduo、libevent

学完以上内容你大概可以写一个类似QQ一样的网络聊天小工具。

不在在工作中，都有成熟的网络框架或网络通信库，大公司比如鹅厂大部分是自研网络通信框架，小公司用开源项目，这让很多后台开发人员不必关心底层的网络通信细节，除了部分基础架构的开发同学，大部分后台开发同学工作都是在做业务系统的开发。

但了解底层网络编程原理，是后台开发人员的核心能力，这点对于 C/C++ 后台开发程序员尤为重要。它能拔高你看问题的高度，不了解底层原理，就像是在黑盒编程一样，出了问题无从下手排查。

学完了以上内容，基本是具备了从事后台开发的基础能力，也能开发出一个简单的后台服务器了。

数据库

除非是单纯的转发路由类后台服务，一般来说后台开发的web服务器后台程序，后台服务程序说白了就是个死循环：

接收客户端数据包 -> 处理数据包 -> 业务逻辑处理 -> 保存必要的数据 -> 回复响应数据给客户端

这其中会伴随对各种数据的处理，比如电商系统会处理订单数据、用户数据，游戏后台会处理角色数据和装备数据等等，有数据就会涉及到存储系统，数据一般都存储到数据库。

利用到目前为止学习的内容，我们的开发的后台服务器应付一些小并发场景绰绰有余，但是随着互联网应用业务量的上涨，对后台服务端的请求数剧增，高并发需求随之而来，高并发指的就是高 TPS 和高 QPS

TPS (Transactions Per Second)每秒事务数
QPS（Query Per Second）每秒查询数等。

对于高并发服务必须改变传统的单进程模型，才能处理的过来如此海量的请求。

多进程

对于高并发的服务请求，由于后台服务一般都是 IO 密集型应用，IO 密集型应用就是大部分 CPU 时间用在网络 IO 上，相对的是 CPU 密集型应用大部分时间花在数据计算上。

大多数的后台服务程序都是 IO 密集型的应用，网络 IO 的时候 CPU 等待白白浪费时间，这就告诉我们 CPU 的潜力还没有完全发挥，所以当一个进程的处理能力达到上限，我们可以多创建几个进程，这就是多进程模型。

多线程

多线程与多进程类似，实际在Linux系统中线程是由轻量级的进程 LWP（Light-weight process）实现，多线程方式实现的后台服务相对于多进程更加轻量，因为多线程是在同一个进程内部实现。

不过多线程也会带来新的问题，比如全局数据竞争和同步问题，引入线程锁还要防止死锁的发生。

协程

那什么是协程呢程是一种比线程更加轻量级的微线程。类比一个进程可以拥有多个线程，一个线程也可以拥有多个协程，因此协程又称微线程和纤程。可以粗略的把协程理解成子程序调用，每个子程序都可以在一个单独的协程内执行。

异步回调

所谓异步回调就是，服务端发起 IO 请求的线程不等网络 IO 线程操作完成，就继续执行随后的代码，一般请求线程需要先注册一个回调函数，当IO 完成之后网络IO线程通过调用之前注册的回调函数来通知发起 IO 请求的线程，这样发起请求的线程就不会阻塞住等待结果，提高了服务处理性能。

关于这一小节内容可参考柠檬哥之前的文章图解：高并发服务框架-进程线程协程

高性能

高可用即保证服务的稳定性，不出现重大问题或宕机，常见的解决高可用思路是冗余和负载均衡。冗余的意思就是多部署几台服务器，当其中一台挂掉另外一台能顶上。通过负载均衡技术实现对流量的动态调配，不至于出现大量流量冲击某台机器出现请求不均匀，软件负载均衡技术可以通过DNS、Nginx、LVS等技术实现。这里主要学习的技术有：

负载均衡技术，软硬件负载均衡
限流隔离降级技术
应用层容灾，资源隔离熔断
异地多活

设计模式

为什么会出现分布式着业务的体量不断增长，单个节点的处理能力无法满足日益增长的计算、存储任务的时候，且硬件的提升（加内存、加磁盘、使用更好的CPU）高昂到得不偿失的时候，应用程序也不能进一步优化的时候，我们才需要考虑分布式系统。

分布式系统是由一组通过网络进行通信、为了完成共同的任务而协调工作的计算机节点组成的系统。分布式系统的出现是为了用廉价的、普通的机器完成单个计算机无法完成的计算、存储任务。其目的是利用更多的机器，处理更多的数据。

分布式系统要解决的问题本身就是和单机系统一样的，而由于分布式系统多节点、通过网络通信的拓扑结构，会引入很多单机系统没有的问题，为了解决这些问题又会引入更多的机制、协议。这里需要学习的内容包括：

分布式一致性算法：PAXOS、Raft、Zab
分布式事务：2PC、3PC、TCC
分布式唯一 ID 生成：雪花算法、UUID、淘宝 TDDL SEQUENCE方案、美团 Leaf
一致性HASH算法
扩展性设计，设计可扩展的软件架构
分布式文件系统：HDFS、FastDFS
微服务架构设计，服务注册、服务发现、服务路由

安全

后台服务运行我们如何了解其运行状态和健康度果只是开发小玩具监控和统计大可不必，只需记录本地日志即可，对于成熟的大型后台服务系统，监控、统计、追踪必不可少，无监控，不运营。

开源的监控软件有：Prometheus、Zabbix、Open-Falcon。

追踪系统也非常重要，特别是目前微服务化，一次服务请求需要经历多个不同的微服务处理，给分布式追踪带来新的挑战，主要包含以下三个方面：

通过收集日志（Logging），记录程序的调试信息或错误信息，对系统和各个服务的运行状态进行监控
通过收集量度（Metrics），比如累加量，对系统和各个服务的性能进行监控
通过分布式追踪（Tracing ），追踪服务请求是如何在各个分布的组件中进行处理的细节

业界也有一些成熟的开源软件用于监控与追踪：SkyWalking、Pinpoint、Zipkin、CAT大众点评开源。不过大公司一般都有自研的一套监控与追踪系统，比如腾讯内部就有多套自研监控与调用链追踪系统。

搜索引擎

大数据，又称为巨量资料，指的是在传统数据处理应用软件不足以处理的大或复杂的数据集的术语。随着后台服务用户数增加和数据的积累，产生海量有待挖掘价值的数据，分析利用这些数据可以反馈线上决策，优化运营策略，产生数据价值。

海量数据也可以定义为来自各种来源的大量非结构化或结构化数据。

在软件开发领域的大数据概念自 20 世纪 90 年代的数据仓库开始，对于大数据的处理也导致各种海量数据的统计和处理技术发展。

主要包含以下的技术点需要学习：数据存储、离线分析、流式计算。

大数据存储：Hadoop 框架，HDFS、HBase、YARN 架构、Apache Kudu
离线分析：Hive、MapReduce、Spark
流式计算：Flink、Storm、Kafka Stream、Spark Streaming

虚拟化

在后端开发中你可能经常听说到「中间件」这个词，那什么是中间件下Wiki上的定义：

中间件技术创建在对应用软件部分常用功能的抽象上，将常用且重要的过程调用、分布式组件、消息队列、事务、安全、链接器、商业流程、网络并发、HTTP 服务器、Web Service 等功能集于一身或者分别在不同品牌的不同产品中分别完成。

中国科学院软件所研究员仲萃豪把中间件定义为「平台＋通信」。这个定义限定了只有用于分布式系统中的此类软件才能被称为中间件，同时此定义也把中间件与实际应用的应用软件区分开来。

大白话来说，中间件就是把分布式系统中一些通用功能的抽象出来提供服务的一类软件统称。它屏蔽掉了底层操作系统的复杂性，向上提供一个统一的开发环境，降低了软件系统开发的复杂度，由于中间件是介于操作系统和应用软件之间，为应用软件提供服务功能的软件，由于介于两种软件之间，所以称为中间件。

常见的的开源中间件有下面几种，组合起来就能搭建一个完整的分布式后台服务系统：

web server 中间件，Nginx、OpenResty、Tomcat…
缓存中间件，服务端缓存包括 Redis、Memcached…
消息队列中间件，Kafka、RabbitMQ、ActiveMQ…
RPC框架，Tars、Dubbo、gRPC、Thrift
数据库中间件，Sharding jdbc
日志系统中间件，ELK B指的是一套解决方案，是 Elasticsearch、Logstash 、 Kibana、Beats 是这 4 种软件产品的首字母缩写。
配置中心中间件，Apollo、zookeeper统一配置管理
API网关，开源项目有 Tyk、kong、zuul、orange…

版本控制

一些和后端开发或者说软件开发相关的工具推荐，主要是编辑器和 IDE。

编辑器

在 Linux 下开发肯定离不开 Vim 或者 Emacs，这两个都是常用的编辑器，已经形成了两大爱好者阵营。特别是 Vim 编辑器，学习成本有点高，配合上各种插件和配置，有些 Vim 爱好者已经把它当成 IDE 来用了，一旦掌握可以大幅提升工作效率，值得你去学习。

当然除了 Vim 如果是文字编辑工作，比如写 README 文档或者写技术博客，那么强烈推荐学习下 Markdown 语法，这是一种种轻量级标记语言，它允许人们使用易读易写的纯文本格式编写文档，注重内容本身不用过多的调整排版。Markdown 编辑器推荐 Typora 、有道云笔记 Markdown 编辑器、VSCode Markdown插件。

IDE

编辑器作为小工程还可以胜任，不过后端开发工作中，一般都是大型的软件工程项目，所以不大可能用编辑器来管理，这时候就需要学习使用专业的集成开发工具。

集成开发环境（IDE，Integrated Development Environment ）是用于提供程序开发环境的应用程序，一般包括代码编辑器、编译器、调试器和图形用户界面等工具。

磨刀不误砍柴工，挑一把趁手的兵器再去编程世界遨游。各语言 IDE 五花八门，推荐 JetBrains 系列和 VS Code ，JetBrains 产品包括各语言开发的一系列的 IDE，特别是Java 的Intellij IDEA 口碑非常不错，部分对应的产品系列如下。

CLion – 跨平台的C/C++ IDE 开发工具，支持C++11 、C++14、libc++以及Boost。
GoLand – Go语言的集成开发环境。
IntelliJ IDEA – 2001年发布。一套智能的 Java 集成开发环境，特别专注与强调程序师的开发撰写效率提升。
PhpStorm – PHP IDE开发工具。
PyCharm – 一款结合了Django框架的Python IDE开发工具。
AppCode – Swift 和 Objective-C IDE开发工具。

Visual Studio Code（简称VS Code）是一个由微软开发，同时支持Windows 、 Linux和macOS等操作系统的免费代码编辑器，它支持测试，并内置了Git 版本控制功能，同时也具有开发环境功能，例如代码补全（类似于 IntelliSense）、代码片段和代码重构等。该编辑器支持用户个性化配置，例如改变主题颜色、键盘快捷方式等各种属性和参数，同时还在编辑器中内置了扩展程序管理的功能。

在2019年的 Stack Overflow 组织的开发者调研中，VS Code被认为是最受开发者欢迎的开发环境。

测试

软件工程师不仅要写代码，还要做测试，软件测试和软件开发是相伴相生，测试能让保证我们写出代码更加健壮和可维护。

TDD是测试驱动开发（Test-Driven Development）的英文简称，是敏捷开发中的一项核心实践和技术，也是一种设计方法论。TDD的原理是在开发功能代码之前，先编写单元测试用例代码，根据测试代码确定需要编写什么产品代码。需要掌握和了解以下测试技术和方法。

单元测试
压力测试
全链路测试
A/B 测试，灰度发布，蓝绿部署

学习顺序

总结下，后端技术学习的内容还是很多的，不可能一蹴而就。

这篇文章能看到这里的同学，如果是初学者，可能就想问直接问我从哪里开始学习我就不卖关子，如果你不知道从哪开始学，对于学习路线各个节点，我就按个人的学习经验并结合认识的大厂高 P 给的建议，给你把以上技术路线学习优先级做个排序，你照着学就行，排序规则：

星级越高，排名越靠前，重要程度越高，优先安排时间学习。

计算机基础 5星

Linux 5 星

数据库 5 星

设计模式 5 星

工具 5 星

中间件 4 星

分布式 4 星

高并发、高可用、高性能 4 星

搜索引擎 4 星

测试 3 星

监控与统计 3 星

虚拟化 3 星

安全 3 星

大数据 3 星

语言的困惑

细心的读者应该发现了，到目前为止本文讨论的后端技术学习路线内容，并没有提及特定编程语言，不提及并不是说不重要，语言是很多技术的前置知识。打个比方来说，编程语言是砖瓦，高大上的项目都是一砖一瓦堆砌而成。

其实你在学习上述技术点的过程中，会自然而然的接触到各种编程语言的中间件或是开源项目，不管用什么语言做后端服务开发，都是没有问题的，并且都不有很多优秀的开源框架可以借鉴学习，关键是要有清晰的学习路线，主流的后端开发语言包括 Java、C++、PHP、Python、Go ，那学哪个呢/p>

如果你是在校的学生，时间充足，我建议可以都可以尝试下，不试过怎么知道不合适后结合自己偏爱和未来打算从事的岗位方向选择一门语言深入学习；

如果你是职场社畜，那就要适应团队，产品业务需要用什么语言开发那就学哪个。万变不离其宗，后端技术的知识都是相通的，不要被特定语言所束缚，这些通用的后端技术掌握后，剩下的就只是编程语言学习，很快啊，很快的。

结语

这篇文章我从月初开始整理内容、绘制思维导图，真真是肝了半个月之久。创作过程中，我把自己从初级开发人员到现在高级工程师，这些年学习的技术都在脑子里过了一遍。

说来惭愧有些我画在导图上的技术我也只是懂点皮毛，但整个后端技术栈的学习路线和方向是没问题的，我都画出来了，大家参考着学习和查漏补缺，在技术上我也需要继续精进学习，咱们共勉。

学习路线和高清路线大图我会放在我的 Github 项目上，这篇文章只是个开始，也不是最终版，我会持续在 Github 更新和完善本文内容，我这个项目的地址是：

https://github.com/imcoderlemon/CodeClass

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这篇文章没写之前我就预感会很长，写到这里已经 1 万多字了。

对于每个技术点还可以展开聊聊我是如何学习的，那样就太长了，柠檬哥作为一个普通大学、非计算机科班人员，通过自学后端技术，进入鹅厂做软件开发，我的后端技术学习经验或许能给你一点借鉴。

我可以给大家分享下细分技术领域的学习路线，比如计算机基础学习路线、数据库学习路线、分布式技术学习路线、高并发技术学习路线…如果大家想看的话就点「在看」给我点动力，攒够 50 个在看，就再写写具体的学习路线。顺便做个调查你最想看柠檬哥分享哪方面的学习路线。

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