Boost

C++ 刚诞生时，自带的标准库（STL）功能很少：
只有容器、字符串、基础算法、IO；
没有网络、日期时间、线程、正则、异步 IO、智能指针、文件系统、序列化等常用工具；
不同编译器（VC/GCC/Clang）扩展各不兼容，写跨平台代码很痛苦。
2000 年左右一群 C++ 大牛，把大量高质量、跨平台的通用工具库整合在一起，这个集合就叫 Boost。
一句话：Boost 是一套免费、开源、跨平台的 C++ 扩展工具库合集。

Boost.Asio

Asio = Asynchronous Input Output，异步输入输出。
Boost.Asio 是一套跨平台、统一封装的异步 IO 底层网络库。
只负责传输层：TCP、UDP、本地套接字、串口、管道、定时器；
不处理 HTTP、WebSocket（上层交给 Boost.Beast）；
提供两套编程模型：同步阻塞、异步非阻塞，现代 C++ 支持协程。

核心基础组件

1. io_context（事件上下文 / 事件循环）
   整个 Asio 程序的心脏，管理所有 IO 事件、任务队列。
   作用：
   存放所有 socket、定时器注册的 IO 事件；
   分发就绪事件，执行回调 / 协程；
   统一调度异步任务。

boost::asio::io_context ioc;
// 启动事件循环，阻塞等待事件发生
ioc.run();

2. executor 执行器
   io_context 内部负责调度任务的抽象，所有异步操作都绑定执行器。
   不用手动创建，socket / 定时器会自动持有，协程、多线程调度底层都靠 executor。
3. ip::tcp /ip::udp 协议封装
   统一封装网络协议族，提供：
   tcp::socket：TCP 读写套接字
   tcp::acceptor：TCP 服务端监听器，接收客户端连接
   tcp::resolver：域名解析（域名转 IP）
   udp::socket：无连接 UDP 套接字

io_context（事件循环）
    ↓
tcp::acceptor / tcp::socket（操作系统socket句柄封装）
    ↓
Boost.Beast http::stream<tcp::socket>（上层HTTP协议封装）

4. buffer 缓冲区
   Asio 统一的读写内存抽象，解决原生 char * 裸指针安全问题：
   buffer()：包装数组 /string/vector，零拷贝转发底层系统调用；
   读：socket.async_read_some(buffer(buf))；
   写：socket.async_write_some(buffer(“hello”))。
5. steady_timer /system_timer 定时器
   不依赖 socket，纯 IO 事件，实现定时、超时控制：

boost::asio::steady_timer timer(ioc, std::chrono::seconds(3));
timer.async_wait([](auto ec){}); // 3秒后回调执行

网络连接超时、心跳检测全靠它。

5. error_code 错误码
   统一跨平台错误类型，替代 errno、Windows GetLastError：
   异步回调第一个参数固定boost::system::error_code ec；
   !ec代表无错误，ec包含系统错误信息（连接断开、超时、被取消等）。

两种编程模型：同步 vs 异步

模型 1：同步阻塞（简单但不适合高并发）
调用 read/write/connect 会卡住当前线程，直到操作完成。

tcp::socket sock(ioc);
sock.connect(tcp::endpoint(net::ip::address::from_string("127.0.0.1"), 8080));
std::string buf(1024, 0);
sock.read_some(buffer(buf)); // 线程阻塞，有数据才返回

缺点：一万连接就要一万线程，内存暴涨、内核切换开销大，仅适合简单工具、客户端脚本。
模型 2：异步非阻塞（Asio 核心，高并发服务必用）
核心思想：发起操作不等待，事件就绪后自动执行回调
执行流程拆解：
调用async_xxx（async_connect/async_read/async_accept），向 io_context 注册事件；
函数立刻返回，线程继续做其他事，不阻塞；
内核有数据 / 连接到达，io_context 捕获就绪事件；
io_context 调度执行你传入的 lambda 回调函数。

void on_read(boost::system::error_code ec, std::size_t len)
{
    if(!ec)
    {
        // 读到len字节数据，处理业务
    }
}

tcp::socket sock(ioc);
// 注册异步读，有数据自动调用on_read
sock.async_read_some(buffer(buf), on_read);
ioc.run(); // 启动循环等待事件

Boost.Beast

Boost.Beast 是 Boost 库中的应用层网络协议库，完全基于 Boost.Asio 开发；这个网络协议子库的名字，直译 “野兽”，寓意高性能、高并发吞吐

和 Asio 的层级关系

Asio：底层 socket、事件循环、IO 多路复用、定时器
Beast：基于 Asio 封装 HTTP/WebSocket 应用层协议
二者是上下级关系，所有 Beast 代码都必须依赖 Asio。

操作系统内核：epoll / IOCP / kqueue
        ↑
Boost.Asio：io_context、tcp::socket、定时器、SSL流、异步事件循环（传输层）
        ↑
Boost.Beast：HTTP报文解析、WebSocket帧、握手、分块传输（应用层协议）
        ↑
业务代码：接口路由、Cookie、Session、业务逻辑

三大核心模块

模块 1：HTTP 模块 #include <boost/beast/http.hpp>
专门处理标准 HTTP/1.x 报文，解决粘包、分片、Header 解析、Chunked 分块传输等问题。
模块 2：WebSocket 模块 #include <boost/beast/websocket.hpp>
实现标准 WebSocket 全双工长连接，自动处理 HTTP Upgrade 握手、消息分片、控制帧。
模块 3：SSL 加密模块 #include <boost/beast/ssl.hpp>
基于 Asio 的 ssl::stream 封装，一键给 HTTP/WebSocket 开启 TLS：
http::stream<ssl::streamtcp::socket> → HTTPS
websocket::stream<ssl::streamtcp::socket> → WSS
需要 OpenSSL 库支持，用于生产环境加密通信。

HTTP 服务端完整运行流程

创建 io_context 事件循环、tcp::acceptor 监听端口；
acceptor.async_accept 异步等待客户端 TCP 连接；
连接到来，拿到 tcp::socket，包装为 http::streamtcp::socket；
调用 stream.async_read 读取客户端发送的 HTTP 原始字节；
Beast 解析 flat_buffer 中的数据，生成完整 request 对象；
业务处理：读取 URL、Header、Cookie，执行业务逻辑；
构造 response，调用 stream.async_write 返回给客户端；
可选开启 Keep-Alive，循环读取下一次请求；
连接断开 / 超时销毁流资源。

WebSocket 握手升级流程

客户端发起普通 HTTP 请求，携带头 Upgrade: websocket、Connection: Upgrade；
服务端通过 websocket::stream::async_accept() 校验握手报文；
返回 101 Switching Protocols 响应，TCP 连接升级为双向 WS 长连接；
之后不再走 HTTP，全部收发 WS 消息帧。