初入编程王国:「新生信息查询」是如何炼成的
本篇文章来自杭电助手技术部，杭电助手是一个服务于全校师生的学生社团。
相信新生们都已经用过了「新生信息查询」功能。本文将以通俗的视角，讲讲这个功能是如何开发、测试、部署上线的。
这篇文章能给你带来什么？
对于零编程基础：
众所周知（对于新生来说可能是冷知识），大学的计算机课程多是偏理论的，与现实互联网大厂实际使用的框架并不一致。
换句话说，如果只学习书本的知识，毕业后所拥有的编程能力大概率和大厂的要求不一致。这中间存在一个知识壁垒。
助手的核心成员们有着丰富的项目实战经验，开发维护了许多学校服务。 开启这个系列，就是为了让大家接触到更真实的编程环境，少做无用功。
你将从本文中了解计算机常用的基础知识、如何编写程序、程序如何与微信公众号交互、如何测试程序、如何使用GitHub协作、如何自动部署/上线应用。
对于编程老鸟：
你可能已经会写代码，已经写过不少项目，甚至已经开始带领团队。但你可能并不熟悉如何使用 GitHub 优雅地协作、如何缩短代码从编译、测试、部署上线的周期（DevOps）。
可以翻到本文的后半部分，我们将介绍助手的协作流程与简单的 CI/CD 。
让我们开始吧！
计算机基础知识
不要慌，这一章的计算机基础知识并不是吓人的操作系统、计算机组成原理这种知识。我只讲书本里没有的、工作中却很重要的知识。
大部分本科计算机学生，毕业后都是去开发所谓的「软件」。而软件可以简单地分成「前端」和「后端」两部分。所以大家毕业后的工作方向一般也是这两个。
前端
前端可以狭义地理解为，一个软件中看得到的部分。比如网页上的文字图片、各种花里胡哨的样式、以及交互操作。广义上来说，大家用的各种APP、电脑上的应用程序，用户界面的部分都是前端干的活。
后端
相当于前端，后端当然是「看不见的部分」。为什么有前端？因为光有后端是不行的哈哈哈。举个例子，网上有很多软件都可以修改支付宝上的「余额」，如果只有APP表面，即前端，那不是人均黑客，人均首付？ 所以一个软件的关键数据，肯定不是存在用户侧，即前端的。需要有这么一个东西，来存储数据（存储数据的地方叫数据库），来解析用户的请求，这就是后端。
举个详细的例子，购物软件上点了下单并支付，这时候前端就会发送一个网络请求，告诉后端：用户某某某，买了什么东西，价格和数量是多少，收货地址是多少。。。
然后后端收到了信息，先解析，然后修改数据库中存储的关键信息，比如新建一个订单信息，把商品的数量-1等等，再把下单的结果告诉给前端。前端收到信息后，就会渲染页面，提示「下单成功」！
新生查询系统的前端和后端
新生查询系统的流程是，用户给微信发信息，然后返回查询得到的新生信息。
所以可以简单地理解成
- 前端：公众号的界面，即发送信息与显示查询得到的学生信息
- 后端：后台的查询指令解析、信息查询操作
其实这个例子并不典型，实际上都属于后端。不过大家以后工作基本上不是做前端就是做后端，所以我想尽可能地把这个概念告诉大家，而不是一味地去学C语言。（当然C语言也很重要，它是你学习以后的所有编程语言的基础，大部分人都是通过学习C语言构建编程世界观的。基础不牢，地动山摇）
一起来写程序吧
下面我们将一起来写完这个神秘的查询系统。
我不会讲述过多的代码细节，而是带你认识实战开发的思路、编程的基本架构。
不用担心，虽然你现在可能什么都不会，但相信我，你一定能看懂大部分内容！
初分析 - 怎么收到用户的消息
我们要做的第一步是什么？首先要知道是谁给助手发信息了，发的是什么信息？例如用户A发送了「新生信息 123456」。
用户实际上是把信息发送给了谁呢？很简单，微信公众号。更详细地说，是微信公众号的服务器（服务器就是一个配置更好的永远不停机的电脑，里面跑着公众号的程序）。
所以我们只要告诉微信公众号官方，每次用户发信息的时候，你记得抄送我一份啊！
怎么告诉它呢，我们只要申请一个微信公众号的测试号，这样配置一下就行了，主要是填一下程序的服务地址。
这样一旦有用户给公众号发送信息，助手就能收到了
怎么解析用户发来的指令
能收到信息还不够，我们还得解析指令！
因为助手还有很多其他的服务，例如「今日课表」、「成绩查询」等等（甚至学校旧的疫情防控系统也是由助手开发的，供学校近3万学子使用），我们要能区分出来用户发送的是哪个指令？
怎么区分呢？
判断用户发送的信息中，是否含有「新生信息」这四个字，就是这么简单，就是这么朴实无华！
我们再稍微完善一下，以免被喷：改成「新生信息」这四个字在消息的开头才触发。比如「123 新生信息」不触发。
然后再解析一个指令的另一部分，得到考生号。
有了考生号怎么查学生信息
前面讲到过，所有的数据都是存在数据库里的（你可以简单理解为一个加大号的自动化的 Excel ，每一行就是一个学生的信息）。
所以我们只要根据考生号，从数据库里查信息就行了。查到的话，就返回给用户，查不到的话，查不到的话，就报错，告诉用户考生号不对。
渲染用户提示
大家可以想象，Excel 里的数据都是单独的字段，并不是一段完整的话。从数据库里读出来的数据也是这样。
怎么利用基础的学生信息，拼接成人性化的查询结果呢？
简单，直接上图！
就是预定义一个模板，然后用代码把对应的信息塞进去。
框架
其实我还隐藏了很多细节，这些东西需要「框架」来实现。框架可以简单地理解为牛逼的人提前做好了一些东西，封装了基本的功能，你可以直接拿来用。
- 比如如何用程序真正地和微信服务器交互？
- 如何把拼接好的查询结果返回给学生？
- 每个查询指令就是一个模块，助手有几十个模块，怎么统一管理起来？
- 比如信息过长会被微信截断，如何自动分割消息？
助手在已有的底层框架基础上，开发出了一个便于小型业务的敏捷开发、多模块组合设计的微信公众号后端框架。并开源了出来：wechat-templat，作者： @Atom 。
再加点料
项目上线后，我们发现杭州电子科技大学果然不是虚的，很多同学有极强的 「探索精神」。
有人尝试 爆破数据库，就像猜6位数密码，从000000猜到999999那样，疯狂地给公众号发信息，企图遍历出所有人的考生号以查询所有人的信息。
虽然理论上来说，因为大部分同学考生号在15位左右，就有至少 10^15 种可能性。就算ta一秒能猜100次，到 寿终正寝 也遍历不出所有人的信息。
但是助手还是决定「简单」限个流。
下面的内容可能稍微有一点硬核，不过不用担心，大家现在这个阶段完全不需要看懂。
如何限流？
还是很简单，记录一下每个微信用户在5分钟的查询次数，如果超过2次，就提示超过次数就行了。
怎么记录这个次数呢？
用一个叫做 Map 的东西（可以简单理解成只有两列的表格），键是微信用户的唯一标识（Union ID ），值是最近5分钟的查询次数。
怎么实现只记录5分钟的查询次数呢？
依然很简单，我们只要找到一个好用的工具，叫做 cache，你可以往里面塞东西，设定过期时间（比如5分钟）。时间到了，往里面塞的东西会自动消失，在达到效果的同时还能省内存。
怎么找这个东西呢？再引用一个简单的概念，「库」。
程序员喜欢分享代码，总会有人写一些好用的工具，然后分享出来，我们直接用就行。拥有一定能力的封装了部分功能的代码集合，就可以称为「库」。大家学C语言时代码最上面的那个 <stdio.h> 就是库，只不过是官方库。
开源
说点题外话。
前面提到的把自己写的代码共享出来的过程，就叫「开源」。
开源是程序员的浪漫。
开源的好处有很多。
- 比如你把厉害的代码公开出来，别人看了之后会夸你牛逼。（就像我前面放的那个 wechat-template）。
- 正因为开源的代码很优雅，所以我们阅读开源代码能极大地提高自己的编程水平。
- 搞开源也是实打实的编程经验
- 开源能让自己的简历贴金（比奖学金还猛），甚至能在参与开源的过程中遇到以后的面试官，走上人生巅峰。
如果大家感兴趣的话，可以留言。或许助手技术部以后可以专门出一篇开源的博客，讲讲开源的好处，如何参与开源，如何选择开源社区，如何参加开源活动等等。
协作
这个新生信息查询系统并不是一个人完成的。笔者完成了基础功能部分，@sslime 完成了查询限流部分。
我们是如何同时/共同写一个程序的呢？
答案是：Git/GitHub
我们可以这么理解它：现在有很多成熟的在线文档，比如腾讯文档，支持多人编辑。而 Git 是一个代码界的协作工具，它的牛逼之处如下：
- 每个人都可以编辑代码的一部分，只要两个人没有修改同一个地方，它就能自动把两个人的修改合并到一起。
- 版本控制。我们平时写一个文档可能要改很多次，然后就有了《文档1.1》《文档1.2》这样的东西。使用 Git，你可以在每次修改完简单打个标记，以后可以随意切换到任何版本。不用手动重命名和复制文件。
- 分支。比较复杂我就不介绍了，大家可以自行搜索。对于有基础的同学，我推荐这个 Git教程 来进阶。（没基础的千万别点进来折磨自己）。
所以 ssilme 同学在本地拥有一个和我差不多的项目，然后给项目加了限流功能，再通过一个叫做 「GitHub Pull Request」 的操作，请求合并到主仓库中来。
接下来，我需要去审阅（review）他的代码，看看有没有哪里可以提升的地方。如果 review 通过，那么我和他的代码就融在一起，大家就能用到最新的程序了。
review 是协作中最重要的一环，能保证代码的质量。 同时，如果你作为一个新手，每次写的代码都能获得大佬的修改意见，那你离成为大佬也不远了。助手即将开启招新，欢迎点击「阅读原文」加入招新群。
以下是助手本次协作的部分截图。
这个是 ssilme 同学发起了 pr。
以下是部分 review 建议：
最后，代码已经接近完美，让我们完成神圣的最后一步，合并修改！
DevOps - 缩短代码从编译、测试、部署上线的周期
这部分是主要面向有编程基础、项目基础的同学的，零基础的可以简单浏览一下（这次是真的简单），当作扩展视野。
大学期间的大部分人写的程序都只是在自己的电脑上跑通，但在实际的生产实践中，想要上线给上万的人使用，还需要漫长且复杂的流程。
例如，先要把代码编译好，然后执行一系列测试工作来保证程序如期运行。再通过 ftp 工具把编译好的二进制文件拷到服务器上，再 ssh 登录服务器上线部署。
最后，可能只是改了一行代码，然后却花了半小时编译、测试、部署上线等等。
我们能不能写完代码，就直接部署上线，后面的操作全部自动化完成呢？
当然！可以！
这个东西叫 DevOps ，Dev 指 Development 即开发，Ops 指 Operation 即运维。但他们连起来不是指简单的「开发和运维」，而是尽可能地打通与自动化开发流程，提升团队研发效率、交付效率与交付质量
助手使用 GitHub Action 配置了简单的 CI/CD 流程。
如下图，每次有人提交新的代码，都会自动执行一系列自动化程序，
目前助手的 CI/CD 流程比较简单，能做到检查代码规范性（golangci-lint) 、自动编译 Go 语言 程序、将编译好的二进制代码上传到服务器、自动部署上线新项目。
也就是说，在代码完成 review 后，不需要任何额外操作能自动完成上线等一系列操作。
推荐想了解 DevOps 的老鸟一些高质量文档：
最后
程序虽然很简单，但这个是学校给的紧急需求，所以基础部分是在一个小时内完成的（包含测试）。
抱歉忍不住一下子写了那么多的内容， 其实还有很多内容因为篇幅原因无法展开。
再提两件事情
- 助手即将开启招新，欢迎志同道合的小伙伴们加入，不限年级。可以扫描二维码或者点击文末的「阅读原文」。
- 助手有打算创建一个编程实战系列教程，会选定一个实际的项目，以文档的形式一步步带领大家做一个项目。敬请期待。
