那些让你起飞的计算机基础知识
有網友問道：“欣哥,你的知識框架中最基礎的點是哪些？或者哪方面是比較重要的？” ?
我看到這個問題一下子愣了，是啊，很多人都深有體會，都覺得基礎知識重要，但是具體來說，哪些點重要呢？?
今天我就試圖總結一下，也歡迎大家補充。
信息的表示和處理
計算機如何表示整數：有符號數和無符號數，尤其是如何用補碼表示負數，數字的取值范圍。?
計算機如何表示浮點數，為什么小數的二進制表示法只能近似表示十進制小數。?
數值的轉換、移位?
這幾點非常重要，因為幾乎所有的編程語言都有數據類型，而最基本數據類型必然包括整數和浮點數。?
搞不清這些表示和運算，在編程中就會遇到一些稀奇古怪的問題。?
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從匯編層面理解程序的執行
順序、分支、循環、函數調用、數組、結構體等在匯編層面是怎么實現的，寄存器和內存是怎么使用的。?
理解了這些其實也就理解了馮諾依曼計算機體系結構，這是計算機學科一個基礎性的東西。 ?
知道程序在底層是怎么運轉的， 對于學習各種虛擬機有很大的幫助，比如JVM，它要解析執行的是字節碼，字節碼本質上要表達的就是這些東西，只不過有所擴展。?
理解了棧幀，就能理解函數調用的本質，遞歸，以及尾遞歸的實現。還有安全相關的概念，如緩沖區溢出這個臭名卓著的漏洞及其防范辦法。 ?
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進程和線程
程序員必備的知識，不了解這個，簡直是無法編程。?
需要掌握進程的地址空間，代碼在哪里，堆在哪里，棧在哪里。?
要準確理解進程和線程之間的關系，為什么說進程是擁有資源的基本單位， 線程是CPU調度的基本單位？?
進程切換和線程切換之間的區別和聯系。?
他們是如何創建，執行，有哪些狀態，狀態之間的轉換。 由此會涉及到并發和并行，線程之間的競爭和合作。?
鎖的本質（硬件層面），樂觀鎖，悲觀鎖，死鎖等問題。?
線程的實現方式，用戶級線程和內核級線程的對應方式。 ?
在編程的過程中，有些知識點會直接使用，如多線程編程，鎖。 還有一些概念能用到很多地方，例如CAS，不僅僅是編程語言的概念，還能在更新數據庫時使用。再比如你理解了線程的實現方式，迅速就能掌握go語言中并發的手段：goroutine。?
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存儲器的層次結構
Tomcat用了多線程執行請求，Redis用了單線程來處理請求，Node.js也用了單線程來，這是為什么？ ?秘密都在存儲器的層次結構。?
人類制造的計算機設備之間有著巨大的速度差異： ?
總之，CPU超級快，內存比較快，硬盤非常慢，網絡更慢， 這個速度差異是IT行業的一個核心問題，人類想了很多辦法試圖去彌補這個差異：多線程，緩存，異步，多路復用，硬件層面的DMA。?
記著下面這張圖，每當你遇到某個軟件的特性的時候，想一想和它有什么關系：?
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數據結構和算法
它的重要性我羅嗦過很多次了，不用再重復了， 我就舉個最簡單的例子： 理解了B+ Tree才能理解MySQL的InnoDB的索引，理解了索引才能更好地優化查詢，對吧？ ?
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計算機網絡
現在的程序基本上都是網絡程序， 所以這也是一個必備的基礎知識，學習計算機網絡的一大好處就是和工作直接相關，能直接使用，比較有動力。?
HTTP協議肯定跑不掉，TCP,UDP也得會，尤其是TCP可靠傳輸的原理：如何在一個不可靠的網絡中進行可靠的傳輸， 這是無數前輩總結的經驗，一定得掌握。 ?
要理解什么是通信協議，也許某一天你自己就需要定制一個協議來傳輸數據。?
分組交換是什么意思？ 協議分層的本質是什么？ 什么叫無狀態的協議？ ?
Socket相關的編程更是重點，尤其是涉及到服務器端高并發的時候，如何維持和處理這些海量的socket， epoll等技術就得上場了。?
還有非常重要的HTTPs的基本原理，也是網絡安全的精華所在：對稱加密，非對稱加密，消息摘要，數字證書，中間人攻擊。?
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數據庫
不多說，關系模型、范式、SQL、索引、事務等知識都得掌握，尤其是要了解他們的實現方式。?
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分布式的基礎知識
這些已經偏向應用層面了，但是現在很多系統都是分布式的了，分布式就變成了一種基礎知識。
系統通信：RPC, 消息隊列等?
負載均衡的原理?
CAP原理，BASE原理，冪等性，一致性模型（強一致性，最終一致性.....）和相關協議(兩階段提交，Raft，Paxos......)?
數據分片：取模算法，一致性Hash，虛擬桶?
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基本的設計思想
下面這幾種設計思想對我影響很大，需要大家特別注意。但是掌握起來卻很不容易，需要在實踐中不斷地體會：?
正交：各個概念之間可以獨立變化?
抽象：拋棄細節，找到本質和共性
《深入理解計算機系統》一書中提到：“指令集是對CPU的抽象， 文件是對輸入/輸出設備的抽象， 虛擬存儲器是對程序存儲的抽象， 進程是對一個正在運行的程序的抽象， 而虛擬機是對整個計算機（包括操作系統、處理器和程序）的抽象。 如果你對這句話透徹理解了，說明對計算機系統的認識已經很深刻了。?
分層：我只想和我的鄰居打交道， 如網絡協議，Web應用開發。?
分而治之：大事化小，小事化了，架構設計必備。?
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關鍵點來了，怎么學習呢？
我原來的方式是先看書，看了很多書，數據結構，操作系統，匯編，網絡...... 這種辦法的最大問題就是枯燥（嗯，那時候還沒有碼農翻身這樣用故事講解技術的文章）。
理論多，實踐少，很多知識點體會不深， 等到參與的項目多了，Coding多了，這些知識點才慢慢地鮮活起來。 ?
一種更加有效的辦法是從工作中用到的知識點出發，從這個知識點向外擴展，由點到線，由線到面，然后讓各個層次都連接起來，形成一個立體的網絡。?
切記，學習是一個螺旋上升的過程，想要上升就得深度思考，多問幾個為什么。?
比如工作中用到了Redis，你在學習過程中發現這個Redis用了單線程來處理讀寫請求，為什么要這么做？ 對于成千上萬的請求它是如何處理的？ 然后再聯想一下別的軟件：Tomcat為什么不這么干？ 想回答這些問題，需要發掘很多基礎知識。?
這樣做的次數多了，積累到一定程度，量變就會引起質變，整個系統就被你看透了，你的知識又擴大了一圈，更多的疑問出現了......
總結
以上是生活随笔為你收集整理的那些让你起飞的计算机基础知识的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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