深入理解計算機系統（序章）------談程序員為什麽要懂底層計算機結構

阿新 • • 發佈：2017-09-08

人類是你驅動計算機世界執行過程鍵盤二進制 java虛擬機調優

　　萬丈高樓平地起，計算機系統就像程序員金字塔的地基。理解了計算機系統的構造原理，在寫程序的道路上才能越走越遠。道理LZ很早就懂了，可是一直沒下定決心好好鉆研，或許是覺得日常工作中根本用不到這些，又或許是每次拿起書看到那些復雜的底層架構，看到存儲器，寄存器，CPU，總線等等這些概念就頭大。總之，由於各種各樣的原因，對這塊的知識一直沒有認真花時間去鉆研。那麽你可能會問，那你寫這篇博客的題目不就是準備學習這方面的知識嗎？是的，LZ 準備下定決心鉆研了，至於原因如下：

　　①、經常用一些不知其所以然的技術，會感到不安

　　　　大家可以看看LZ前面寫的博客，很多都是對框架的用法進行總結，至於為什麽這個框架要這麽實現等等而涉及的很少。原因很簡單，LZ 研究框架的源碼很吃力。因為源碼的實現往往涉及到多方面的的知識，比如設計模式，比如JDK的一些高級特性等等。LZ 是想做一個有夢想的鹹魚，但是每次看到很多不懂的東西，就深深的體會到現實與理想落差的痛苦，所以LZ下定決心要改變這種無力感。

　　②、在這個數據爆炸的年代，很多系統對於項目性能的優化有很高的要求。那麽如何調優成為了程序員不可避免的問題，我們知道 Java 是運行在 JVM 上的，程序的調優那就需要對 JVM 有一定的了解。LZ 本來想直接研究 JVM 的，書都找好了------《深入理解Java虛擬機：JVM高級特性與最佳實踐》。但是 LZ 發現很難消化，理解起來特別困難，於是間接的將 LZ 推上了研究計算機系統的道路。

　　③、再就是如果你對計算機系統的構造不太了解，可能你平時寫的程序都是錯誤的。

　　　　比如我們一直以為兩個正數的和或者積一定為正，但是用二進制補碼表示的正數和或者積卻不一定；程序員和編譯器不能用（x-y<0）來代替（x<y）,因為前者會產生溢出。甚至也不能用表達式（-y<-x）來代替，因為在二進制補碼表示中負數和正數的範圍是不一致的。算術溢出是造成程序錯誤和安全漏洞的一個常見根源。

　　④、第四個原因，這個也是最直接的原因。不知道大家是否了解大的互聯網公司面試，比如阿裏巴巴，騰訊這樣的公司。他們面試對於基礎的東西要求的很嚴格，你對這些東西的了解程度將直接決定你的面試成敗。

　　　　比如：講一下JVM的結構，TCP/IP的三次握手、四次揮手，淘寶用戶的數據怎麽滿足高並發？等等。像這些問題，如果我們不懂計算機底層知識肯定是不能過關的。

　　⑤、樹立正確的計算機世界觀

　　　　培養一種心態，即計算機的一切是可以理解的，沒有超出人類的智慧。即使有些問題你現階段沒有明白，但這些問題都是可以理解的，只是你時間不夠，所以先放一下，等有時間再學習它們。這種心態可以防止你滑入無助的陷阱。有時候你的潛意識會愚弄你，把很難做成的事情當成無法做成的事情。就像《肖申克的救贖》中表現的那樣，一把很小的錘子也是可以砸開監獄的墻壁逃出來的。而Red第一次看到那個錘子時，他就認定了Andy肯定逃不出來了。而實際上Andy卻用19年的時間確實把墻給鑿開了，雖然其間各種艱辛，但是結局卻很美好。

　　　　計算機科學與其他學科相比，好的地方在於，它是人創造的，它的原理沒有超出我們人類的大腦的理解範圍，它為什麽這樣設計，每一個做法都是有理由的。而那些發明它的人，有許多現在還活著，比如晶體管的發明者，硬盤的發明者，顯示器、鼠標、鍵盤等的發明者，有些發明者雖然已經過世，但是有豐富詳盡的記錄，他不是一門有可能超出人類理解範圍的科學，所以我們不要擔心不能理解它。

　　　　其次我們是程序員，不是造計算機的，我們也不需要對計算機的每一個部件都了解，我們只需要了解我們所寫的程序在系統中的執行過程，以及計算機系統的構造對我們的程序代碼有什麽限制，有什麽影響即可。

　　好了，說了這麽多，其實是想告訴大家，做一只鹹魚很簡單。但是LZ是想做一只有夢想的鹹魚。如果和LZ有同樣想法的人，又一直下不定決心去學習的人，我們可以一起，互相監督，互相學習交流。