我们应不应该深入学习计算机基础

前言

这里的计算机基础指的是经典四大件（操作系统、网络、组成原理、数据结构） 大部分同学都是做软件开发的，要不就是前端后端，要不就是Java、C艹、go等后端开发。 就拿Java举例，大部分同学都是springboot工程师，开发就在pom文件引入个依赖，写写配置文件，sql，或者调用各种API去实现某个功能。程序就轻而易举地跑起来了，什么内核、寄存器、堆栈？没听说过！ 尤其是现在的AI时代，拷打AI写代码已经成了一种常态，技术似乎不再值钱，相应地，这些计算机底层技术，操作系统、网络、组成原理、数据结构等似乎也变得苍白无力了。 反正找工作嘛，写两个项目，被被八股文就结束了。 面对计算机基础，大厂选手可能还有理由深入底层提高竞争力，对于大部分只能去小公司的同学，谈论计算机基础，属实是有些。

故事

先不谈论那些繁琐的计算机基础。就拿八股文举例，相信编程导航很多同学都是面试鸭的用户，或者在别的什么八股学习平台，或多或少你都得准备八股，尤其是redis 和 MySQL这两大技术。

以MySQL举例，为什么MySQL要先写redo log。 首先是为了事务的持久化，能实现崩溃恢复；其次是redo log 顺序I/O 比 buffer pool的随机I/O 操作快。

再拿回表举例 大部分同学都知道回表要再查一次表，性能查，但回表还有一个问题是随机I/O，因为二级索引存储的索引字段并不是在磁盘中不是连续的。

看到这有什么问题？我作为初学者，好像看不懂什么随机I/O，顺序I/O，所以也根本记不住 但是后来了解了磁盘的结构，我大概知道磁盘需要有一个磁头，有磁道、扇区等部分。如果存储在磁盘上的同一个磁道且相邻的扇区，那么根据磁盘的磁头的运行轨迹，读/写速度就很快，省略寻道时间，甚至能和内存比划比划(^_^)。 所以为什么我们需要从设计上就避免随机I/O的产生。 类似的设计思路有RocketMQ的commitlog，就是持久化数据的一个日志。也是顺序I/O。 至此，当你理解了这个原理，面对八股文里的各种描述，你才记忆深刻，畅通无阻。 这是技术深度的提升。

再拿JVM里的Java虚拟机栈解释

这是运行时数据区的一个组成部分，其核心是栈帧 ，一个栈帧从入栈到出栈， 描述的是一个方法从执行到返回的全部流程。巧了，操作系统运行时栈的描述也差不多，如果你先学过JVM，或者先学过操作系统，你会发现很多概念一脉相承，很好理解。 并且你发现，如果我们知道一个函数栈帧的位置，可以通过偏移量寻址访问这个函数的全部局部状态，说人话，就是可以实现栈追踪，这是实现bug排查工具的一个重要技术，为什么监控程序能够定位到问题代码具体位置，这是答案；你还可以说，去维护这个栈帧需要访问开销，很多追求性能的项目可能会禁用。 这能提升你对技术的广度。

再说为什么应用程序从用户态到内核态的切换，开销很大 你会知道用户态的权限低，内核态的权限高。权限校验的开销不少吧。

对硬盘这种硬件执行操作时（read、write、open），用户态不能直接访问，而是切换到内核态去访问，这就意味着，此时用户态的程序是被挂起的。 用户态进程需要保存现场，等底层内核态进程访问完硬件后，将数据拷贝一份到内核缓冲区，再让用户态进程读取。

内核在运作时本身也是要保存各种上下文。

所以现代计算机软件，尽量将程序的执行放在用户态，少量对安全性有挑战的操作会放在内核处理。典型的例子可以说JAVA的虚拟线程优化，避免频繁的线程上下文切换。

还有很多底层的技术，学完后你发现很多和上层技术几乎是共通的。 宏内核到微内核的转变，就好像系统从单体架构跨到微服务架构。 TCP为什么三次握手，因为放在历史重复连接，对应消息队列里解决重复消息的问题。

学习底层的好处

很多同学，打开八股文，看到很多非常陌生的概念，感到阻力很大，每次看八股都很痛苦。或者稍微深入一点的扩展知识，无从下手，感觉背了忘，忘了背。很大程度上，深入了解计算机基础，能给你不一样的启发。

学习时机

学习计算机基础并非要你一开始就拿着书在那啃。相反，初学者更应该去跑通一段段代码，去先把技术栈补全，把项目做好，把常见的八股都过几遍，这时你发现瓶颈了，再回头看计算机基础，很多内容你才会针对性的去学习，才有动力将其啃下来。