計算機基礎知識對程序員來說有多重要?
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數(shù)據(jù)結構和算法，操作系統(tǒng)，編譯原理，計算機組成原理這些課程對普通程序員來說是否需要去學習？會帶來哪些幫助？這是一個知乎上的熱門問題，以下是我的回答。
我們依次來了解這幾門課程是在工作中有啥用，回答有點長，請保持耐心：）
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一、數(shù)據(jù)結構與算法
正如 N.Wirth 教授所說的：數(shù)據(jù)結構+ 算法＝程序。
遇到一個實際問題，充分利用所學的數(shù)據(jù)結構，將數(shù)據(jù)及其之間的關系有效地存儲在計算機中，然后選擇合適的算法策略，并用程序高效實現(xiàn)。
這句話可能有點抽象，我舉個例子給你們解釋一下。
在工作過程中，我們多多少少都接觸過 OAuth2 ，在使用 OAuth2 授權的時候，通常應用會彈出一個類似這樣的信息：
1) 獲取用戶基本信息接口2) 獲取用戶列表接口3) 用戶分組管理接口。。。
思考一下，如果讓你設計數(shù)據(jù)庫，應該怎么設計信息存儲權限？
如何你熟練掌握了各種數(shù)據(jù)結構的特點的話，那自然而然想到使用 bitmap 來存儲權限。
我們把權限劃分成最小粒度之后，每一個 bit 都它的含義， 例如我們把權限劃分為以下幾種：
獲取你的頭像、性別、昵稱等基本用戶信息
以你的身份發(fā)布微博
獲取你的好友列表
獲取你的朋友圈信息
每勾選一個選項，就代表著這個權限被授權，為了保證可擴展性，我們使用一個 uint64 來保存這些 bit ，也就是說，我們一共可以劃分 64 種細分權限，然后對這些權限進行組合。
例如，第一個 bit 如果設置了，那么就代表可以獲取你的昵稱、頭像、地區(qū)、性別等基本用戶信息， 第二個 bit 如果設置了，就可以用你的身份發(fā)狀態(tài)。
數(shù)據(jù)結構的實際作用還有挺多，感興趣的可以搜索以下知識點：
二叉樹搜索用于中斷處理、登記緩存查找等
哈希表，用于實現(xiàn)索引節(jié)點、文件系統(tǒng)完整性檢查等
紅黑樹用于調度、虛擬內(nèi)存管理、跟蹤文件描述符和目錄條目等
Radix 樹，用于內(nèi)存管理、NFS 相關查找和網(wǎng)絡相關的功能
......
上面這些例子是關于數(shù)據(jù)結構的，我再舉一個算法的例子。
同樣的也來思考一個問題：計算機的緩存容量無論再大，緩存滿了還是要刪除一些內(nèi)容，給新內(nèi)容騰位置。
那么刪除哪些內(nèi)容呢？我們肯定希望刪掉哪些沒什么用的緩存，而把有用的數(shù)據(jù)繼續(xù)留在緩存里，方便之后繼續(xù)使用。那么，什么樣的數(shù)據(jù)，我們判定為「有用的」的數(shù)據(jù)呢？
這個時候采取的策略就是 LRU 緩存淘汰算法。
LRU 的全稱是 Least Recently Used，也就是說我們認為最近使用過的數(shù)據(jù)應該是是「有用的」，很久都沒用過的數(shù)據(jù)應該是無用的，內(nèi)存滿了就優(yōu)先刪那些很久沒用過的數(shù)據(jù)。
具體的關于 LRU 緩存淘汰算法 的介紹可以看我之前寫的一篇文章。
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二、操作系統(tǒng)
先來看一下操作系統(tǒng)都有哪些內(nèi)容。
現(xiàn)代計算機系統(tǒng)由一個或多個處理器、主存、打印機、鍵盤、鼠標、顯示器、網(wǎng)絡接口以及各種輸入/輸出設備構成。
說實話，程序員不可能會掌握所有計算機系統(tǒng)的細節(jié)，所以在硬件的基礎之上，計算機安裝了一層軟件，這層軟件能夠通過響應用戶輸入的指令達到控制硬件的效果，從而滿足用戶需求，這種軟件稱之為 操作系統(tǒng) ，它的任務就是為用戶程序提供一個更好、更簡單、更清晰的計算機模型。
我們依舊通過一個例子來解釋操作系統(tǒng)在工作中的幫助。
例子來源于 知乎大佬 @invalid s 。
比如說，做一個網(wǎng)絡代理軟件，不過是從 socket 上收一個包然后轉發(fā)給另一個 socket 而已，這好像和操作系統(tǒng)沒多大關系吧？
但真做了，你會發(fā)現(xiàn)，用一個線程處理網(wǎng)絡 IO，只要寫對了，那么哪怕系統(tǒng)壓力很大，只要 CPU 頂?shù)米?，就可以保證引入的延遲總是在幾個毫秒之內(nèi)；但如果用了多線程分別處理收/發(fā)，那么只要網(wǎng)絡壓力稍大，引入的延遲就會增加，很快額外延遲就可能突破幾十個毫秒（這實際上已經(jīng)完全不能用了）。
想搞明白這是為什么，對操作系統(tǒng)調度原理、時間片等概念沒有足夠深刻的理解，是不可能的。
尤其是，當你突然遇到類似“系統(tǒng)壓力一大網(wǎng)絡延遲急劇升高”的 bug 時，如果對操作系統(tǒng)沒有深入理解，你連準確描述都做不到，連查資料、求幫助都不知道該往哪個方向努力，更不用說 debug 了。
換句話說，你可以不造輪子，但是你要知道這輪子是怎么造的，否則你連問問題都不知道如何去描述。
再降維一點，你總要掌握如何安裝 Windows 系統(tǒng)吧，否則妹子讓你去她房間里修電腦你都只能拒絕掉！
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三、編譯原理
眾所周知，編譯技術是計算機科學史上的明珠之一。
對于編譯原理，很多程序員的困惑就是：我也不會去設計一門新的編程語言，有必要學習編譯原理嗎？學了有什么用呢？
實際上，編譯原理不是用于炫耀的屠龍技，程序員在工作中經(jīng)常會碰到需要編譯技術的場景，比如：
編寫界面模板引擎；
為項目編寫各種各樣的 DSL；
深度理解甚至開發(fā)出 Spring、Hibernate、阿里巴巴 Druid 這樣的工具。
除此之外，解析用戶輸入，防止代碼注入，為前端工程師提供像 React 那樣的 DSL，像 TypeScript 那樣把一門語言翻譯成另一門語言，像 CMake 和 Maven 那樣通過配置文件來靈活工作，運維工程師分析日志文件等等高級別的需求，都會用到編譯技術。
當然，說實話，編譯原理并非隨隨便便就能入門的！
換言之，需要準備一些基礎知識在學習。
編譯原理的學習和實踐通常基于對計算機編譯過程、計算機基本工作原理、甚至一定的數(shù)學知識有一定積累，這些知識分別分布并應用在了編譯原理的不同階段。
沒有這些基本知識的積累，很快就會在某個階段由于功底不夠而無法再繼續(xù)后面的學習。
所以不要一開始就去啃編譯原理。
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四、計算機組成原理
從上面這張圖可以看出來，整個計算機組成原理，就是圍繞著計算機是如何組織運作展開的。
我們依舊來舉例子：）
每個程序員應該都知道 Ascii 碼，GB2312，GBK，Utf8，Unicode 等編碼格式，如果你沒接觸過，那總出現(xiàn)過文件壓縮后解壓亂碼的情況吧？
了解了這些編碼的存儲格式，你才會明白為什么會有中文亂碼問題，靠，我在寫這個回答的時候，我的后端同事發(fā)給我的日志就出現(xiàn)了中文亂碼。。。。
再來個例子。
我們上面舉的關于 LRU 緩存算法 的例子，它的設計也是借鑒計算機組成原理的內(nèi)容的，
在計算機的世界里，空間換時間，時間換空間這個概念在復雜的設計中時常出現(xiàn)。
如果你想更詳細的了解 計算機組成原理 的知識，推薦一本書：《計算機組成：結構化方法》。
書的內(nèi)容完全建立在“計算機是由層次結構組成的，每層完成規(guī)定的功能”這一概念之上。
1、數(shù)字邏輯層
2、微體系結構層
3、指令系統(tǒng)層
4、操作系統(tǒng)層
5、匯編語言層
6、并行體系結構
以上就是我對 計算機基礎知識對程序員來說有多重要 的一個回答。
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