聊聊后端程序员的知识体系-第一篇

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0xFF 写在前面

"路漫漫其修远兮，吾将上下而求索！"

0x00 计算机科学基础知识

0x01 硬件相关

首先思考这个问题：为什么我需要了解计算机硬件？ 在我看来，有这么几个原因：

第一，“爱美之心，人皆有之！” 计算机硬件中很多设计非常优美，这些优美的设计自然会吸引人们去追逐他。例如，计算机如何表示一个负数、浮点数等。

第二，只有充分了解了硬件，才能设计出足够高性能的程序。试想，如果你不知晓CPU缓存一致性协议，甚至不知晓L1、L2缓存，怎么可能写出高性能并发程序？

第三，计算机硬件的许多设计思想，对我们平常设计系统大有裨益。举个例子：稀疏索引跟CPU缓存与主寸的组相联映射的设计思想便十分相似。

我这边尽量罗列一些跟我们平常工作相关的硬件知识，供各位参考。

1. 计算机如何表示一个数，包括正整数、负数、浮点数等；
2. CPU的组成以及了解各个寄存器如何协作完成一次完整的函数调用；
3. CPU L1/L2缓存作用以及缓存一致性协议MESI；
4. 计算机访问时间金字塔；
5. 中断：包括常见的硬件中断、软中断；
6. CPU是如何访问主存（By总线），外存（DMA）的；

0x02 操作系统相关

操作系统是计算机学科必学科目，其重要性不言自明，不再赘述。同样罗列下比较实用的操作系统相关知识点：

1. 进程与线程的本质，进程调度的原理；
2. OS如何管理物理内存、虚拟内存，OS是如何跟硬件配合完成虚拟内存到物理内存的转换的；
3. OS是如何运行一个可执行程序的？ 虚拟内存空间构成如何？
4. 进程同步原理与思想；
5. OS如何管理磁盘（Bitmap)、文件系统；
6. OS是如何支持系统调用的，系统调用与库函数有何区别？

0x03 网络相关

网络相关知识中，最重要的有两块：

第一、TCP协议

TCP协议在平常工作中非常重要，如果熟悉tcp协议，那么一个合格的后端程序员借助于tcpdump输出的结果，搭上眼一看便应该可以知道 出现的问题是Client端还是Server端的问题。

1. 最基本的三次握手、四次挥手以及其中涉及的种种状态（不要仅限于知道这个知识点，要去考虑为什么这么设计，不那么设计。）
2. TCP协议设计原理，包括窗口控制（滑动窗口思想）、拥塞控制等

第二、Http协议

平常工作中，会遇到个别同学搞不定Tcp协议与Http协议，这样子是非常不应该的。关于Http协议你不需要了解太多，但是你最起码应该要知道这些：

1. Http协议大概长什么样（Header、Body）
2. 5XX， 3XX等各种Code的含义
3. Post跟GET的区别，以及有多少种POST数据的方式？

0x04 数据结构与算法

这一块水很深，做一个简单的罗列吧：

第一、掌握最基本的算法思想，包括但不限于：位运算、递归与递推、前缀与差分、二分、双指针（对撞、快满、滑动窗口）、排序（离散化、中位数）、 倍增、贪心等

第二、掌握最基本的数据结构，包括但不限于：栈（单调栈思想解决NextSmaller问题）、队列（单调队列解决窗口最值问题）、链表、Hash、字符串（P进制哈希、KMP）、Trie、堆等

第三、掌握两种搜索思想：DFS、BFS，了解其区别，会进行最基本的剪枝优化

第四、掌握动态规划思想，具体包括：线性DP、背包问题、区间DP、树形DP、数位统计DP、状态压缩DP、倍增优化DP等

最后、图论，能够将具体的问题转化为图的几类问题（最短路、最小生成树、二分图匹配、网络最大流等）

0x10 高性能服务器设计

0x20 数据库与缓存

0x30 分布式系统

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