0309 软件基本原理1

程序开发技术学习方法论

软件研发行业，新技术的出现日新月异，如何高效的学习，保持技术先进性？
基于第一性原理：即 抓住事物的本质特征，按照事物本身的规律去推导，演绎事物在各种场景下的变化规律，东西技术在业务场景中的表现。
物理学，几何学，马斯克等推崇第一性原理。
软件研发学习方法：建立自己的技术思维体系，东西技术背后的核心原理。当新技术出现的时候，依据已有的第一性原理，去推动和验证新技术的使用。

程序运行和崩溃原理

代码或者程序包是程序的静态表现；
代码或者程序包通过操作系统从磁盘加载到内存，经过cpu的执行，即成为进程；


内存简单分为4块区域：


1，代码区


2，堆空间
是一块无序连续的内存空间
3，栈空间
后进先出，每个函数的执行产生一个线程栈；
线程栈包括入参，堆空间的入口地址，函数局部变量；
每个线程栈之间是隔离的；
4，进程数据结构
一般是数组；

现代cpu如何做到运行多任务？
即基于cpu的分时共享技术，多个进程之间共享cpu的时间片；


进程的状态： 运行，就绪，堵塞


但是进程切换的代价非常大，所以，在进程范围内引入了线程；
线程的状态跟进程类似；

javaweb程序运行和崩溃

java程序员大部分写的都是javaweb程序，运行架构如下图所示；

程序崩溃的原因是：高并发引起的线程堵塞；

并发修改数据的时候，操作系统引入了锁；
锁上面有一个等待的线程池，当锁没有及时释放，容易引起线程等待和堵塞；

系统崩溃过程如下：

解决高并发问题的方法有3种：
1， 采用集群方式分担压力；
2，限流；
3，降级

数据结构原理

数据结构是软件研发的基础，数据结构不熟练，写不出高品质的程序。

顺序表

即数组，具有连续的内存空间，相同的数据类型；


根据所有获取值时间复杂度o(1)
根据值获得索引时间复杂度o(n)
插入和删除元素需要一定后续的所有元素

链表

离散的内存空间


结构包含：data,next


按照值查询 时间复杂度为o(n)


插入和删除元素代价比较小，不需要移动后继的元素；

栈

特殊的顺序表， 后进先出，可以看成一个大桶；

队列

特殊的顺序表，先进先出，超市货架的货物摆放；

hash

把key值转换为一个hashcode,  hashcode跟数组长度取余得到索引值；


数组元素里放的是一个链表的指针，如果出现hash冲突，则遍历该链表；


如果不出现hash冲突，hash表查找元素时间复杂度为o(1)

树

一个元素，只有一个前驱，多个后继的数据结构为树；




一般使用递归的方法进行遍历。


设计模式的组合模式跟数类似。

jvm原理

write once,run everywhere! 

这个的基础是jvm. 
java代码编译为字节码，jvm转换成各种系统的编码。

jvm结构

jvm分成3个部分

类加载器：程序装载和运行机制
运行时数据区：内存管理机制 
执行引擎：程序计数器和执行引擎  线程管理机制

运行时数据区分成4个部分；

线程共享

方法区
堆

线程独有

栈
程序计数器

垃圾清除算法

标记清除算法。

先使用可达算法标记哪些对象不使用了。
然后回收：

分：清理，压缩，复制

垃圾回收算法

小结

本节回顾了软件的基本原理，首先介绍了学习方法论，第一性原理。
分3个部分：
1，程序运行和崩溃的原理；
2，数据结构的基本类型；
3，jvm的结构，垃圾回收算法，来及清除算法；

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