对编程的认识

该文是整个Java学习的第一篇，主要是树立对编程的认识以及Java的一些基本概念，接下来我将按照Java SE→Java web→框架→中间件&服务框架这样一个顺序学习Java。

首先，我之前学过什么？计算机组成原理、操作系统、网络、数据库、数据结构、C语言、C++、人工智能。虽然只是学了皮毛，至少对于计算机这门学科是有一个基本认识的：

通过组成原理，我们知道：

①计算机的体系结构是由软件（软件是分层的）和硬件（硬件是由CPU（控制器和运算器）、内存以及硬盘、网卡、鼠标、键盘、显示器等外设（后三个可称为输入输出设备）组成的）组成，计算机有七层存储体系结构，寄存器、缓存、内存是易失的，固态硬盘、磁盘、光盘、磁带是非易失的，软硬件通过指令系统进行交互；

②计算机以二进制形式进行信息表示，计算机中的有符号数值都是由补码进行表示的，以及数制转换（十进制、0和0x的相互转换）和模二运算。

通过操作系统，我们知道：

①进程管理。OS的作用是上为应用层提供服务（系统调用或者说系统API），下管理硬件（指令系统），鉴于他的功能，OS一般认为由两层组成，下是内核态，上是用户态，程序一般在用户态执行，遇系统调用则“陷入”内核态执行，这个机制称为中断机制（又称陷阱机制），这个机制是并发现象的原因，这是因为当一个程序中断时会进入阻塞状态，此时他是在白白占用CPU而不做事情，因此没有必要让他保持阻塞，而是并发即让另一个程序来CPU上执行，由并发就引发了程序的进程管理的问题，即如何让多个进程或者多个线程同步（这里有一个非常重要的问题：进程和线程有何不同？进程就是拷贝，两个进程间没有任何关系，线程虽然也独立运行，但是多线程间是有一些关系的，多个线程间共用：代码、data区、其他资源比如打开的文件和信号量），进程或者线程本身是异步的即随机执行的，而同步就是要让他们有顺序的执行，同步和进程间通信差不多是一个概念，关键是要保持原子性，即一个进程保证他可以一次执行完毕，互斥锁、信号量等机制可以做到这一点，实现同步的方式主要有管道、消息队列、共享内存、信号量、socket（进程间通信的这些机制和方法以后在工作中遇到再学习）。

中断的类型：

进程有哪些状态：

②内存管理。内存是进程所处的地方，程序在硬盘里，一个程序打开时，他会被由硬盘加载进内存。malloc、calloc、realloc、free四个函数可进行堆区内存的分配和释放（动态内存分配）。重点问题是要弄清楚内存模型，下面是32位Linux系统下的内存模型：

尽管Java舍弃了指针这一概念，但是不要忘了Java的运行环境也是用C语言写的，本质上还是要用到指针的，所以很多看上去不用的东西，并不是因为他过时了，而是因为他被封装了。计算机的控制器就是通过指针即内存地址对程序进行控制的，所以指针就是内存的地址即内存中每个字节的编号，在64位操作系统里，指针的长度是64位，即8字节，也就是说8字节的指针表示一个一字节的内存单元。

③除了进程管理和内存管理以外，剩下的无非就是对于外设的管理，操作系统的三大功能对应于硬件的三大结构。

关于网络，我们知道：

网络的知识非常杂，五层体系结构中的每一层都有很多协议，我认为对于网络最重要的是要理解到底什么是协议和服务，协议是对等的，服务是垂直的。

服务的概念好理解，毕竟程序就是为人提供服务的，而一个协议在某台计算机上就是一个程序，这个程序会使用某些已经写好的程序，而这个”已经写好的程序“就是下层协议或者说服务提供者，这个程序也会提供一些API给其他程序使用，而这个”其他程序“即是上层协议或者说被服务者，理解服务的概念不光是为了理解计算机网络的体系结构，更是为了建立编程的架构思想，小到主函数调用某个其他函数，大到需要分层的大型项目都需要用到这种架构思想；

那什么是协议？协议说白了就是对等程序。

另外，我将要学习Java，在第二阶段会学习Java web，web程序即浏览器服务器程序的实现靠的就是HTTP协议。

关于数据库，我们知道：

数据库是持久化存储数据的地方，即在硬盘中以某种形式将大量数据组织起来以方便持续利用，一个数据库会有一个DBMS，这个东西是一个软件，用来管理数据库，由关系型和非关系型之分。

关于数据结构，我们知道：

数据库在硬盘中存储数据，数据结构在内存中存储数据，实际上在物理层面上，只有两种数据结构，那就是顺序存储结构（数组）和链式存储结构，但是在逻辑层面，我们将数据结构分为了三种：线性表、树、图，线性表可以是顺序，也可以是链式，数和图一般是链式。

关于C语言和C++，我们知道：

C语言是一门面向过程的语言，他的编程单元是函数而不是类，但是他有一个非常接近类的概念那就是结构体，C语言是一门贴近底层的语言，这得益于他有指针，可以直接操作内存单元，C++在C语言的基础上增加了面向对象机制，即将数据和函数抽象为一体。Java不面向过程，只面向对象，且并不贴近底层，他没有指针，只是有一个类似于指针的引用，并且他与操作系统间还隔了一个JVM，和C++相比，在面向对象部分他们也有些许不同，Java没有多继承。

C++和Java的本质区别：