内容来自极客时间专栏课

01-程序运行原理：程序是如何运行又是如何崩溃的？

• 存在磁盘上的代码没有价值, 运行起来才有价值
• 先要编译
  
• 堆是无序的内存空间
• 执行上下文信息
• 因为CPU的分时共享技术, 可以分时处理进程的信息, 多核架构也可以实现并发.
• CPU有运行, 就绪, 阻塞状态
• 当进程在CPU上运行就处于运行状态
• 当进程获得了除了CPU以外的资源就是CPU就绪状态, 就等他了
• 服务为什么会变慢?
• 起线程是在tomcat里面进行的

• 多个线程访问的共享资源称为临界区, 需要加锁
• 解决因高并发导致的响应变慢手段是分布式结构
• 缓存, 限流, 消息队列, 降级

02-数据结构原理：Hash表的时间复杂度为什么是O(1)？

• hash表的物理存储是数组
• 通过对key hash存在数组的位置
• 但是会有hash冲突, 数组中存储的是数据元素的指针, 虽然有相同的下标, 找到位置之后再遍历链表找到key就可以了

• 如果所有的数组下标都冲突就是退化成链表
• 当对数组链表这种线性结构加上限制就成了栈, 队列
• 栈和队列都是操作受限的线性表
• 阻塞队列, 队头阻塞
• 数组、链表、栈、队列都是线性表，也就是每个数据元素都只有一个前驱，一个后继。而树则是非线性表，树是这样的。
• 软件开发中，也有很多地方用到树，比如我们要开发一个OA系统，部门的组织结构就是一棵树；我们编写的程序在编译的时候，第一步就是将程序代码生成抽象语法树。传统上树的遍历使用递归的方式，而我个人更喜欢用设计模式中的组合模式进行树的遍历

03-Java虚拟机原理：JVM为什么被称为机器（machine）？

• JVM的全称是Java Virtual Machine
• 这样一个程序为什么被称为机器（Machine）呢？
• 无状态对象, 幂等即使线程不安全也没事
• JVM更像是一个操作系统, 而且比操作系统更进一步
• 标记引用是否可达
• 清理并不是马上都清理的, 但是这不是连续的, 压缩, 复制
• 回收前：
  
• 清理：
  
• 压缩

• 复制：

• JVM还会采用分代回收, JVM将堆空间分为新生代和老年代, 创建对象只在新生代创建
• 当经过几次垃圾回收依然存活就会被放到老年代(孤儿院), 当老年代已经满了, 就会触发全量的垃圾回收, fullGC.合理设置新生代和老年代的比例对垃圾回收的性能有重要影响

• JVM的垃圾回收器有四种
• 第一种是Serial 串行垃圾回收器
• 第二种是Parallel 并行垃圾回收器
• 第三种CMS 并发垃圾回收器
• 最后一种是G1 垃圾回收器

它将整个堆空间分成多个子区域，然后在这些子区域上各自独立进行垃圾回收，在回收过程中垃圾回收线程和用户线程也是并发运行。G1综合了以前几种垃圾回收器的优势，适用于各种场景，是未来主要的垃圾回收器。

• 分治思想
• StackOverflowError，我们就知道是线程栈空间不足，栈空间不足通常是因为方法调用的层次太多，导致栈帧太多。
• 执行引擎在执行字节码指令的时候，是解释执行的，也就是每个字节码指令都会被解释成一个底层的CPU指令，但是这样的解释执行效率比较差，JVM对此进行了优化，将频繁执行的代码编译为底层CPU指令存储起来，后面再执行的时候，直接执行编译好的指令，不再解释执行，这就是JVM的即时编译JIT。Web应用程序通常是长时间运行的，使用JIT会有很好的优化效果，可以通过-server参数打开JIT的C2编译器进行优化。

04-网络编程原理：一个字符的互联网之旅

• 我们现在开发的应用都是互联网应用
• IP internetProtocol 互联网协议
• 我们之所以能上网是因为运营服务商为我们提供了互联网服务
• CDN: 内容分发网络, app请求数据最先到达的是运营商机房, 为了提升访问速度会在运营商机房缓存一些文件
• TCP只是负责数据都以bit流的形式发给你, 其他什么东西都是上层的HTTP协议干的事
• 存控制Cache-Control、响应过期时间Expires
• Content-Length参数声明body的长度。
• TCP仅仅是一个传输层协议

• 应用层、表示层、会话层合并为一个应用层
• IP协议不是一个可靠的通信协议，并不会确保数据一定送达。要保证通信的稳定可靠，需要传输层协议TCP
• SYN ACK

• TCP是端口

05-文件系统原理：如何用1分钟遍历一个100TB的文件？

• 数据库文件不是连续存储的, 日志文件则是连续的
• 盘片 主轴 磁头臂
• linux的文件信息: inode文件的元数据

• RAID磁盘冗余阵列
• 常用RAID有五种，分别是RAID 0、RAID 1、RAID 10、RAID 5和RAID 6。
• 分布式文件系统 : HDFS 的NameNode就是Linux的inode

06-数据库原理：为什么PrepareStatement性能更好更安全？

• PrepareStatement预编译
• 这种通过非聚簇索引找到主键索引，再通过主键索引找到行记录的过程也被称作回表。

07-编程语言原理：面向对象编程是编程的终极形态吗？

08-软件设计的方法论：软件为什么要建模？

• 阿里的工程师在创造一个“500平方公里”的交易市场，百度的工程师在创造一个“一万层楼”的图书馆，新浪微博的工程师在创造“两亿份报纸”，腾讯的工程师在创造“数10亿个聊天茶室和棋牌室”