为什么突然想写这个话题呢？最近有不少新关注的读者，在后台问：大学学 Java 和 C++ 哪个好找工作，学前端好还是后端好，该学 Vue 还是 React。。。仿佛看到了自己当年的模样，所以觉得有必要单独写一篇文章，单纯以一个计算机应届毕业生的身份聊聊，我认为大学四年，计算机科班学生应该学些什么，哪些才是重点。同样大学四年，为什么有些同学毕业就能成为大厂 Offer 收割机，各种 SP、SSP 拿到手软，有的同学明明在学校写了好多网站，项目经历满满，经历春秋招，却找到一份工作都很难。不能说后者没认真学习，或许是用力的方向不对。话不多说，直接进正题吧。
人类的知识边界一直在不断的扩张，俗话说学无止境，这放在计算机领域也同样适用，计算机本身是一个人造科学，不属于自然科学。每年，甚至每个月都不断有新的编程框架推出，学到头秃你也学不完，也没有必要去挨个学。并且你会发现，很多一二线大厂内部用的东西基本都是自己搞一套的，比如服务发现、RPC、KV、DB、消息队列、日志、监控等等。所以一般这些大厂招聘的时候基本不会因没学过某种框架而挂你，反正很多东西都是要进来重新学的。他们会更加关注你的基础知识、解决问题的经验以及聪明度这种更加通用的能力上。反而是一些小公司，可能会要求你必须会 Spring、Vue、Redis... 这些框架或者组件。
在这里，我粗浅的把计算机编程领域的知识分为三个部分：
基础知识
特定领域知识
框架和开发技能
基础知识是指不管从事任何方向的软件工程师都应该掌握的，比如数据结构、算法、操作系统。特定领域知识就是你从事某个细分方向时需要掌握的知识，比如做游戏引擎的需要掌握图形学；做前端的需要掌握浏览器渲染原理、前端三大件；算法工程师需要更多的数学知识。毕竟计算机各种门类挺多的，需要选个细分方向专研下去，什么都学只会什么都不精（大佬除外啦。
现在大环境比较浮躁，很少有人愿意花心思在基础上，喜欢直接学 Python 搞机器学习、写秒杀、做商城。找工作的时候都是想看面经、总结速成。但是作为优秀的计算机系学生的你怎么能流于各种编程框架（造框架除外），纠结学 SpringBoot 还是 SSH 呢？把时间花在算法、基础学科上他不香吗？功利一点讲，回报反而会更大。况且在计算机领域，很多基础的理论并不十分高深，我们努努力就可以掌握其中的核心知识。
一、基础知识
1.1 数学
首先说明，这里把数学列出来不是为了显得高端，而是自己吃过数学的亏。如果你是自学转行当程序员，我当然不会推荐数学，因为转行的大概率是去学 Java、前端这类，对数学基本没啥要求。但是这篇文章主要面向的是还在大学的科班学生，这部分同学以后也许会去做算法（CV、NLP之类）、游戏引擎、信息安全编码等这些方向对数学要求就会偏高，在计算机领域，线代、概率论、统计学这些数学分支相对比较重要，计算机本质上还是离散的。比如在机器学习或数据挖掘中常常用线性代数来降低数据维度，很多问题最终都能化为求解线性方程组。所以为了避免以后想走这些方向却被数学卡住，在大一、大二上数学课的时候就好好的学一下。书到用时方恨少，不要现在以为没用处就不好好学，等你需要的时候，就知道后悔了。（默默流下了不学无术的眼泪┭┮﹏┭┮什么？你说以后肯定做开发方向？那的确可以把数学优先级放后面一点，用得确实不多，不过上数学课的时候总该认真听下吧，拿个高绩点也是百利无一害嘛。说不准哪天你又想加入算法内卷大军呢？
1.2 C语言
你也许会很疑惑，这里明明说基础知识，为什么要把一门编程语言单独列出来呢？因为在我看来，没有比 C 语言更适合用来理解计算机系统了。我们后面将会提到的操作系统、体系结构 这些东西非常适合用 C 语言去理解或者去实践。并且 C 语言本身的语言特性非常少，但是想学好又是不容易，很多人都觉得 C 语言难，难在哪里呢？回想了一下我大一时的感受：
简陋的标准库，几乎没有可用的数据结构和算法，什么都得自己来
指针很难理解和使用
需要了解汇编、链接、装载、内存等才能把 C 语言用好
不巧的是，这些东西正是计算机系统知识的一部分，所以用 C 语言作为学习计算机系统知识是最有效率的方式。真的很难想象用 Java 或是 Python 去给别人讲解内存，因为这些语言抽象程度都比 C 语言高，意味着离计算机系统也就越远。在 TIOBE 编程语言排行榜上，C语言几乎永远占据前三位，其地位自然毋庸置疑。
而且几乎你开发中用到的很多东西都是用C语言编写的，Linux、Nginx、Redis、MySQL、Git......或许你会想要探究下原理，阅读点这些开源软件的源码，那么 C 语言也是你必备的瑞士军刀。深入学习 C 语言，能够了解计算机底层的执行原理，是理解程序运行机制的绝佳语言，无出其右。
所以对于计算机科班来说，不管你是做前端还是后端，算法还是开发，C 语言都建议你好好学习。这是无关方向的一门语言，就是基础！
1.3 操作系统
我们编程的 IDE、写出来的程序全部都需要运行在操作系统上，说操作系统是计算机软件的基石也不为过。程序运行起来就需要创建进程，这涉及到操作系统的进程管理；写程序需要定义变量、存储数据吧，这又涉及到内存，对应内存管理；有时候我们还需要读写文件，这又离不开和文件系统打交道；你需要学习使用锁、条件变量、临界区来保证程序并发执行时不会错乱。而读写文件、分配内存这些又离不开系统调用（System call）。并且当你真正做起工程就会发现，很多问题是和操作系统紧密相关的，不理解操作系统，你连问题的原因都分析不出来。比如前段时间我们出现的在基于协程(libco)的框架下，使用多线程的锁去做同步互斥偶发死锁，后来分析才发现原因：由于协程是应用层实现的，一个线程内多个协程对于操作系统是感知不到的:
当一个协称 A 上锁后发起网络 IO 请求，这个时候会被切换到另外一个协程B，而协程 B 又去请求这个锁。那么这个时候操作系统会认为这个锁已经被上了，因此会将协程 B 对应的线程挂起到等待队列，这样的话就导致协程 A 永远无法运行，也就无法释放锁，导致死锁。解决的方法也很简单，就是将锁设置为可重入锁，可重入意味着同一个线程多次去请求同一个锁不会导致挂起。这样当协程 B 再去请求锁的时候，操作系统就会认为协程 B 所在的线程已经持有这个锁了，直接返回，继续执行。总之，我们写程序每时每刻都在和操作系统交互，没有理由不学好。
1.4 编译原理
编译原理可能是我们平时接触得最少的了，大家也许会觉得自己又不用去造新的编程语言，学编译原理干啥。学好编译原理有啥用？你会站在更高的角度去审视这些编程语言，看到的不再是表面的语法，更会想到语法背后的实现。这种感觉很透彻，就像搞懂了操作系统、体系结构你会明白一个程序从双击鼠标开始，到底是如何被运行起来的，这种掌握一切细节，透彻的感觉，真的很奇妙，不信你去试试。说人话！那学了编译原理你能干啥？当你学完有限状态机以后，你会发现以前觉得很牛逼正则表达式似乎自己也能用 DFA、NFA 实现一下了。状态机的思想在编程中很多地方都用得上。比如解析 HTTP 协议，如果没学过状态机思想，你可能会一行行的 if/else 去做解析，这里最麻烦的地方在于，if/else 需要提前将 HTTP 头部字段都接收到再来判断，而我们知道 HTTP 基于 TCP，而 TCP 是流式传输，所以你很有可能是几个字符一组组接收到的，这个时候用 if/else 写出来就很难看了。而用状态机编写起来代码就会非常优雅。状态的转移是由规则驱动的，接收到一个字符就判断一个，非常的方便。继续学完语法分析，你会掌握递归下降分析这样非常重要的思想，你可以使用递归下降快速的实现四则运算计算器。如果不用递归下降你可能需要先中缀表达式转后缀，然后求值，这是我们大一数据结构课写的，当时用栈写的，有点麻烦。后来学完编译原理，又用递归下降重写了一遍，区区几十行代码遍搞定。还有一类场景在实际开发中的用的很多，比如淘宝、京东这样的电商，它们的营销规则有很多，比如满减、直减、跨店等等，这样的规则是不可能写死在代码里的。那是怎么做的呢？一般会实现一个配置系统，并设计一个DSL（领域特定语言）来表达这些规则，将规则直接配置到系统中，这样可以非常方便的修改，那么如何在代码里去解析 DSL 定义的规则呢？这就需要为 DSL 写一个语法解析器，这里就会用到语法分析的方法。DSL（Domain Specific Language），是一种用于某个特定领域的程序设计语言。这种特定于某个领域是相对于 C、C++、Python 这种通用语言而言的，通用语言可以在各个领域使用，我们熟悉的大多数程序设计语言都是通用语言，它们都是图灵完备的。像我们平常经常使用的 JSON、SQL、HTML 这些都算是一种 DSL，你甚至可以尝试用递归下降去写一个 JSON、XML 解析器，这比写电商网站更有价值的。继续往下学你会了解到抽象语法树 AST 如何生成、如何转化为中间代码、如何对中间代码优化、最终又是怎么生成机器指令的。你会看到贪心算法在寄存器分配中的应用，也会看到图论中的可达性分析又是如何实现死代码消除。IDE上面那个绿色的编译按钮对你不再是黑魔法。为啥点一下就能生成可执行的程序？你写的英文字母又是如何变成一个个二进制指令的？学完编译原理，这些通通不是问题，妈妈再也不用担心你的学习~当然完成一个像 GCC、Clang 这样的编译器难度太高太高，我们学习编译原理的目的也不是去造这样的轮子，而是为了更好的理解和运用编程语言。
1.5 体系结构&组成原理
上面说的都是软件层面，体系结构则是关于计算机是如何工作的，你会了解到典型的存储程序计算机是怎样运转的。记得南大有个老师说过 “我们不是学习使用计算机的，而是学习如何造计算机”，虽然造计算机有点夸张，但是至少我们得了解下计算机的实现原理，了解下代码是怎么被 CPU 执行的吧？不然其实你会很困惑，明明一堆英文字母，怎么在 CPU 这种电路上跑起来的，我大一学 C 语言就百思不得其解，直到后来学了组成原理和数字逻辑。我们说计算机中一切都是 0、1，0、1 又是通过高低电平来表达的，通过与、或、非等逻辑门电路来表达二进制的数值运算，再将这些简单的电路集成在一起，就形成了 ALU 等具有运算能力的处理器。你会看到一条指令是如何被CPU执行的，CPU 从内存或 Cache 中取出指令，放入指令寄存器，并对指令译码。译码就是按照指令的编码规则，将指令拆分成一系列的微操作和操作数。然后发出各种设备控制指令，执行微操作。这样就完成一条指令的执行。我们说学完编译原理，能够明白写的英文代码是如何被变成二进制指令的，学完操作系统能搞懂二进制程序是如何被链接在一起，又是如何被操作系统加载、执行的。而组成原理则会告诉你二进制指令是如何控制 CPU 跑起来的，我们的操作系统本质上也是一个二进制的程序。当你理解了计算机存储层次结构，理解了多级 Cache，你就会通过优化数据访问方式来编写出速度更快的程序。你会学到底层体系结构对 C 这些语言的栈帧和参数传递的支持，参数是如何被传递给另外一个函数的？函数的返回值又是如何拿到。这是学习组成原理对于写代码的意义。学这些到底有什么意义？你会完整的看到写的代码如何变成二进制指令，又是如何去控制各种门电路，最后变成屏幕上花花绿绿的程序的（当然这里可能还需要学习显示器的原理），这就是我们常说的“基础”和“原理”。并且计算机体系结构中的很多思想，是能够广泛运用于现代软件开发的，比如 CPU 的多级 Cache 思想，就是我们现在服务器开发中提高并发度常用的缓存技术，包括缓存的替换策略等等。当计算机对你不再是黑盒，你了解写下的代码到执行的每一步，而这也将成为你以后的核心竞争力，作为科班毕业生不应该只会使用 Java、Redis、Mysql、Spring 来写各种网站。如果读者里有半路转行或者从培训班出来的，也希望你们能够抽出空余时间去补补这些基础课，这会让你在编程这条路上走的更远和更稳。
