计算机基础知识（持续更新）
程序运行的本质
计算机运行的本质是函数，而切换线程其实也是调用函数
Program Execution：程序的执行开始。
Function Call：程序执行时调用一个函数。
Function Executes Task：函数执行它的任务。
Another Function Call：函数可能调用另一个函数，进入下一个执行阶段。
Thread Switch?：在这个过程中，系统可能需要进行线程切换。
No：如果不需要切换线程，程序继续在同一个线程中执行。
Yes：如果需要切换线程，系统保存当前线程的状态。
Save Current Thread State：保存当前线程的执行状态。
Load Next Thread State：加载下一个线程的状态。
Switch to Next Thread：线程成功切换，进入新的线程。
Function Completes：无论是否进行了线程切换，函数执行完成。
Program Completes：整个程序执行完成。
程序运行的基本单位
1. 进程（Process）：
- 进程是操作系统中运行的一个应用程序的实例。它包含了程序的代码、数据、内存空间等资源，并且是资源分配的基本单位。
- 每个进程都相互独立，拥有自己独立的内存地址空间。一个进程可以包含多个线程。
- 操作系统会为每个进程分配系统资源，例如内存、文件句柄等，进程之间通过进程间通信（IPC）来进行交互。
2. 线程（Thread）：
- 线程是进程中的一个执行路径，通常被称为“轻量级进程”。它共享进程的内存和资源，但有自己的寄存器和堆栈。
- 多个线程可以并发地在同一个进程中运行，共享同一块内存。相比于进程，线程的创建和切换开销较小。
- 线程是执行的基本单位，多个线程可以通过同步机制来防止竞争条件。
3. 携程（Coroutine）：
- 携程是一种轻量级的协作式并发模型，它允许函数在执行过程中可以挂起和恢复，不需要操作系统级别的上下文切换。
- 携程的切换通常由开发者自行控制，因此可以避免线程或进程切换的高开销。
- 携程常常用于异步编程场景，比如在 I/O 密集型操作中，携程能有效提高性能。Python、Go 等语言都有对携程的支持。
4. 纤程（Fiber）：
- 纤程是一种比线程更加轻量级的并发执行单位，类似于携程。纤程之间的调度通常是在用户态完成的，而不是由操作系统内核来调度。
- 纤程在程序中通常通过用户自己手动调度来执行，不像线程那样由操作系统进行自动调度。
- 纤程的上下文切换开销极低，因为没有内核级别的调度参与。
解释与编译形语言
解释型语言和编译型语言是两种常见的编程语言分类，它们主要区别在于代码的执行方式和性能表现。下面是对这两者的详细解释：
1. 解释型语言（Interpreted Languages）
解释型语言的代码在执行时不需要提前编译成机器代码。相反，它依赖于解释器将代码逐行翻译成计算机可以理解的指令并执行。
特点：
- 即时执行：代码在运行时由解释器逐行解析并执行，而不是提前编译成可执行文件。
- 更容易调试：由于代码是逐行执行的，开发者可以在程序运行过程中随时查看和修改代码，调试变得相对简单。
- 跨平台性：因为是通过解释器执行，通常解释器能在不同的平台上运行，所以同一段代码可以在不同操作系统上直接执行。
- 速度较慢：由于代码需要在运行时逐行解析，性能通常不如编译型语言高效。
常见的解释型语言：
- Python
- JavaScript
- Ruby
- PHP
执行流程：
- 编写代码 → 代码由解释器逐行解析和执行 → 输出结果。
2. 编译型语言（Compiled Languages）
编译型语言的代码在执行前需要经过编译器编译成机器代码（通常是二进制文件），然后由系统的 CPU 直接执行这些机器代码。
特点：
- 提前编译：代码在运行之前需要编译成机器代码，生成一个可执行文件。
- 运行速度快：编译后的程序直接在机器上运行，不需要再进行逐行解析，因此性能较高。
- 依赖平台：编译后的二进制文件通常是与特定的操作系统和硬件相关的，跨平台性较差。为了在不同平台上运行，通常需要针对每个平台重新编译代码。
- 调试相对复杂：由于编译型语言在运行之前已经被编译成机器码，调试过程较为复杂，通常需要依赖调试工具。
常见的编译型语言：
- C
- C++
- Rust
- Go
执行流程：
- 编写代码 → 通过编译器编译生成二进制文件 → 直接执行该二进制文件。
3. 解释型与编译型的对比
| 特性 | 解释型语言 | 编译型语言 |
|---|---|---|
| 执行方式 | 逐行解析并执行 | 提前编译成机器代码 |
| 运行速度 | 较慢 | 较快 |
| 跨平台性 | 较强（依赖解释器） | 较弱（依赖平台和硬件） |
| 调试难度 | 较容易 | 较难 |
| 代码修改后执行 | 立即运行 | 需重新编译 |
4. 混合型语言
有些语言结合了解释和编译的优势，采用了混合执行模式，例如 Java 和 C#。它们的代码首先编译成中间代码（字节码），然后由虚拟机（解释器）在不同的平台上执行这个字节码。
常见的混合型语言：
- Java
- C#
- Kotlin
执行流程：
- 编写代码 → 编译成中间代码 → 加载字节码到虚拟机 → 即时编译（JIT 编译） → 机器码执行
这种混合模式提供了较好的跨平台性，同时也能在一定程度上提升执行速度。
CAP定理（CAP Theorem）
1. 一致性（Consistency）：
GPT版本
- 一致性指的是每次读操作都能返回最新的写操作结果。换句话说，当数据被写入系统后，任何读取操作都应该获得相同的结果。
- 在分布式系统中，如果一个写入操作成功执行，则任何节点都能立刻读取到这个写入操作的结果。
理解版本
- 一致性指的是对数据进行任何操作，读取的数据一定是完成了操作后的数据。
- 在分布式系统中，完成操作后，所有的节点应该也完成了相应的操作
2. 可用性（Availability）：
GPT版本
- 可用性指的是每个请求都能得到一个响应，即使系统中的部分节点发生故障。简而言之，系统始终处于可用状态，能够处理读写请求。
- 在分布式系统中，系统不会由于某个节点的故障而完全失效，其他节点依然可以处理请求。
理解版本
- 可用性是指系统中的核心代码不被损坏，那么系统就能继续运行。
- 在分布式中，部分节点故障，但是其他节点依然能运行或者替代故障节点的职责。
3. 分区容错性（Partition Tolerance）：
GPT版本
- 分区容错性指的是系统能够容忍网络分区的存在，且仍然能够继续工作。在分布式系统中，网络分区指的是由于网络故障，系统中的节点无法相互通信。
- 分布式系统中通常会发生网络分区，因此系统必须能够继续工作，即使在一些节点之间无法通信的情况下。
理解版本
- 在网络故障的时候系统依然能够运行下去
预加载与懒加载
预加载（Preloading）
预加载指的是在程序或网页初始化时，提前加载所需的资源，即使这些资源在初期并不一定会立刻被使用。通过这种方式，预加载可以确保在需要这些资源时，它们已经在内存或缓存中，从而可以快速访问，不会因为延迟加载而导致性能下降。
特点：
提前加载：无论资源是否立即需要，都会提前加载。
减少等待时间：当用户或程序需要使用这些资源时，已经加载好的资源可以快速访问，减少加载时的等待时间。
增加初始加载时间：因为所有资源在初始阶段都会加载，可能会导致页面或应用程序的启动时间变长。
常用于关键资源：预加载通常用于那些至关重要的资源，如初始页面渲染所需的 CSS、JavaScript 文件，或者用户界面中的核心图像资源。
适用场景：
在页面初始化时需要确保某些资源的快速响应，比如页面布局所依赖的 CSS 文件。
需要快速访问的静态资源，比如首页的重要图片或脚本。
🛈Note
预加载可以用于确保关键资源（如样式文件、页面结构相关的脚本）在页面加载时已经准备好，提升用户的首屏体验。
对于后端而言我可用将非常可能会用到的大数据预先存储于Redis等内存数据库中。
对于游戏开发而言，线性的地图链接，可用将用户即将到达的地方预加载。
懒加载（Lazy Loading）
懒加载则是指在资源确实需要时才进行加载，即资源只有在用户请求或访问到时才会被加载到内存中。这种方式可以有效减少初始加载的时间和资源开销，提升应用程序或网页的性能，特别是在处理大量资源（如图片、视频等）时非常有用。
特点：
按需加载：只有当资源确实需要时，才会进行加载。
减少初始加载时间：通过避免不必要的资源加载，可以显著减少页面初始加载的时间，提升用户体验。
适用于大文件或延迟加载的资源：尤其适用于那些不会立即使用的资源，例如滚动到页面下方才会展示的图片。
可能引入延迟：当资源需要使用时才加载，可能会引起短暂的延迟，尤其是在网络速度较慢时。
适用场景：
资源体积较大且不一定会立即使用的场景，比如用户长页面滚动中的图片、视频。
需要优化页面的首屏加载速度，减少不必要的资源请求
🛈Note
懒加载则用于优化大文件或非关键资源（如图片、视频、第三方库等）的加载，确保在用户需要时才获取这些资源，减少初始加载时间和带宽占用。
这种处理可以提高系统的整体性能，不会因为大文件而导致系统的卡顿。
| 特性 | 预加载（Preloading） | 懒加载（Lazy Loading） |
|---|---|---|
| 加载时机 | 初始化时提前加载资源 | 需要使用时才加载资源 |
| 初始性能 | 初始加载时间较长，影响页面启动速度 | 初始加载时间短，页面快速启动 |
| 资源访问 | 访问资源时无需等待，立即可用 | 访问资源时可能会有短暂的加载延迟 |
| 资源利用率 | 可能加载了暂时不需要的资源，浪费带宽 | 只加载需要的资源，节省带宽 |
| 适用场景 | 核心资源（如样式、脚本）或用户界面 | 大量图片、视频、滚动加载的资源 |
现实中的应用
网页优化：在网页优化中，通常会将首屏需要的资源进行预加载，以保证页面渲染速度，而将页面下方或其他次要资源通过懒加载的方式进行处理。
单页应用（SPA）：在单页应用中，开发者可以预加载某些关键页面的静态资源，而将其他不经常访问的页面组件懒加载，提升应用的响应速度和用户体验。
协议
常见的20种协议
DNS（Domain Name System）：用于将域名解析为IP地址，帮助浏览器等客户端找到服务器的实际位置。
IMAP（Internet Message Access Protocol）：用于从服务器上接收电子邮件，并允许在服务器上管理邮件。
POP3（Post Office Protocol 3）：另一种接收电子邮件的协议，通常用于将邮件下载到本地计算机上并从服务器删除。
DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）：用于自动分配IP地址、子网掩码、网关等网络配置信息，简化设备的网络配置。
SSH（Secure Shell）：用于通过安全加密的连接远程登录和控制服务器，通常用于系统管理员远程管理服务器。
Telnet：一种早期的远程登录协议，与SSH类似，但数据传输不加密，安全性较差。
NTP（Network Time Protocol）：用于同步计算机系统之间的时间，使设备保持准确的时间。
SNMP（Simple Network Management Protocol）：用于管理和监控网络设备，如路由器、交换机、服务器等。
SFTP（SSH File Transfer Protocol）：基于SSH的安全文件传输协议，比FTP更安全。
TFTP（Trivial File Transfer Protocol）：一种简化的文件传输协议，通常用于局域网中的设备配置和启动，功能较少且不提供加密。
RTP（Real-time Transport Protocol）：用于音视频等实时媒体数据的传输，通常与VoIP和流媒体服务一起使用。
RTSP（Real-Time Streaming Protocol）：用于控制媒体流的传输，如播放、暂停和停止流媒体视频的协议。
MMS（Microsoft Media Server Protocol）：一种用于流媒体内容分发的协议，主要由微软开发并用于Windows Media服务。
LDAP（Lightweight Directory Access Protocol）：用于访问和维护分布式目录信息服务（如用户身份认证、组织目录等）。
SIP（Session Initiation Protocol）：用于建立、修改和终止多媒体通信会话（如语音和视频呼叫）。
HTTPS（HyperText Transfer Protocol Secure）：是HTTP的安全版本，通过TLS（或SSL）加密数据传输，确保数据安全性和隐私。
ICMP（Internet Control Message Protocol）：用于发送网络状态报告和错误消息，例如通过ping命令测试网络连接时使用。
UDP（User Datagram Protocol）：一种简单的、无连接的数据传输协议，比TCP更轻量，但没有数据重传和保证顺序的机制，适用于实时应用如视频流和在线游戏。
RDP（Remote Desktop Protocol）：由微软开发的协议，用于远程连接到另一台计算机进行桌面操作。
SMB（Server Message Block）：主要用于网络文件共享，特别是在Windows系统中。
网络协议的作用
广义上，网络协议的作用是**定义通信规则**，确保不同设备、系统、软件在网络上能够互相**理解**并**交换数据**。具体来说，网络协议的作用可以归纳为以下几个方面：
1. 数据传输管理：协议规定了如何将数据在设备之间进行传输，包括数据的格式、大小、顺序等。例如，TCP协议通过分组来确保数据完整传输，而HTTP协议规定了如何在Web浏览器与服务器之间传输网页内容。
数据在网络中传输一定是需要协议的，协议能保证数据传输的可靠性，协议是整个互联网甚至是计算机的基础
2. 数据完整性和可靠性：许多协议（如TCP、HTTPS）通过校验、确认、重传等机制，确保数据在传输过程中不丢失或损坏，并提供确认机制确保数据正确到达目的地。
3. 设备间的互通性：协议为不同设备、不同操作系统、不同软件的通信提供了统一标准，确保它们能够互相理解并有效合作。例如，FTP协议允许不同操作系统的计算机通过统一的规则来共享文件。
4. 安全性保障：一些协议（如HTTPS、SSH、SFTP）为数据传输提供加密和认证，防止数据在传输过程中被窃取或篡改，确保通信的机密性和完整性。
5. 资源访问和共享：许多协议（如FTP、HTTP、SMB）允许不同设备之间共享文件、网页、资源等数据。它们通过定义访问权限、传输方式，使得网络资源能够在多设备间安全高效地共享。
6. 网络控制与管理：一些协议（如ICMP、SNMP、DHCP）用于监控、管理和维护网络设备及其性能，确保网络的正常运行、故障排查以及设备配置。
7. 实时通信：某些协议（如WebSocket、RTP、SIP）支持低延迟、实时的双向通信，适用于视频会议、VoIP电话、在线游戏等场景。
8. 身份验证与授权：某些协议（如LDAP、OAuth）用于用户身份验证和授权，确保只有经过授权的用户才能访问系统资源或服务。
9. 多媒体传输：一些专门的协议（如RTSP、MMS）帮助有效传输音频、视频等多媒体数据，支持实时的流媒体播放和控制。
总结而言，网络协议是**通信规则和标准的集合**，它们规定了数据在网络上传输的**格式、顺序、安全性、确认机制**，从而确保各种网络设备之间可以**安全、高效、可靠**地进行信息交换和协同工作。
本地协议
由于本地协议大多数是文件访问与通信的，下面也就只列出常见的文件访问和通信协议
file://
用途：用于访问本地文件系统上的文件和目录。
适用系统：Linux、Windows
说明：这是最常见的本地文件资源访问协议，用于在浏览器、文件管理器或应用程序中打开本地文件。
smb://
用途：用于通过 SMB（Server Message Block）协议访问局域网中的共享文件夹和打印机。
适用系统：Linux、Windows
说明：主要用于Windows网络共享，但Linux上也可以通过CIFS（Common Internet File System）挂载网络共享目录。
ftp://
用途：通过FTP协议访问远程或本地的FTP服务器上的文件。
适用系统：Linux、Windows
说明：通常用于文件传输，但在局域网中也可以用于访问本地FTP服务器的文件资源。
nfs://
用途：通过NFS（Network File System）协议在网络中共享和访问文件。
适用系统：Linux（原生支持），Windows（需要安装NFS客户端）
说明：主要在Linux和UNIX系统中广泛使用，但Windows可以通过安装NFS客户端来支持NFS协议的文件访问。
cifs://
用途：用于通过 CIFS 协议访问网络共享，CIFS 是 SMB 协议的一种扩展。
适用系统：Linux、Windows
说明：类似于 smb://，但在Linux系统中可以使用 mount -t cifs 挂载 Windows 共享目录。
dav://或 webdav://
用途：用于通过WebDAV协议访问基于HTTP的文件系统。
适用系统：Linux、Windows
说明：WebDAV 是 HTTP 的扩展，支持文件的读写操作，广泛用于云存储服务和网络文件系统。
sshfs://
用途：通过SSH协议（Secure Shell）在网络中挂载和访问远程文件系统。
适用系统：Linux、Windows（需要安装工具如WinSCP或SSHFS）
说明：允许通过安全加密的SSH连接将远程文件系统挂载为本地文件系统，常见于Linux，Windows需要第三方软件支持。
afs://
用途：通过AFS（Andrew File System）访问分布式文件系统。
适用系统：Linux、Windows（需要特定客户端）
说明：AFS 是一种分布式文件系统，支持跨网络的文件共享，但需要特定的客户端软件才能使用。
