大学生计算机专业学习核心规划

规划

计算机专业学习核心规划 (大学生)

发布日期: 2021-04-01

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最近很多小伙伴，说大学很迷茫，不知道该学什么？既然是学习，那么在这里，我粗浅地把计算机编程领域的知识分为三个部分：

基础知识

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。
- 2-3 门编程语言（1-2 静态编译型：C/C++、Java + 1-2 动态/脚本语言: Python、shell 之类）；
- 算法与数据结构；
  - System（OS、计算机组成、memory、cache 等等）；
  - 工程开发能力（git、linux、shell、环境搭建、部署等）。
  - 计算机专业的核心课几乎都是围绕着构建上述这些能力来的，比如：

特定领域知识

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。
- 计算机学科导论和 C 语言；
  - 汇编、操作系统、C++、数据结构、离散数学、数值分析和计算机组成原理；
  - 计算机编译原理和数据库；
  - 计算机网络与安全和软件工程。
  - 还有高数、线性代数、离散数学、网络原理、网页设计、多媒体技术、汇编语言、面向对象的设计语言、Java 编程、ASP、SQL 等。

系统学习：

先学习 C 语言和 C++。
- 教材：C programming language-K&R、C traps and pitfalls、Algorithms in C 和 Expert C Programming。
学习数据结构。
- 教材：清华大学严蔚敏《数据结构》，目前还未找到经典的国外教材。
学习算法。
- 教材：算法导论和具体数学及其应用。
计算机组成原理。
- 教材：Computer Organization and Design The Hardware-3rd-David Patterson。
计算机系统。
- 教材：CSAPP。
操作系统。
- 教材：鸟叔的私房菜和计算机网络。
核心就是计算机底层 + 通过造轮子方式学习计算机基础课。
操作系统
- 国外有很多优秀的操作系统公开课，比如 mit6.828、哈佛 OS/161，这类课程基本都是给你一个 mini os 壳，让你去完成部分操作系统的核心模块，比如线程管理、文件系统、分页、调度等。

相比纯看书，这样的学习方式无疑更加的生动和有趣。

课程官网

中国知名大学、世界知名大学的操作系统课都有大实验，有一个现成的小系统让你去学习、分析。比如 MIT 有 xv6，伯克利有 Nachos，斯坦福有 PrintOS等等。这些代码全是开源的，也都在1两万行上下，完全可以在大学期间啃下来。
国内也有一些顶尖高校也是采取类似的方式，比如清华 ucore、哈工大好像是基于 Linux 0.11 魔改。

哈工大

另外推荐一本可以让你从零开始写一个 mini os 的书《操作系统真象还原》，这本书讲得真的非常得细致。
数据库
- 都说很多开发是 crud ，而 crud 的对象就是数据库，所以好好掌握数据库的原理也是非常重要的，如果也能通过造一个简单的 db 的方式来学习，我相信这样的方式一定是最好的：
- 当然了，实现一个数据库也是相当有难度的，你大概需要这些知识：
  - SQL 解析，你需要实现一个语法分析器，《编译原理》的基础知识就用上了，不过这里自己去实现不太现实，可以参考 TIDB，用 Lexer & Yacc 去做 SQL 的解析，生成 AST。
  - 数据需要持久化存储，这里需要考虑存储引擎，涉及到《操作系统知识》需要对外提供接口，B+ 树等数据结构知识，这里简单一点甚至可以直接写到文件，毕竟管理磁盘也挺恶心的。
实现索引
- 需要做表的 Join，事务的 ACID，进阶一点，考虑如何实现 MVCC 等。
- db 的 client 和 server 之间如何访问又需要用到 socket 编程的知识。
- 做这些可能有点难，不过在 GitHub 上有教程教你如何一步步实现一个像 sqllite 这样的小型关系型数据库，比如这一个：https://cstack.github.io/db_tutorial/
- 另外 MIT 6.830 Database Systems 也是很不错一门课。
- 这是数据库系统的一门核心课程。由数据库的一大山头 Samuel Madden 教授。前半部分比较基础的数据库的知识，后半段主要在讲 Distributed Databases 的东西，各种 consistency 挺有意思，也是 database 比较火的研究方向。
- 课程链接：http://db.csail.mit.edu/6.830/
- 还有 CMU 的两门数据库课程也不错：
- https://15445.courses.cs.cmu.edu/fall2019/ // 初级
- https://15721.courses.cs.cmu.edu/spring2019/ // 进阶
计算机网络
- 这里就是考虑如何去实现个网络协议栈了。
- 可能不需要完全实现每一层，比如可以尝试用 UDP 去把学到的那些超时重传、ACK、滑动窗口等实现一下，这样对 TCP 理解也会更加深刻。
一些好书&教材
- 这里就不列太多了，免得吓到大家哈哈哈，随便来两本：
  - 《CSAPP》
  - 《程序员自我修养》
  - 《编码》
  - 《Inside the C++ Object Model》
  - 《Linux 高性能服务端编程》
  - 《计算机网络自顶向下》
  - ….
- 前前后后看了《C++ Primer》、《APUE》、《UNP》、《深度探索C++对象模型》、《STL源码剖析》、《C++设计与演化》、《Linux内核设计与实现》、《Linux内核完全注释》、《effecitve C++》、《effective modern C++》、《程序员自我修养》、《Linux高性能服务端编程》、《Linux多线程服务端编程》(知乎陈硕大佬写的)……
- 顺便还看了点 Muduo 源码，自己模仿着基于 Epoll 写一个 Reactor模型的 Web 静态服务器，跟着知乎 Milo 大佬写 Json 库，总之，这段时期是写了一些小“轮子”的。
- 书看得越多，其实你越能找到自己的方向，大三上我就给自己学习定位：
- 深入 C++ 语言（多线程）+ 存储（学习 Redis、leveldb）+ 网络编程（学习 muduo，各种网络编程模型）+ 学习分布式（MIT 6.824、ddia、google 三大论文等）
- 基本上是沿着上面几个方向去展开学习的，有的看书，有的论文，也有的看博客看源码。
- 总之，知识面在大三不断扩充，自己开始关注学习 C10K、C100K 这样的后台服务器开发高性能、高并发的解决方法。
- 当然了，还有些到现在还没开始，比如 leveldb 的源码、6.824 的 lab，可能是变懒了……
- 也可能是学习变得不那么纯碎面向技术了，变成面向工作、面向赚钱了哈哈哈。