码农翻身

从来没想到自己也能出一本书。 
作为一名工作了十五年的老程序员，我深知编程行业的不容易，不仅需要应对高强度的工作，还需要学习大量的技术知识，而且不像医生、律师这些知识相对稳定的行业越老越吃香，软件行业的技术每隔一段时间就会更新换代，让你清零，逼着你从头再来。所谓“活到老，学到老”，用到程序员身上再合适不过了。
在不断学习的过程中，我“痛恨”那些采用bottom-up方式来讲解技术的资料和文章，一上来就是技术细节、安装步骤、配置方法，让初学者晕头转向、不知所云，看完了以后也不知道为什么有这个东西、解决了什么问题、它有什么来龙去脉。换句话说，这些资料和文章习惯于讲解How，而不是Why。但是在我看来，Why有时候比How更重要。
有时候在公司听技术讲座，看到上面的人眉飞色舞，下面的人却一脸茫然，我总在想：为什么不举一些生动有趣的例子呢？如果是我在讲，那我怎么才能通俗易懂地把这个知识点讲解出来呢？我该怎么去类比呢？我该从哪个角度切入呢？
这种潜移默化的思考多了以后，我发现自己也慢慢地养成了用通俗易懂的方式讲解技术的习惯。
我工作了这么多年，踩了这么多坑，能不能把这些经验写下来，让后来者少走一些弯路呢？
2015年年底，我开设了一个微信公众号“码农翻身”，试图总结我的经验，通俗易懂地讲解技术。刚开始不温不火，直到有一天，我无意中写了一篇文章“我是一个线程”，被广泛转载传播，就发现大家还是喜欢看故事的，在故事中轻松自在地掌握技术，于是就沿着这条路走了下去：用故事讲解技术的本质。
这条路一走就是两年多，慢慢地竟积累了几百篇文章，这本书正是从这几百篇文章中提取出来的精华，当然也经过了细心的整理、补充和完善。
每当我搞清楚一个知识点的时候，就会发出这样的感慨：技术本来是很简单的，只是上面笼罩着层层迷雾，让初学者难以看清。如果这本书能够帮助你搞清楚一些技术的本质，那我就会深感欣慰。

本书特色
本书讲了很多故事，如“我是一个线程”“CPU阿甘”“Java：一个帝国的诞生”“Java帝国之宫廷内斗”“JavaScript：一个草根的逆袭”“两个程序的爱情故事”……我努力把技术融入其中，希望读者在读故事的过程中轻松地掌握相关技术。
读书本来就应该是一件轻松愉快的事情，不是吗？
此外，书中的每篇文章都是独立的，不用你正襟危坐，从头到尾去读，完全可以挑选自己感兴趣的章节。例如，对于半路出家的初学者来说，想了解计算机基础，可以去看看第1章；想了解Web技术，可以去第3章逛一下。
所谓“开卷有益”，希望你随手翻翻就能够掌握一点技术知识。

读者对象
这不是一本编程的入门书，对编程一窍不通的“纯小白”可能看不明白，可能会失望。
根据微信公众号读者的反馈，稍有编程基础的读者读起来会非常畅快，读后会有一种“原来如此”的感觉。比如，学过Java SE的读者去读“Java帝国”一章，就会明白很多Java技术的来龙去脉，觉得很过瘾。
这也不是一本参考书，它的目的不是希望读者看完以后照搬，而是帮助读者理解一些技术的本质。

勘误和支持
由于作者的水平有限，书中难免会出现一些错误或者不准确的地方，恳请广大读者批评指正。
我在微信公众号“码农翻身”中特意添加了一个新的菜单入口，专门用于展示书中的Bug。
如果读者在阅读过程中产生了疑问或者发现了Bug，欢迎到微信公众号后台留言，我会一一回复。 

致谢
感谢微信公众号“码农翻身”的读者，你们的鼓励是我前进的动力。很多人直接加了我的微信号或者QQ号，只是为了表示感谢，让我非常感动。
很多读者鼓励我出书，也在不断询问我到底什么时候出书。这让我诚惶诚恐，生怕辜负了读者的这份厚爱。这本书终于出版了，希望大家能够喜欢。
感谢成都道然科技有限责任公司的姚新军老师，他给出了很多非常专业的意见和建议，是非常可靠的合作伙伴。感谢刘丹、励晓晓、张雅文等设计师在插图和封面设计方面的创意表达。
感谢对本书进行审稿的西安邮电大学陈莉君教授。感谢“软件那些事儿”电台主播刘延栋提出的宝贵意见。感谢百忙之中阅读书稿并且写书评的专家，他们是：IBM 软件商务系统全球负责人常红平、 阿里巴巴代码中心负责人孤尽、IBM中国开发中心开发经理白海飞、Y事业部供应链及技术总监胡浩、Agilean 咨询顾问金易等。

特别致谢
特别感谢我的父母！我从小在农村长大，图书资源极为匮乏，他们在我很小的时候就让我看书，引领我进入阅读之门。我至今仍清楚地记得父亲下班后从城里买的一本期刊，也是我的本书：《故事大王》。从那以后，我就爱上了阅读。如果说我现在有一点点文采，那和父母鼓励我从小多读书是分不开的。
特别感谢我的爱人，在写作本书的过程中，陪伴、照顾孩子及家务琐事都被她承包了，让我可以心无二用、专心致志地写作。她也是本书的位读者和审稿人，纠正了文章中大量“我习以为常的”文字错误。
她读完以后做出了非常精辟的总结：软件开发不就是抽象嘛！让我大为吃惊。
特别感谢我六岁的女儿，每当我晚上写作劳累，没有什么思路的时候，她都会及时地跑过来，不容分说地坐到我的腿上，盯着电脑上的书稿，问道：
“爸爸，你在干吗?”
“我在写书啊。”
“你的书会有很多人看吗？”
“是的。”
“那你会出名吗？”
“……”
谨以此书献给我的家人、读者，以及热爱编程的朋友！
刘欣（@码农翻身）

本书用故事的方式讲解了软件编程的若干重要领域， 侧重于基础性、原理性的知识。第1章讲述计算机的基础知识，包括程序的运行原理，进程、线程、文件系统、I/O系统、数据库原理、TCP/IP，Socket，编译原理的概述，递归等。第2章侧重Java的基础知识，包括Java的历史、JVM、序列化、持久化、JDBC、JSP、动态代理、泛型、注解、日志、JMS、CAS等。第3章则偏重Web后端编程，包括HTTPS、SSO、OAuth、RPC、SOA、微服务、HTTP服务器的原理、缓存、分布式一致性算法、高可用性、数据库读写分离等。第4章讲解代码管理的本质，包括各种源码管理工具(SVN, Git)的原理，Ant和Maven的原理，如何做单元测试，烂代码的产生等。第5章讲述了JavaScript的历史、Node.js的原理、程序的链接、命令式和声明式的区别以及作者十多年来使用过的各种编程语言的感受。第6章是作者的经验总结和心得体会，包括职场发展的注意事项、作为架构师的感想、写作的好处等。

本书用故事的方式讲解了软件编程的若干重要领域， 侧重于基础性、原理性的知识。第1章讲述计算机的基础知识，包括程序的运行原理，进程、线程、文件系统、I/O系统、数据库原理、TCP/IP，Socket，编译原理的概述，递归等。第2章侧重Java的基础知识，包括Java的历史、JVM、序列化、持久化、JDBC、JSP、动态代理、泛型、注解、日志、JMS、CAS等。第3章则偏重Web后端编程，包括HTTPS、SSO、OAuth、RPC、SOA、微服务、HTTP服务器的原理、缓存、分布式一致性算法、高可用性、数据库读写分离等。第4章讲解代码管理的本质，包括各种源码管理工具(SVN, Git)的原理，Ant和Maven的原理，如何做单元测试，烂代码的产生等。第5章讲述了JavaScript的历史、Node.js的原理、程序的链接、命令式和声明式的区别以及作者十多年来使用过的各种编程语言的感受。第6章是作者的经验总结和心得体会，包括职场发展的注意事项、作为架构师的感想、写作的好处等。

刘欣（@码农翻身）：15年的软件行业从业经验，前IBM系统架构师，擅长企业应用架构和设计，领导过多个企业级应用架构设计和开发工作。

第1章 计算机的世界你不懂 1
1.1 我是一个线程 1
初生牛犊 1
渐入佳境 4
虎口脱险 5
江湖再见 8
1.2 TCP/IP之大明内阁 9
1.3 TCP/IP之大明邮差 12
1.4 CPU阿甘 17
启动 17
运行 18
新装备：缓存 19
自我提升：流水线 20
1.5 我是一个进程 21
批处理系统 22
多道程序 22
地址重定位 24
分时系统 26
分块装入内存 27
虚拟内存：分页 28
分段 分页 30
程序的装载 31
线程 35
1.6 我是一块硬盘 36
内部结构 37
文件 38
文件的存放 39
管理空闲块 44
文件系统 45
1.7 我是一个键盘 46
二等公民 46
总线和端口 47
轮询（程序式I/O） 48
中断 49
DMA 50
1.8 数据库的奇妙之旅 51
无纸化办公 51
数据的冗余和不一致 52
李氏查询 52
并发访问 54
原子性问题 56
安全 58
1.9 搞清楚Socket 59
1.10 从1加到100：一道简单的数学题挑战一下你的大脑 64
CPU和内存 64
从1加到100 65
热身 65
正式出发 65
1.11 一个翻译家族的发家史 68
机器语言 68
汇编语言 69
高级语言 70
1.12 编程世界的那把锁 74
共享变量惹的祸 74
争抢吧，线程 75
改进 76
信号量 77
1.13 绕不开的加法器 81
1.14 递归那点事儿 85

第2章 Java帝国 91
2.1 Java：一个帝国的诞生 91
C语言帝国的统治 91
反抗 92
一鸣惊人 93
开拓疆土 93
帝国的诞生 94
2.2 我是一个Java Class 96
陌生警察 96
刺探信息 97
初识虚拟机 98
快乐假期 102
真相大白 103
2.3 持久化：Java帝国反击战 104
断电的威胁 104
数据库联合酋长国 105
表面风光的EJB 106
轻量级O/R Mapping框架 106
帝国的反击 107
2.4 JDBC的诞生 108
谈判 108
统一接口 110
面向接口编程 111
简单工厂 112
数据驱动 114
工厂方法 115
2.5 Java帝国之宫廷内斗 119
JDBC大臣 119
密谋 120
两阶段提交 121
JTA 123
塞翁失马，焉知非福 124
基本可用 125
走漏风声 127
宫廷激辩 128
2.6 JSP：一个装配工的没落 131
黑暗岁月 131
服务器端动态页面 132
标签库 134
模板引擎 134
草根搅局 135
2.7 Java 帝国之消息队列 137
张家村的历史 137
拆分 138
新问题 139
消息队列 139
互不兼容的MQ 140
消息队列接口设计 141
配置和代码的分离 143
再次抽象 144
2.8 Java帝国之动态代理 147
深夜奏对 147
明察暗访 149
Java 动态代理 150
2.9 Java注解是怎么成功上位的 153
XML大臣 153
安翰林献计 154
早朝争斗 157
2.10 Java帝国之泛型 159
新王登基 159
C 使者 159
泛型实现 162
泛型方法 163
泛型和继承 164
2.11 一个著名的日志系统是怎么设计出来的 166
前言 166
张家村 167
小张的设计 167
正交性 170
Log4j 171
尾声 171
2.12 序列化：一个老家伙的咸鱼翻身 172
寒冬的蛰伏 172
XML和JSON的挑战 173
新协议的崛起 175
2.13 加锁还是不加锁，这是一个问题 176
互斥锁 176
要不要加锁 177
CAS的扩展 179
2.14 Spring 的本质 182
问题来源 183
设计模式：模板方法 184
设计模式：装饰者 186
AOP 187
实现AOP 188
对象的创建 189
IoC与DI 191

第3章 浪潮之巅的Web 192
3.1 Web的起源 192
3.2 两个程序的爱情故事 195
好感 195
分离 196
网络 197
Web 198
3.3 一个故事讲完HTTPS 199
总有一种被偷窥的感觉 199
RSA：非对称加密 200
非对称加密 对称加密 202
中间人劫持 202
你到底是谁 203
HTTPS 206
3.4 机房夜话 207
夜 207
第二夜 209
第三夜 211
3.5 从密码到token，一个有关授权的故事 215
我把密码献给你 215
token 216
授权码 token 218
后记 220
3.6 后端风云 220
数据库老头儿 220
危机 221
党委扩大会议 221
分家 223
Redis 224
余数算法 227
一致性Hash算法 229
Hash槽 （Hash Slot） 233
故障转移 235
高可用的Nginx 237
高可用的Tomcat 238
数据库的读写分离 240
3.7 我是一个函数 243
3.8 从SOA到微服务 246
3.9 什么是框架 249
3.10 HTTP Server：一个差生的逆袭 252
HTTP Server 1.0 252
HTTP Server 2.0：多进程 253
HTTP Server 3.0：select模型 254
HTTP Server 4.0：epoll模型 255

第4章 代码管理那些事儿 258
4.1 版本管理简史 258
“人肉” 版本管理 258
锁定文件：避免互相覆盖 259
允许冲突：退一步海阔天空 260
分支：多版本并行 261
分布式管理：给程序员放权 262
程序员也爱社交 264
4.2 Build的演进之路 265
手工Build的烦恼 265
自动化Build 267
Java 与 XML 268
消除重复 270
4.3 烂代码传奇 275
4.4 敏捷下的单元测试 277
敏捷运动 277
困惑 278
讨论 279
一年以后 280
4.5 再见！Bug 281

第5章 我的编程语言简史 284
5.1 JavaScript ：一个草根的逆袭 284
出世 284
成长 286
桶金 288
发明JSON 289
人生 291
5.2 Node.js：我只需要一个店小二 292
5.3 C老头儿和Java小子的硬盘夜话 295
5.4 编程语言的“爱恨情仇” 300
让人怀疑的C 语言 300
被忘却的 VB ＆ Visual FoxPro 301
蹂躏我的C 302
赖以谋生的Java 303
优雅的Ruby 304
5.5 命令式编程 VS 声明式编程 306
一则小故事 306
命令式编程 306
声明式编程 307

第6章 老司机的精进 309
6.1 凡事必先骑上虎背，和性格内向的程序员聊几句 309
6.2 码农需要知道的“潜规则” 311
上帝的规矩：局部性原理 311
坐飞机的怎么和坐驴车的打交道：缓存 311
抛弃细节：抽象 312
我只想和邻居打交道：分层 312
我怕等不及：异步调用 313
大事化小，小事化了：分而治之 314
6.3 15年编程生涯，一名架构师的总结 314
好奇心 315
养成计算机的思维方式 315
扎实基础，融会贯通 317
要透彻地理解一门技术的本质 317
能写漂亮的代码 318
抽象的能力 319
技术领导力 319
6.4 对自己狠一点，开始写作吧 320
6.5 学习编程的四兄弟 322
摇摆不定的老大 322
“小仓鼠”老二 322
不看书的老三 323
半途而废的老四 323

本书用故事的方式讲解了软件编程的若干重要领域， 侧重于基础性、原理性的知识。第1章讲述计算机的基础知识，包括程序的运行原理，进程、线程、文件系统、I/O系统、数据库原理、TCP/IP，Socket，编译原理的概述，递归等。第2章侧重Java的基础知识，包括Java的历史、JVM、序列化、持久化、JDBC、JSP、动态代理、泛型、注解、日志、JMS、CAS等。第3章则偏重Web后端编程，包括HTTPS、SSO、OAuth、RPC、SOA、微服务、HTTP服务器的原理、缓存、分布式一致性算法、高可用性、数据库读写分离等。第4章讲解代码管理的本质，包括各种源码管理工具(SVN, Git)的原理，Ant和Maven的原理，如何做单元测试，烂代码的产生等。第5章讲述了JavaScript的历史、Node.js的原理、程序的链接、命令式和声明式的区别以及作者十多年来使用过的各种编程语言的感受。第6章是作者的经验总结和心得体会，包括职场发展的注意事项、作为架构师的感想、写作的好处等。

刘欣（@码农翻身）：15年的软件行业从业经验，前IBM系统架构师，擅长企业应用架构和设计，领导过多个企业级应用架构设计和开发工作。

我是一个线程我是一个线程，一出生就被编了一个号——0x3704，然后被领到一间昏暗的屋子里，在这里，我发现了很多和我一模一样的同伴。我身边的同伴0x6900待的时间比较长，他带着沧桑的口气对我说：“我们线程的宿命就是处理包裹。把包裹处理完以后还得马上回到这里，否则可能永远回不来了。”我一脸懵懂：“包裹，什么包裹？”“不要着急，马上你就会明白了，我们这里是不养闲人的。”果然，没多久，屋子的门开了，一个凶神恶煞的家伙吼道：“0x3704，出来！”我一出来就被塞了一只沉甸甸的包裹，上面还附带着一张写满了操作步骤的纸。“快去，把这只包裹处理了。”“去哪儿处理？”“跟着指示走，先到就绪车间。”果然，地上有指示箭头，我跟着它来到了一间明亮的大屋子，这里已经有不少线程了，大家都很紧张，好像时刻准备着往前冲。我刚一进来，就听见广播说：“0x3704，进入运行车间。”我赶紧往前走，身后有很多人议论。“他太幸运了，刚进入就绪状态就能运行。”“是不是有关系？”“不是，你看人家的优先级多高啊，唉！”前面就是运行车间，这里简直是太美了，怪不得老线程总是唠叨：“要是能一直待在这里就好了。”这里空间大，视野好，空气清新，鸟语花香，还有很多从来没见过的人，像服务员一样等着为我服务。他们也都有编号，更重要的是每个人还有一个标签，上面写着：硬盘、数据库、内存、网卡……我现在理解不了他们究竟是做什么的，看看操作步骤吧。步：从包裹中取出参数。打开包裹，里面有一个HttpRequest 对象，可以取到userName、 password 两个参数。第二步：执行登录操作。噢，原来是有人要登录啊。我把userName、password 交给数据库服务员，他拿着数据，慢腾腾地走了。他怎么走得这么慢？不过我是不是正好可以在车间里多待一会儿？反正也没法执行第三步。就在这时，车间里的广播响了：“0x3704，我是CPU，记住你正在执行的步骤，然后马上带着包裹离开！”我慢腾腾地开始收拾。“快点，别的线程马上就要进来了。”离开这个车间，又来到一间大屋子，这里有很多线程在悠闲地喝茶、打牌。“哥们儿，你们没事儿干了？”