自学编程方法论：怎么学操作系统

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本文作者：黄小斜

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本文思维导图

简介

学习编程，操作系统是你必须要掌握的基础知识，那么操作系统到底是什么呢？

这还用说么，操作系统不就是Windows、Linux、Mac、IOS、Android、IOS这类我们天天都在用的东西么？

此话不假，但是操作系统作为计算机科学里的一门基础学科，肯定不能这么接地气对不对，总的来点高大上的概念，震慑一下你们吧。

根据百度百科的介绍，操作系统是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序，同时也是计算机系统的内核与基石。操作系统需要处理如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入设备与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。操作系统也提供一个让用户与系统交互的操作界面。

这个介绍足够高大上了吧，那么到底啥是操作系统呢，简单来说，操作系统就是管理计算机硬件和软件资源的一种软件，计算机里的硬盘、鼠标键盘、显示器等设备，都要由它来管理，你打开游戏、打开浏览器或者是看电影，也都要通过操作系统来执行。

没有了操作系统，电脑就失去了灵魂，只是一堆硬件而已。

为什么要学操作系统

了解了操作系统的基本概念之后，接下来我们再来看看，为什么我们要学习操作系统呢？

首先，当然是因为面试要考啦。

其次，无论你学习什么编程语言，和都避免不了和操作系统打交道，比如你学习Java，用到多线程技术，实际上操作系统才是负责管理进程和线程的，所以Java里的线程常常要和操作系统的线程或者进程一一对应。

此外，你会学习到内存分配的知识，比如c++里可以直接分配一段内存，此时实际上是调用操作系统提供的API进行内存分配。

操作系统不仅负责管理进程和线程的调度、内存的分配和管理，以及设备和IO的处理，还要负责管理文件系统和网络。

最重要的是，操作系统要负责把代码从硬盘加载到内存，再告诉cpu去读取内存代码，这是一切计算机运行的基础。

如果不懂操作系统，你在未来学习编程语言的高级特效，涉及到线程进程调度，内存分配，或者是学习Linux相关的知识时，都会一头雾水，所以，只有学会了操作系统，我么才能够更好地学习其他语言和技术。

如何学习操作系统

第一次接触

第一次接触操作系统同样是在我研究生的时候，当时自学计算机网络已经受到了惊吓（被大部头教科书劝退），于是学习操作系统时也更加的小心翼翼，当时我找了一本体量稍微小一点的《操作系统》教科书来学习。

用了大概一周左右的时间，我把这本书翻了一遍，隐隐约约还记得一些概念，进程和线程，进程调度算法、内存管理的分页和分段，页面置换算法，但其实当时压根没有理解这些东西，再过了一周之后也就忘得差不多了。

由于我当时找的多是Java方面的实习，很多公司对于操作系统的考察并不多，偶尔就问问线程和进程的区别，

于是对于操作系统的学习我当时并没有多大的重视，毕竟还有一堆Java的书要啃呢，先都啃到位再说。

入门学习阶段

就这样，我一直保留着只看过一本教科书的操作系统水平，全情投入到复习Java的伟业中了，然而当我学到Java并发编程和JVM的时候，总感觉有哪里不对劲：Java中的线程和操作系统的线程是什么关系，JVM的内存管理和操作系统的内存管理又是什么关系。

我抱着这个疑问学完了Java并发原理和JVM，当然也是一知半解的那种。事后证明，在没有操作系统基础的情况下，越往上层学，摔得越惨，勿用浮沙筑高台，说的便是这个道理，底子打好了，才能往上爬，否则都是浮云。

我在百度实习的那段时间里，再次意识到了操作系统这门课程的重要性，于是我找来了某乎强烈推荐的《深入理解计算机系统》这本史诗级大部头，这本书其实并不是一本纯粹的操作系统书籍，而是结合了计算机组成原理和操作系统两方面的内容，基本上把计算机内部工作的那些原理都给讲清楚了。

第一次看这本书的时候，我坚持了不到三天就放弃了，于是第二次看这本书，我在公司花了快一个月的时间才总算看得差不多。

在以前，我连什么是x64什么x86都搞不清楚，看完这本书之后，我好歹对CPU、内存、硬盘的工作方式，以及处理器的工作方式等内容有了一些理解，不得不说，这个时候我才算是对操作系统入了门。

强化学习阶段

光看书还不足以应对大厂的面试，大公司对操作系统的考察是很严格的，比如百度、腾讯和头条，对于操作系统的要求还是比较高的。

除了进程和线程区别这种最简单的面试题之外，还会有一些比较复杂的问题，比如”进程调度算法有哪些，讲一下FIFO和LRU算法“、”内存中的分页和分段有什么区别，分页里的页面置换算法有哪些，LRU是怎么实现的“、”产生死锁的必要条件，解决死锁的办法“、”线程间通信和进程间通信的方法都有哪些，具体怎么使用“

此类问题，也算是比较常见的操作系统面试题，但是要回答清楚的话还是需要一定功力的。

当时我应对这类问题，基本上就是通过刷面经和背答案，对于很多原理性的东西理解得并不深刻，但是也没有找到什么解决办法。

冲刺阶段

既然自己学了半天效果都不佳，那不如直接向大佬学习吧，于是我辗转各大博客，技术社区，技术公众号，看了很多关于操作系统的文章，发现确实有很多讲的不错的内容，看起来比自己死记硬背要靠谱的多了。

最早看的优质内容是《码农翻身》作者刘欣老师的文章，真的是相见恨晚，他有十几篇文章是专门讲解操作系统的，从CPU开始，讲到内存、硬盘、线程、进程，每篇文章都是用故事化的文字介绍这些计算机里最硬核的观念，可以说是四两拨千斤了。

看完这个系列的操作系统文章之后，我对于操作系统中的一些疑惑基本上也都消除了，再回去看一看那些面试题，觉得也没那么复杂了。

当然了，对于面试题我们还是要认真准备的，该翻的面经要翻，该搞懂的面试题一个也不能放过，有了之前的基础之后，再去搞懂这些面试题就简单很多了，至此，我对于操作系统的学习也算是告一段落。

推荐资源

书籍

《深入理解计算机系统》
《操作系统导论》