转载 通过学习事物的运作方式来提高编程能力 --- Get better at programming by learning how things work
当我们谈论如何在编程方面变得更好时，我们经常谈论测试、编写可重用的代码、设计模式和可读性。
所有这些事情都很重要。但在这篇博客文章中，我想谈谈另一种提高编程能力的方法：学习你正在使用的系统是如何工作的！这是我提高编程能力的主要方式。
“事物如何运作”的例子
为了解释我所说的“事物如何运作”，以下是一些不同类型的编程和你可以学习它们如何运作的示例。
前端JS
- 事件循环的工作原理
- HTTP方法，如GET和POST
- DOM是什么以及你可以用它做什么
- 同源策略和跨域资源共享（CORS）
CSS：层叠样式表
- 行内元素与块级元素的渲染方式有所不同
- 默认流程是什么
- flexbox如何工作
- CSS如何决定将哪个选择器应用于哪个元素（层叠样式表中的“层叠”部分）
系统编程
- 堆和栈之间的区别
- 虚拟内存的工作原理
- 二进制中如何表示数字
- 符号表是什么
- 外部库的代码如何加载（例如动态/静态链接）
- 原子指令和互斥锁的区别
你可以使用某物而不了解其工作原理（这也是可以的！）
我们与许多不同的系统合作，期望每个人都对所有系统的所有内容都有全面的了解是不合理的。例如，许多人编写发送电子邮件的程序，而其中大多数人可能并不完全了解电子邮件的工作原理。电子邮件非常复杂！这就是为什么我们需要抽象化的原因。
但是，如果你正在认真地处理一些东西（比如CSS、HTTP、goroutines或电子邮件），而且你并不真正理解它们的工作原理，有时候你会遇到问题。
你的错误会告诉你何时需要改进你的心智模型
当我在编程时，如果我对某个东西的工作原理缺乏关键概念，它不会总是以明显的方式显示出来。会发生的是：
- 由于错误的心理模型，我的程序会出现错误
- 我将努力快速修复这些错误，并且我将无法找到正确的问题来诊断它们
- 我感到非常沮丧
我认为能够意识到这一点实际上是一项重要的技能：我慢慢学会了辨认出那种“等等，我真的很困惑，我觉得对这个系统的运作有些不理解，是什么原因呢？”的感觉
成为一名高级开发人员并不是完全了解一切，而是能够迅速意识到自己不知道某些东西并学习它。说到成为一名高级开发人员...
即使是资深开发人员也需要了解他们的系统如何工作
到目前为止，我从未停止学习事物的运作方式，因为我们所涉及的系统类型如此之多！
例如，我了解很多关于C程序和Web编程的基本原理（就像这篇文章开头的例子），但是当涉及到图形编程/OpenGL/GPU时，我对基本概念知之甚少。有时候，我会发现自己对一个我以为了解的系统缺少了很多信息，比如去年我发现自己对CSS的工作原理了解得很少。
当你使用一个系统已经有10年经验时，突然意识到自己真的不懂它是令人不爽的（"呃，我不是应该早就知道这个了吗？我已经用了这么久！"），但这是正常的！关于计算机有很多知识，而且我们不断地创造新的知识，所以没有人能够掌握每一个细节。
我如何从“我困惑了”到“好的，我明白了！”
当我意识到自己困惑时，我喜欢这样处理：
- 我对一个话题感到困惑（“嘿，当我在我的Javascript程序中写
await时，实际上发生了什么？”） - 将我的困惑分解为具体的事实性问题，比如“当有一个
await并且它在等待时，它如何决定下一步运行我的代码的哪个部分？这些信息存储在哪里？” - 通过编写程序、在互联网上阅读或询问他人，找出这些问题的答案
- 通过编写一个程序来测试我的理解（“嘿，这就是我遇到异步错误的原因！我可以这样修复它！”）
最后的“测试我的理解”步骤非常重要。理解计算机工作原理的整个目的就是实际编写代码让它们完成任务！
我发现，如果我能够利用我新获得的理解来做一些具体的事情，比如实现一个新功能、修复一个错误，甚至只是编写一个演示该事物如何工作的测试程序，那么它会感觉到比仅仅阅读有更多的实际意义。然后，我更有可能在以后的实践中能够使用它。
只是学习一些事实就能帮助很多
学习事物的工作原理并不需要是一件很大的事情。例如，我以前并不真正了解浮点数是如何工作的，我感到紧张，担心会发生我不理解的奇怪事情。
然后在2013年的某一天，我参加了Stefan Karpinski的一次讲座，他解释了浮点数的工作原理（大致包含了这个漫画中的信息，但还有更多奇怪的细节）。现在，我对使用浮点数感到完全自信！我知道它们的基本限制是什么，以及什么时候不应该使用它们（用于表示大于2^53的整数）。我知道我不知道的东西 - 我知道编写数值稳定的线性代数算法很困难，我不知道如何做到这一点。
将新的事实与你已经知道的信息联系起来
学习一个新事实时，很容易能够背诵一句话，比如“好的，一个字节有8个位”。这是正确的，但又怎样呢？更难（也更有用！）的是能够将这些信息与你已经了解的编程知识联系起来。
例如，让我们来看看这个“一个字节中的8位”的事情。在你的程序中，你可能有字符串，比如“你好”。你已经可以开始问很多关于这个的问题了，比如：
- 表示字符串“Hello”所使用的内存字节数是多少？（是6个字节-5个字符加上末尾的空字节）
- “H”这个字母对应的是哪些位呢？（“Hello”的编码将使用ASCII，所以你可以在ASCII表中查找！）
- 如果你有一个正在运行的程序，它正在打印出字符串“Hello”，你能否查看它的内存并找出这些字节在内存中的位置？你如何做到这一点？
重要的是在这里提出问题并探索你感兴趣的联系 - 也许你对字符串在内存中的表示方式不太感兴趣，但你真的想知道一个心形表情符在Unicode中占用多少字节！或者你想了解浮点数是如何工作的！
我发现当我将新的事实与我已经熟悉的事物（如表情符号、浮点数或字符串）联系起来时，信息会更加牢固。
接下来，我想谈谈获取信息的两种方式：向人提问是与否问题，以及向计算机提问。
如何获取信息：提问是或否问题
当我与比我更了解这个概念的人交谈时，我发现开始时提出一些非常简单的问题会有帮助，其中答案只有“是”或“否”。我之前写过关于如何提出好问题的文章，其中提到了是/否问题，但我非常喜欢它，所以让我们再谈谈它！
我这样做是因为它迫使我准确表达我当前的心理模型，并且因为我认为是/否问题对被问者来说通常更容易回答。
例如，以下是一些不同类型的问题：
-
请检查您当前的理解是否正确
- “像素着色器和片段着色器是同一样东西吗？”
-
你听过的概念之间如何相关
- “Shadertoy使用OpenGL吗？”
- 图形卡是否了解三角形？
-
关于某事的主要目的是什么的高层次问题
- “mysql orchestrator是否代理数据库查询？”
- OpenGL比Vulkan对图形卡的控制更多还是更少？
是/否问题让你掌控局面
当我问一些非常开放性的问题，比如“X是如何工作的？”，我发现通常会出现以下两种错误方式：
- 这个人开始告诉我一堆我已经知道的事情
- 这个人开始告诉我一些我不知道的事情，但这些并不是我真正感兴趣理解的内容
这两件事都令人沮丧，但当然这些都不是他们的错！他们不可能知道我想要关于X的具体信息，因为我没有告诉他们。但是，每次不得不打断别人说“哦，不好意思，那不是我想知道的！”总是让人感到不好。
我喜欢是/否问题，因为虽然它们更难构思，但我更有可能得到我想要的确切答案，也不太可能浪费被问者的时间，让他们解释一堆我不感兴趣的事情。
问是或不是的问题并不总是容易的
当我向某人提问以尝试了解新事物时，有时会发生这种情况：
我：所以，只是为了确认我的理解，它是这样工作的，对吗？
他们：实际上，不，这是完全不同的事情
我（内心惊慌的瞬间）
好的，让我思考一分钟关于我下一个问题
得知我的心理模型完全错误并不会让人感到好，尽管这是非常有帮助的信息。提出这种非常具体的问题（尽管更有效！）会让你处于比提出更广泛的问题更脆弱的位置，因为有时你必须透露你完全错误的具体事情！
当发生这种情况时，我喜欢说我要花一分钟将这个新事实融入我的思维模式，并思考下一个问题。
好的，这就是我对于是/否问题的爱的插曲的结束 :)
如何获取信息：向计算机询问
有时候当我试图回答自己的问题时，没有人可以问，我会去谷歌或搜索文档，但找不到任何答案。
但是计算机的美妙之处在于，你通常可以通过向计算机提问来获得关于计算机的答案！
以下是我曾经提出的一些问题和我进行的计算机实验的几个例子（来自以前的博客文章）：
- 原子操作比互斥锁快还是慢？（博客文章：尝试使用互斥锁和原子操作）
- 如果我将一个用户添加到一个组中，那么作为该用户运行的现有进程会有新的组吗？（博客文章：Linux上的组是如何工作的？）
- 在Linux上，如果你有一个监听在0.0.0.0的服务器，但你没有任何网络接口，你能连接到那个服务器吗？（博客文章：什么是网络接口？）
- SQLite数据库中的数据实际上是如何在磁盘上组织的？（博客文章：SQLite是如何工作的？第一部分：页面！）
询问计算机是一种技能
学习如何将“我对X感到困惑”转化为具体问题，并将该问题转化为可以在计算机上运行的实验来明确回答它，确实需要时间。
但这是一个非常强大的工具！如果你不仅限于只能通过谷歌搜索、文档中的内容或周围人所知的东西，那么你可以做更多的事情。
请注意你仍然不理解的内容
就像我之前说的，重点不是要理解每一件事情。但特别是当你变得更加资深时，意识到自己不知道的东西是很重要的！例如，以下是我不知道的五件事情（在一个非常长的列表中）：
- 数据库事务/隔离级别的工作原理
- 顶点着色器如何工作（在图形中）
- 字体渲染的工作原理
- BGP / peering的工作原理
- Python中多重继承的工作原理
我现在真的不需要知道那些东西是如何工作的！但是有一天我很确定我会需要知道数据库事务是如何工作的，我知道当那一天来临时我可以学会它 :)
有人读了这篇帖子问我：“你如何找出自己不知道的东西？”我没有一个好的答案，所以我很想听听你的想法！
感谢Haider Al-Mosawi、Ivan Savov、Jake Donham、John Hergenroeder、Kamal Marhubi、Matthew Parker、Matthieu Cneude、Ori Bernstein、Peter Lyons、Sebastian Gutierrez、Shae Matijs Erisson、Vaibhav Sagar和Zell Liew阅读本草案。
