一、JavaEE 与开发环境认知

1. 什么是 JavaEE？

JavaEE（Java Platform, Enterprise Edition）是 Java 平台的企业版，用于开发大型、分布式、企业级应用程序。

• 与 JavaSE 的区别：JavaSE 是基础版，专注于桌面和基础应用；JavaEE 在其之上扩展了 Web、数据库、分布式等企业级能力。
• 核心作用：为企业级应用提供一套标准的开发规范和技术栈（如 Servlet、JSP、JDBC、Spring 等）。

2. 开发岗位与技术栈

• 后端开发：核心是 Java + 数据库 + 中间件，负责服务端业务逻辑、数据处理和接口开发。
• 全栈开发：同时掌握前后端技术，既能写服务端代码，也能写前端页面。
• 运维 / 测试：保障系统稳定运行，测试代码质量，是开发流程中不可或缺的环节。

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二、计算机硬件基础

1. 计算机核心组成

一台计算机的核心硬件可以概括为 五大部件：

1. 运算器：负责执行算术运算和逻辑运算（如加减乘除、与或非）。
2. 控制器：指挥协调计算机各部件协同工作，是计算机的 “指挥中心”。
3. 存储器：存储数据和程序，分为内存（RAM）和外存（硬盘、SSD）。
4. 输入设备：向计算机输入数据（如键盘、鼠标、扫描仪）。
5. 输出设备：向用户展示计算结果（如显示器、打印机）。

2. 核心硬件详解

2.1 CPU（中央处理器）

• 地位：计算机的 “大脑”，负责执行指令和处理数据。
• 核心概念：
  • 核心 (Core)：CPU 内部独立的运算单元，一个 CPU 可以包含多个核心（如 4 核、8 核）。
  • 线程 (Thread)：CPU 调度的最小单位，一个核心可以通过超线程技术模拟多个线程（如 1 核 2 线程）。
  • 主频：CPU 时钟频率，单位 GHz，代表每秒执行的时钟周期数（如 3.5GHz 表示每秒 35 亿个周期）。
  • 缓存 (Cache)：CPU 内部的高速存储器，用于缓存高频访问的数据，提升执行效率。
• 性能关系：核心数越多、主频越高、缓存越大，CPU 性能通常越强，但功耗也会随之增加。

2.2 存储器

表格

存储类型	容量	速度	成本	特点
寄存器 (Register)	极小（几字节）	极快（与 CPU 同速）	极高	存储当前正在执行的指令和数据
缓存 (Cache)	小（几 MB~ 几十 MB）	很快	高	缓存高频访问数据，缓解 CPU 与内存速度差
内存 (RAM)	中（几 GB~ 几十 GB）	快	中	临时存储运行中的程序和数据，断电丢失
硬盘 / SSD	大（几百 GB~ 几 TB）	慢	低	永久存储数据，断电不丢失

2.3 指令与指令集

• 指令 (Instruction)：CPU 能识别和执行的最基本操作命令，由操作码和操作数组成（如 LOAD A 表示将数据加载到寄存器 A）。
• 指令集 (Instruction Set)：CPU 支持的所有指令的集合，是硬件与软件之间的接口。
  • CISC（复杂指令集）：指令复杂、功能强大，如 x86 架构（Intel、AMD CPU）。
  • RISC（精简指令集）：指令简单、高效，如 ARM 架构（手机、平板 CPU）。
• 机器码：指令的二进制表示，是计算机能直接执行的代码（如 0001110 对应 LOAD A）。

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三、操作系统基础

1. 什么是操作系统？

操作系统（Operating System, OS）是管理计算机硬件与软件资源的系统软件，是用户和计算机硬件之间的桥梁。

• 核心作用：
  1. 管理硬件：CPU、内存、磁盘、网络等。
  2. 提供运行环境：为应用程序提供稳定的执行环境。
  3. 抽象硬件接口：让开发者无需直接操作硬件，通过系统调用完成任务。

2. 常见操作系统

• Windows：桌面端主流，图形化界面友好，适合个人用户和办公场景。
• Linux：服务器端主流，开源、稳定、高效，是 JavaEE 开发的首选环境（如 Ubuntu、CentOS）。
• macOS：基于 Unix，界面美观，适合前端和移动开发。
• Android/iOS：移动端操作系统，管理手机硬件和应用。

3. 操作系统的核心：进程与线程

3.1 进程 (Process)

• 定义：正在运行的程序的实例，是操作系统资源分配的基本单位（如打开的 IDE、浏览器都是一个进程）。
• 特点：
  • 每个进程拥有独立的内存空间，互不干扰。
  • 进程之间通信需要通过特定机制（如管道、消息队列、Socket）。
• PCB（进程控制块）：操作系统用于描述进程的数据结构，包含进程 ID、状态、优先级、内存地址等信息。

3.2 线程 (Thread)

• 定义：进程内部的独立执行单元，是操作系统调度的基本单位。
• 特点：
  • 一个进程可以包含多个线程，共享进程的内存空间和资源。
  • 线程切换开销远小于进程切换，并发性能更高。
• 进程 vs 线程：

  表格

  维度	进程	线程
  资源分配	独立分配	共享进程资源
  内存空间	独立	共享
  切换开销	大	小
  通信方式	复杂（IPC）	简单（直接读写共享内存）

3.3 进程的 7 大特性（面试核心）

1. 并发性 (Concurrency)：多个进程可以同时执行，宏观上并行，微观上串行。
2. 共享性 (Sharing)：多个进程可以共享系统资源（如文件、打印机）。
3. 虚拟性 (Virtual)：操作系统将物理资源抽象为虚拟资源（如虚拟内存）。
4. 异步性 (Asynchronism)：进程的执行速度和顺序不可预知，走走停停。
5. 动态性 (Dynamic)：进程有创建、执行、消亡的生命周期。
6. 独立性 (Independence)：进程是独立的资源分配和调度单位。
7. 结构性 (Structure)：进程由代码段、数据段、堆栈段组成。

3.4 进程状态

进程在生命周期中会经历以下核心状态：

• 新建 (New)：进程被创建，尚未分配资源。
• 就绪 (Ready)：进程已分配资源，等待 CPU 调度执行。
• 运行 (Running)：进程正在 CPU 上执行指令。
• 阻塞 (Blocked)：进程等待某个事件（如 I/O 完成、信号），暂时无法执行。
• 终止 (Terminated)：进程执行完毕或被终止，释放资源。

3.5 进程调度

操作系统会按照一定的调度算法，将 CPU 时间分配给就绪队列中的进程，常见算法：

• 先来先服务 (FCFS)：按进程到达顺序分配 CPU。
• 短作业优先 (SJF)：优先分配给执行时间最短的进程。
• 时间片轮转 (RR)：每个进程分配固定时间片，时间片用完后切换到下一个进程。
• 优先级调度：按进程优先级分配 CPU，高优先级进程优先执行。

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四、计算机核心概念拓展

1. 冯・诺依曼体系结构

现代计算机的基础架构，核心思想：

1. 存储程序：程序和数据存储在内存中，CPU 自动从内存中取指令执行。
2. 二进制：所有数据和指令都以二进制形式存储和处理。
3. 五大部件：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。

2. 进制与数据存储

• 进制转换：计算机底层使用二进制，开发中常用十进制、十六进制。
  • 二进制 → 十进制：1011 = 1*2³ + 0*2² + 1*2¹ + 1*2⁰ = 11。
  • 十六进制 → 二进制：0xB = 1011。
• 数据单位：
  • 1 字节 (Byte) = 8 位 (bit)。
  • 1 KB = 1024 B，1 MB = 1024 KB，1 GB = 1024 MB，1 TB = 1024 GB。

3. 并发与并行

• 并发 (Concurrency)：多个任务在宏观上同时执行，微观上 CPU 快速切换执行（如单核心 CPU 运行多个程序）。
• 并行 (Parallelism)：多个任务在物理上同时执行，需要多个核心或多个 CPU 支持（如 4 核心 CPU 同时执行 4 个任务）。