flutter共享内存,flutter 内存回收

做混合的话Uniapp和Flutter我应该学哪个啊？

Uniapp目前比较成熟，而且用的是Vue语法，学习成本比较低，而且行业里面用的也比较广泛，而Flutter的话，学习成本略高，因为要学习新的语言，还有就是目前生态不是特别完备，等他再发展发展吧。黑马程序员官网有成套免费视频哦，有什么不懂的可以直接过去学习。您的采纳是对我成长的鞭策

相关问答

Q1: Android图形渲染原理上

对于Android开发者来说，我们或多或少有了解过Android图像显示的知识点，刚刚学习Android开发的人会知道，在Actvity的onCreate方法中设置我们的View后，再经过onMeasure，onLayout，onDraw的流程，界面就显示出来了；对Android比较熟悉的开发者会知道，onDraw流程分为软件绘制和硬件绘制两种模式，软绘是通过调用Skia来操作，硬绘是通过调用Opengl ES来操作；对Android非常熟悉的开发者会知道绘制出来的图形数据最终都通过GraphiBuffer内共享内存传递给SurfaceFlinger去做图层混合，图层混合完成后将图形数据送到帧缓冲区，于是，图形就在我们的屏幕显示出来了。

但我们所知道的Activity或者是应用App界面的显示，只属于Android图形显示的一部分。同样可以在Android系统上展示图像的WebView，Flutter，或者是通过Unity开发的3D游戏，他们的界面又是如何被绘制和显现出来的呢？他们和我们所熟悉的Acitvity的界面显示又有什么异同点呢？我们可以不借助Activity的setView或者InflateView机制来实现在屏幕上显示出我们想要的界面吗？Android系统显示界面的方式又和IOS，或者Windows等系统有什么区别呢？……

去探究这些问题，比仅仅知道Acitvity的界面是如何显示出来更加的有价值，因为想要回答这些问题，就需要我们真正的掌握Android图像显示的底层原理，当我们掌握了底层的显示原理后，我们会发现WebView，Flutter或者未来会出现的各种新的图形显示技术，原来都是大同小异。

我会花三篇文章的篇幅，去深入的讲解Android图形显示的原理，OpenGL ES和Skia的绘制图像的方式，他们如何使用，以及他们在Android中的使用场景，如开机动画，Activity界面的软件绘制和硬件绘制，以及Flutter的界面绘制。那么，我们开始对Android图像显示原理的探索吧。

在讲解Android图像的显示之前，我会先讲一下屏幕图像的显示原理，毕竟我们图像，最终都是在手机屏幕上显示出来的，了解这一块的知识会让我们更容易的理解Android在图像显示上的机制。

图像显示的完整过程，分为下面几个阶段：

图像数据→CPU→显卡驱动→显卡（GPU）→显存（帧缓冲）→显示器

我详细介绍一下这几个阶段：

实际上显卡驱动，显卡和显存，包括数模转换模块都是属于显卡的模块。但为了能能详细的讲解经历的步骤，这里做了拆分。

当显存中有数据后，显示器又是怎么根据显存里面的数据来进行界面的显示的呢？这里以LCD液晶屏为例，显卡会将显存里的数据，按照从左至右，从上到下的顺序同步到屏幕上的每一个像素晶体管，一个像素晶体管就代表了一个像素。

如果我们的屏幕分辨率是1080x1920像素，就表示有1080x1920个像素像素晶体管，每个橡素点的颜色越丰富，描述这个像素的数据就越大，比如单色，每个像素只需要1bit，16色时，只需要4bit，256色时，就需要一个字节。那么1080x1920的分辨率的屏幕下，如果要以256色显示，显卡至少需要1080x1920个字节，也就是2M的大小。

刚刚说了，屏幕上的像素数据是从左到右，从上到下进行同步的，当这个过程完成了，就表示一帧绘制完成了，于是会开始下一帧的绘制，大部分的显示屏都是以60HZ的频率在屏幕上绘制完一帧，也就是16ms，并且每次绘制新的一帧时，都会发出一个垂直同步信号（VSync）。我们已经知道，图像数据都是放在帧缓冲中的，如果帧缓冲的缓冲区只有一个，那么屏幕在绘制这一帧的时候，图像数据便没法放入帧缓冲中了，只能等待这一帧绘制完成，在这种情况下，会有很大了效率问题。所以为了解决这一问题，帧缓冲引入两个缓冲区，即 双缓冲机制 。双缓冲虽然能解决效率问题，但会引入一个新的问题。当屏幕这一帧还没绘制完成时，即屏幕内容刚显示一半时，GPU 将新的一帧内容提交到帧缓冲区并把两个缓冲区进行交换后，显卡的像素同步模块就会把新的一帧数据的下半段显示到屏幕上，造成画面撕裂现象。

为了解决撕裂问题，就需要在收到垂直同步的时候才将帧缓冲中的两个缓冲区进行交换。Android4.1黄油计划中有一个优化点，就是CPU和GPU都只有收到垂直同步的信号时，才会开始进行图像的绘制操作，以及缓冲区的交换工作。

我们已经了解了屏幕图像显示的原理了，那么接着开始对Android图像显示的学习。

从上一章已经知道，计算机渲染界面必须要有GPU和帧缓冲。对于Linux系统来说，用户进程是没法直接操作帧缓冲的，但我们想要显示图像就必须要操作帧缓冲，所以Linux系统设计了一个虚拟设备文件，来作为对帧缓冲的映射，通过对该文件的I/O读写，我们就可以实现读写屏操作。帧缓冲对应的设备文件于/dev/fb* ，*表示对多个显示设备的支持， 设备号从0到31，如/dev/fb0就表示第一块显示屏，/dev/fb1就表示第二块显示屏。对于Android系统来说，默认使用/dev/fb0这一个设帧缓冲作为主屏幕，也就是我们的手机屏幕。我们Android手机屏幕上显示的图像数据，都是存储在/dev/fb0里，早期AndroidStuio中的DDMS工具实现截屏的原理就是直接读取/dev/fb0设备文件。

我们知道了手机屏幕上的图形数据都存储在帧缓冲中，所以Android手机图像界面的原理就是将我们的图像数据写入到帧缓冲内。那么，写入到帧缓冲的图像数据是怎么生成的，又是怎样加工的呢？图形数据是怎样送到帧缓冲去的，中间经历了哪些步骤和过程呢？了解了这几个问题，我们就了解了Android图形渲染的原理，那么带着这几个疑问，接着往下看。

想要知道图像数据是怎么产生的，我们需要知道 图像生产者 有哪些，他们分别是如何生成图像的，想要知道图像数据是怎么被消费的，我们需要知道 图像消费者 有哪些，他们又分别是如何消费图像的，想要知道中间经历的步骤和过程，我们需要知道 图像缓冲区 有哪些，他们是如何被创建，如何分配存储空间，又是如何将数据从生产者传递到消费者的，图像显示是一个很经典的消费者生产者的模型，只有对这个模型各个模块的击破，了解他们之间的流动关系，我们才能找到一条更容易的路径去掌握Android图形显示原理。我们看看谷歌提供的官方的架构图是怎样描述这一模型的模块及关系的。

如图， 图像的生产者 主要有MediaPlayer，CameraPrevier，NDK，OpenGl ES。MediaPlayer和Camera Previer是通过直接读取图像源来生成图像数据，NDK（Skia），OpenGL ES是通过自身的绘制能力生产的图像数据； 图像的消费者 有SurfaceFlinger，OpenGL ES Apps，以及HAL中的Hardware Composer。OpenGl ES既可以是图像的生产者，也可以是图像的消费者，所以它也放在了图像消费模块中； 图像缓冲区 主要有Surface以及前面提到帧缓冲。

Android图像显示的原理，会仅仅围绕 图像的生产者 ， 图像的消费者 ， 图像缓冲区 来展开，在这一篇文章中，我们先看看Android系统中的图像消费者。

SurfaceFlinger是Android系统中最重要的一个图像消费者，Activity绘制的界面图像，都会传递到SurfaceFlinger来，SurfaceFlinger的作用主要是接收图像缓冲区数据，然后交给HWComposer或者OpenGL做合成，合成完成后，SurfaceFlinger会把最终的数据提交给帧缓冲。

那么SurfaceFlinger是如何接收图像缓冲区的数据的呢？我们需要先了解一下Layer（层）的概念，一个Layer包含了一个Surface，一个Surface对应了一块图形缓冲区，而一个界面是由多个Surface组成的，所以他们会一一对应到SurfaceFlinger的Layer中。SurfaceFlinger通过读取Layer中的缓冲数据，就相当于读取界面上Surface的图像数据。Layer本质上是 Surface和SurfaceControl的组合 ，Surface是图形生产者和图像消费之间传递数据的缓冲区，SurfaceControl是Surface的控制类。

前面在屏幕图像显示原理中讲到，为了防止图像的撕裂，Android系统会在收到VSync垂直同步时才会开始处理图像的绘制和合成工作，而Surfaceflinger作为一个图像的消费者，同样也是遵守这一规则，所以我们通过源码来看看SurfaceFlinger是如何在这一规则下，消费图像数据的。

SurfaceFlinger专门创建了一个EventThread线程用来接收VSync。EventThread通过Socket将VSync信号同步到EventQueue中，而EventQueue又通过回调的方式，将VSync信号同步到SurfaceFlinger内。我们看一下源码实现。

上面主要是SurfaceFlinger初始化接收VSYNC垂直同步信号的操作，主要有这几个过程：

经过上面几个步骤，我们接收VSync的初始化工作都准备好了，EventThread也开始运转了，接着看一下EventThread的运转函数threadLoop做的事情。

threadLoop主要是两件事情

mConditon又是怎么接收VSync的呢？我们来看一下

可以看到，mCondition的VSync信号实际是DispSyncSource通过onVSyncEvent回调传入的，但是DispSyncSource的VSync又是怎么接收的呢？在上面讲到的SurfaceFlinger的init函数，在创建EventThread的实现中，我们可以发现答案—— mPrimaryDispSync 。

DispSyncSource的构造方法传入了mPrimaryDispSync，mPrimaryDispSync实际是一个DispSyncThread线程，我们看看这个线程的threadLoop方法

DispSyncThread的threadLoop会通过mPeriod来判断是否进行阻塞或者进行VSync回调，那么mPeriod又是哪儿被设置的呢？这里又回到SurfaceFlinger了，我们可以发现在SurfaceFlinger的 resyncToHardwareVsync 函数中有对mPeriod的赋值。

可以看到，这里最终通过HWComposer，也就是硬件层拿到了period。终于追踪到了VSync的最终来源了， 它从HWCompser产生，回调至DispSync线程，然后DispSync线程回调到DispSyncSource，DispSyncSource又回调到EventThread，EventThread再通过Socket分发到MessageQueue中 。

我们已经知道了VSync信号来自于HWCompser，但SurfaceFlinger并不会一直监听VSync信号，监听VSync的线程大部分时间都是休眠状态，只有需要做合成工作时，才会监听VSync，这样即保证图像合成的操作能和VSync保持一致，也节省了性能。SurfaceFlinger提供了一些主动注册监听VSync的操作函数。

可以看到，只有当SurfaceFlinger调用 signalTransaction 或者 signalLayerUpdate 函数时，才会注册监听VSync信号。那么signalTransaction或者signalLayerUpdate什么时候被调用呢？它可以由图像的生产者通知调用，也可以由SurfaceFlinger根据自己的逻辑来判断是否调用。

现在假设App层已经生成了我们界面的图像数据，并调用了 signalTransaction 通知SurfaceFlinger注册监听VSync，于是VSync信号便会传递到了MessageQueue中了，我们接着看看MessageQueue又是怎么处理VSync的吧。

MessageQueue收到VSync信号后，最终回调到了SurfaceFlinger的 onMessageReceived 中，当SurfaceFlinger接收到VSync后，便开始以一个图像消费者的角色来处理图像数据了。我们接着看SurfaceFlinger是以什么样的方式消费图像数据的。

VSync信号最终被SurfaceFlinger的onMessageReceived函数中的INVALIDATE模块处理。

INVALIDATE的流程如下：

handleMessageTransaction的处理比较长，处理的事情也比较多，它主要做的事情有这些

handleMessageRefresh函数，便是SurfaceFlinger真正处理图层合成的地方，它主要下面五个步骤。

我会详细介绍每一个步骤的具体操作

合成前预处理会判断Layer是否发生变化，当Layer中有新的待处理的Buffer帧（mQueuedFrames0），或者mSidebandStreamChanged发生了变化， 都表示Layer发生了变化，如果变化了，就调用signalLayerUpdate，注册下一次的VSync信号。如果Layer没有发生变化，便只会做这一次的合成工作，不会注册下一次VSync了。

重建Layer栈会遍历Layer，计算和存储每个Layer的脏区， 然后和当前的显示设备进行比较，看Layer的脏区域是否在显示设备的显示区域内，如果在显示区域内的话说明该layer是需要绘制的，则更新到显示设备的VisibleLayersSortedByZ列表中，等待被合成

rebuildLayerStacks中最重要的一步是 computeVisibleRegions ，也就是对Layer的变化区域和非透明区域的计算，为什么要对变化区域做计算呢？我们先看看SurfaceFlinger对界面显示区域的分类：

还是以这张图做例子，可以看到我们的状态栏是半透明的，所以它是一个opaqueRegion区域，微信界面和虚拟按键是完全不透明的，他是一个visibleRegion，除了这三个Layer外，还有一个我们看不到的Layer——壁纸，它被上方visibleRegion遮挡了，所以是coveredRegion

对这几个区域的概念清楚了，我们就可以去了解computeVisibleRegions中做的事情了，它主要是这几步操作：

Q2: ASP.NET页面之间传递值的几种方式

URL、Session、Cookies、Server.Transfer、Application和跨页面传送。

【分析】

本题考查面试者对ASP.NET中多页面传值的理解是否全面。因为ASP.NET的页面表单提交到自身，完成回传的功能，所以默认情况下不能使用POST方式进行多页面传值。关于这些传值方式的分析如下所示。

1．URL传值

这是经典的传值方式，这种方法的使用非常简单，不过所传递的值是会显示在浏览器的地址栏上的，而且不能传递对象。所以这种方法一般用于传递的值少且安全性要求不高的情况下。在*.aspx页面开发中可以使用超级链接文本进行传值，如以下代码所示。

asp:HyperLink runat="server" ID="HpLink"

NavigateUrl="~/GetValues.aspx?urlvalue1=intelurlvalue2=amd"URL传值/asp:HyperLink

以上链接文本将页面跳转到GetValues.aspx页面，并且通过URL传递urlvalue1变量和urlvalue2变量，其值分别为intel和amd。在*.cs的服务器端方法中也可以调用HttpResponse对象的Redirect方法，将浏览器端重定向到新页面并通过URL传值，如以下代码所示。

Response.Redirect(“~/GetValues.aspx?urlvalue1=intelurlvalue2=amd”);

2．Session传值

这种方法将每份数据存储于服务器变量中，可以传递比较多的数据，并且安全性较高，所以常用于用户身份的验证功能中。不过，Session变量如果存储过多的数据会消耗过多的服务器资源，编程者在使用时应该慎重，其使用方法如以下代码所示。

Session["SessionValue"] = “ATI”;

//也可以用索引存储

Session[0] = “ATI”;

//在其他页面的服务器端方法中取值方式为：

string str = Session["SessionValue"].ToString();

//也可以用索引获取

string str = Session[0].ToString();

Session的可在应用程序的多个页面中以名称/值对的方式共享，直到浏览用户关闭自己的浏览器或者服务器Session超时（可设置，默认为20分钟）。

3．Cookie传值

Cookie是一种比较特殊的数据存储方式，因为这种方式将数据存储于浏览用户的电脑中，以文本文件的形式存在于磁盘中。这种方式非常有意思，很多登录系统就是利用Cookie实现用户自动登录。即用户登录一次的登录信息将被写入到用户电脑的Cookie文件中，下次登录时，网站自动读取该Cookie完成身份验证。通过Cookie传递数据虽然很方便，保存时间可以自由设置，但是安全性不高，编程者不应过于依赖Cookie，而应采用结合的方式完成敏感数据的存储。

ASP.NET中操作Cookie的主要类型位于System.Web命名空间下，分别为HttpCookie、HttpResponse以及HttpRequest。HttpCookie可建立和操作独立Cookie的安全类型，访问HttpResponse和HttpRequest的Cookies属性可以获取HttpCookieCollection集合对象，以读取或添加HttpCookie对象。添加Cookie的方法如以下代码所示。

//创建一个HttpCookie 对象，向构造函数传递名称值

HttpCookie ck = new HttpCookie("CookieValue");

//设置ck的“Value”属性（值）

ck.Value = “Cookie值”;

//设置ck的过期时间为当前时间加上360s，即6分钟后失效

ck.Expires = DateTime.Now.AddSeconds(360);

//设置ck有效范围（域限制）

ck.Domain = "";

//将ck添加至HttpCookieCollection对象

Response.Cookies.Add(ck);

//也可为以下方法添加

//Response.AppendCookie(ck);;

读取用户的Cookie则更为简单，只需根据名称读取HttpCookieCollection集合对象中的子项即可，如以下代码所示。

string str = Request.Cookies["CookieValue"].Value;

除此之外，还可以利用一个HttpCookie存储多个名称/值对形式的Cookie信息，如以下代码所示。

HttpCookie ck = new HttpCookie("CookieValue");

//以名称/值对的方式添加多个Cookie信息

ck.Values.Add("value1", “one”);

ck.Values.Add("value2", "two");

//设置ck的过期时间为当前时间加上100年，即100年后失效

ck.Expires = DateTime.Now.AddYears(100);

//通过以下两种方法添加

Response.Cookies.Add(ck);

//Response.AppendCookie(ck);

读取这些Cookie如以下代码所示。

string str = "值1："+Request.Cookies["CookieValue"].Values["value1"];

str += "值2：" + Request.Cookies["CookieValue"].Values["value2"];

说明：多数浏览器支持最多可达4096字节的Cookie，如果要将为数不多的几个值保存到用户计算机上，浏览器还限制了每个站点可以在用户计算机上保存的Cookie数量。大多数浏览器只允许每个站点保存20个Cookie。如果试图保存更多的Cookie，则最先保存的Cookie就会被删除。还有些浏览器会对来自所有站点的Cookie总数作出限制，这个限制通常为300个。用户可以设置自己的浏览器，拒绝接受Cookie，这种情况下只能结合其他的数据存储方式。

4．Server.Transfer传值

这个方法的步骤相对较多，使用该方法编程者可以在另一个页面以公开对象属性的方式来存取值，使用这种方法是面向对象的。该方法的代码编写并不复杂，首先通过定义一个public权限的属性，该属性可返回所需传递的值。然后在第两个页面中，使用Context.Handler属性来获得前一个页面实例对象的引用，即可通过访问自定义的属性获取需要的值。

假设SendValues.aspx页面为传递数据的页面，在SendValues.aspx.cs的页面类中定义一个public属性，通过get直接返回需要传递的值（可为页面中某个服务器控件的属性值）。

public string TransferData

{

get

{

return "VIA";

}

}

在SendValues.aspx.cs的某个方法（如Button控件的Click事件处理方法）中调用HttpServerUtility对象的Transfer方法，如以下代码所示。

Server.Transfer("~/GetValues.aspx");

假设GetValues.aspx为第二个页面，在GetValues.aspx.cs的Page_Load方法中接收前一个页面所传递的值，方法如以下代码所示。

//定义SendValues类型的变量SV_Page

SendValues SV_Page;

//访问HttpContext对象的Handler属性，将值转换为SendValues类型，引用赋值给SV_Page

SV_Page = (SendValues)Context.Handler;

//SV_Page即为SendValues.aspx页面类的对象，直接获取其TransferData属性值

string str = SV_Page.TransferData;

可见，这种方法对于有面向对象基础的编程者而言非常容易理解。不过页面间如果需要传递数量比较多的值，这种方法需要定义过多的属性，略显繁杂。编程者还可以直接使用HttpContext对象的“Iterms”属性添加多项名称/值对的数据，在SendValues.aspx.cs调用HttpServerUtility对象的Transfer方法的某个方法中，修改代码如下所示。

Context.Items["value1"] = "one";

Context.Items["value2"] = "two";

在GetValues.aspx.cs的Page_Load方法中接收前1个页面所传递的值，修改代码如以下代码所示。

string str = "值1：" + Context.Items["value1"].ToString();

str += "值2：" + Context.Items["value2"].ToString();

5．Application传值

严格地说应该是通过HttpApplication对象在服务器端生成一个状态变量来存储所需的信息，该HttpApplication对象变量的可用范围覆盖整个WEB应用程序。所以该对象一般存储一些要公布的信息，如在线人数等，而对于那些涉及用户个人的敏感数据则不用这种方法存储。HttpApplication对象有两个常用的方法，即Lock和UnLock方法，可用于处理多个用户对存储在Application变量中的数据进行写入的问题。Lock方法锁定全部的Application变量，从而阻止其他用户修改Application对象的变量值，UnLock方法则解除对HttpApplication对象变量的锁定。通过HttpApplication对象传值的方法和Session比较相似，在页面类的某个方法中编写代码如下所示。

Application["a"] = "微软公司";

Application["b"] = "苹果公司";

Application["c"] = “Mac”;

以上代码很轻松地将三个字符串值保存在HttpApplication对象的变量中了，并且这些变量是整个程序共享的，其他用户通过相应的页面同样可以获取。获取这些变量的方法如以下代码所示。

Application.Lock();

string str = "值1：" + Application["a"];

str += "值2：" + Application["b"];

str += "值3：" + Application["c"];

Application.UnLock();

注意：虽然使用方式和Session相似，但是Session是对于每个单独的用户，当该用户关闭浏览器，则Session失效。HttpApplication对象存储的变量是针对所有访问程序的用户，即使有用户关闭了浏览器，变量的值不会丢失。

6．跨页面传送

跨页面传送和调用HttpServerUtility对象的Transfer方法有相似之处，不过效率更高。因为调用HttpServerUtility对象的Transfer方法是基于服务器的方法，而跨页面传送是基于浏览器端的。这个方法主要是设置控件的“PostBackUrl”属性，使该控件（如Button）操作后转向指定页面，并且这个指定页面可以直接获取前一个页面的所有控件对象及其属性值。假设第一个页面为SendValues.aspx，在该页面中（非*.cs代码文件）添加两个控件，设置如以下代码所示。

asp:TextBox runat="server" ID="PbValue" Text="Geforce TX280"/asp:TextBox

asp:Button runat="server" ID="btn6" Text="跨页面传送方式" PostBackUrl="~/GetValues.aspx" /

以上代码中，TextBox控件的“Text”属性为“Geforce TX280”，这是所需要传送的值。而Button控件的“PostBackUrl”属性指定了GetValues.aspx页面，该页面即可接收所需传递的值。在GetValues.aspx.cs的Page_Load方法中，编写以下代码。

//PreviousPage为向当前页面传输控件的页面

if (PreviousPage != null)

{

//从PreviousPage容器中搜索“ID”为PbValue的控件，并转换为TextBox类型

TextBox tb = (TextBox)PreviousPage.FindControl("PbValue");

//如果tb不是空引用

if (tb != null)

{

//将tb的“Text”属性值给str变量

string str = tb.Text;

}

}

以上代码轻松获得了前一个页面中TextBox控件的“Text”属性值，这种方法比调用HttpServerUtility对象的Transfer方法更加快捷，并减少了处理步骤。

以上为常用的页面间传值方法，如果有特殊需要，还可以使用其他方法，例如通过数据库存储临时数据等

Q3: 看了这篇文章，你还敢说你了解volatile关键字吗？

想要理解volatile为什么能确保可见性，就要先理解Java中的内存模型是什么样的。

Java内存模型规定了 所有的变量都存储在主内存中 。 每条线程中还有自己的工作内存，线程的工作内存中保存了被该线程所使用到的变量（这些变量是从主内存中拷贝而来） 。 线程对变量的所有操作（读取，赋值）都必须在工作内存中进行。不同线程之间也无法直接访问对方工作内存中的变量，线程间变量值的传递均需要通过主内存来完成 。

基于此种内存模型，便产生了多线程编程中的数据“脏读”等问题。

举个简单的例子：在java中，执行下面这个语句：

i = 10;

执行线程必须先在自己的工作线程中对变量i所在的缓存行进行赋值操作，然后再写入主存当中。而不是直接将数值10写入主存当中。

比如同时有2个线程执行这段代码，假如初始时i的值为10，那么我们希望两个线程执行完之后i的值变为12。但是事实会是这样吗？

可能存在下面一种情况：初始时，两个线程分别读取i的值存入各自所在的工作内存当中，然后线程1进行加1操作，然后把i的最新值11写入到内存。此时线程2的工作内存当中i的值还是10，进行加1操作之后，i的值为11，然后线程2把i的值写入内存。

最终结果i的值是11，而不是12。这就是著名的缓存一致性问题。通常称这种被多个线程访问的变量为共享变量。

那么如何确保共享变量在多线程访问时能够正确输出结果呢？

在解决这个问题之前，我们要先了解并发编程的三大概念： 原子性，有序性，可见性 。

1.定义

原子性：即一个操作或者多个操作 要么全部执行并且执行的过程不会被任何因素打断，要么就都不执行。

2.实例

一个很经典的例子就是银行账户转账问题：

比如从账户A向账户B转1000元，那么必然包括2个操作：从账户A减去1000元，往账户B加上1000元。

试想一下，如果这2个操作不具备原子性，会造成什么样的后果。假如从账户A减去1000元之后，操作突然中止。这样就会导致账户A虽然减去了1000元，但是账户B没有收到这个转过来的1000元。

所以这2个操作必须要具备原子性才能保证不出现一些意外的问题。

同样地反映到并发编程中会出现什么结果呢？

举个最简单的例子，大家想一下假如为一个32位的变量赋值过程不具备原子性的话，会发生什么后果？

假若一个线程执行到这个语句时，我暂且假设为一个32位的变量赋值包括两个过程：为低16位赋值，为高16位赋值。

那么就可能发生一种情况：当将低16位数值写入之后，突然被中断，而此时又有一个线程去读取i的值，那么读取到的就是错误的数据。

3.Java中的原子性

在Java中， 对基本数据类型的变量的读取和赋值操作是原子性操作 ，即这些操作是不可被中断的，要么执行，要么不执行。

上面一句话虽然看起来简单，但是理解起来并不是那么容易。看下面一个例子i：

请分析以下哪些操作是原子性操作：

x = 10; //语句1

y = x; //语句2

x++; //语句3

x = x + 1; //语句4

咋一看，可能会说上面的4个语句中的操作都是原子性操作。其实只有语句1是原子性操作，其他三个语句都不是原子性操作。

语句1是直接将数值10赋值给x，也就是说线程执行这个语句的会直接将数值10写入到工作内存中。

语句2实际上包含2个操作，它先要去读取x的值，再将x的值写入工作内存 ，虽然读取x的值以及 将x的值写入工作内存 这2个操作都是原子性操作，但是合起来就不是原子性操作了。

同样的， x++和 x = x+1包括3个操作：读取x的值，进行加1操作，写入新的值 。

所以上面4个语句只有语句1的操作具备原子性。

也就是说， 只有简单的读取、赋值（而且必须是将数字赋值给某个变量，变量之间的相互赋值不是原子操作）才是原子操作。

从上面可以看出，Java内存模型只保证了基本读取和赋值是原子性操作， 如果要实现更大范围操作的原子性，可以通过synchronized和Lock来实现。由于synchronized和Lock能够保证任一时刻只有一个线程执行该代码块，那么自然就不存在原子性问题了，从而保证了原子性。

1.定义

可见性是指当多个线程访问同一个变量时，一个线程修改了这个变量的值，其他线程能够立即看得到修改的值。

2.实例

举个简单的例子，看下面这段代码：

//线程1执行的代码

int i = 0;

i = 10;

//线程2执行的代码

j = i;

由上面的分析可知，当线程1执行 i =10这句时，会先把i的初始值加载到工作内存中，然后赋值为10，那么在线程1的工作内存当中i的值变为10了，却没有立即写入到主存当中。

此时线程2执行 j = i，它会先去主存读取i的值并加载到线程2的工作内存当中，注意此时内存当中i的值还是0，那么就会使得j的值为0，而不是10.

这就是可见性问题，线程1对变量i修改了之后，线程2没有立即看到线程1修改的值。

3.Java中的可见性

对于可见性，Java提供了volatile关键字来保证可见性。

当一个共享变量被volatile修饰时，它会保证修改的值会立即被更新到主存，当有其他线程需要读取时，它会去内存中读取新值。

而普通的共享变量不能保证可见性， 因为普通共享变量被修改之后，什么时候被写入主存是不确定的，当其他线程去读取时，此时内存中可能还是原来的旧值，因此无法保证可见性。

另外，通过synchronized和Lock也能够保证可见性，synchronized和Lock能保证同一时刻只有一个线程获取锁然后执行同步代码，并且 在释放锁之前会将对变量的修改刷新到主存当中 。因此可以保证可见性。

1.定义

有序性：即程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。

2.实例

举个简单的例子，看下面这段代码：

int i = 0;

boolean flag = false;

i = 1; //语句1

flag = true; //语句2

上面代码定义了一个int型变量，定义了一个boolean类型变量，然后分别对两个变量进行赋值操作。从代码顺序上看，语句1是在语句2前面的，那么JVM在真正执行这段代码的时候会保证语句1一定会在语句2前面执行吗？不一定，为什么呢？这里可能会发生指令重排序（Instruction Reorder）。

下面解释一下什么是指令重排序， 一般来说，处理器为了提高程序运行效率，可能会对输入代码进行优化，它不保证程序中各个语句的执行先后顺序同代码中的顺序一致，但是它会保证程序最终执行结果和代码顺序执行的结果是一致的。

比如上面的代码中，语句1和语句2谁先执行对最终的程序结果并没有影响，那么就有可能在执行过程中，语句2先执行而语句1后执行。

但是要注意，虽然处理器会对指令进行重排序，但是它会保证程序最终结果会和代码顺序执行结果相同，那么它靠什么保证的呢？再看下面一个例子：

int a = 10; //语句1

int r = 2; //语句2

a = a + 3; //语句3

r = a*a; //语句4

这段代码有4个语句，那么可能的一个执行顺序是：

那么可不可能是这个执行顺序呢： 语句2 语句1 语句4 语句3

不可能，因为处理器在进行重排序时是会考虑指令之间的数据依赖性，如果一个指令Instruction 2必须用到Instruction 1的结果，那么处理器会保证Instruction 1会在Instruction 2之前执行。

虽然重排序不会影响单个线程内程序执行的结果，但是多线程呢？下面看一个例子：

上面代码中，由于语句1和语句2没有数据依赖性，因此可能会被重排序。假如发生了重排序，在线程1执行过程中先执行语句2，而此是线程2会以为初始化工作已经完成，那么就会跳出while循环，去执行doSomethingwithconfig(context)方法，而此时context并没有被初始化，就会导致程序出错。

从上面可以看出， 指令重排序不会影响单个线程的执行，但是会影响到线程并发执行的正确性。

也就是说， 要想并发程序正确地执行，必须要保证原子性、可见性以及有序性。只要有一个没有被保证，就有可能会导致程序运行不正确。

3.Java中的有序性

在Java内存模型中，允许编译器和处理器对指令进行重排序，但是重排序过程不会影响到单线程程序的执行，却会影响到多线程并发执行的正确性。

在Java里面，可以通过volatile关键字来保证一定的“有序性”。另外可以通过synchronized和Lock来保证有序性，很显然，synchronized和Lock保证每个时刻是有一个线程执行同步代码，相当于是让线程顺序执行同步代码，自然就保证了有序性。

另外，Java内存模型具备一些先天的“有序性”， 即不需要通过任何手段就能够得到保证的有序性，这个通常也称为 happens-before 原则。如果两个操作的执行次序无法从happens-before原则推导出来，那么它们就不能保证它们的有序性，虚拟机可以随意地对它们进行重排序。

下面就来具体介绍下happens-before原则（先行发生原则）：

①程序次序规则：一个线程内，按照代码顺序，书写在前面的操作先行发生于书写在后面的操作

②锁定规则：一个unLock操作先行发生于后面对同一个锁额lock操作

③volatile变量规则：对一个变量的写操作先行发生于后面对这个变量的读操作

④传递规则：如果操作A先行发生于操作B，而操作B又先行发生于操作C，则可以得出操作A先行发生于操作C

⑤线程启动规则：Thread对象的start()方法先行发生于此线程的每个一个动作

⑥线程中断规则：对线程interrupt()方法的调用先行发生于被中断线程的代码检测到中断事件的发生

⑦线程终结规则：线程中所有的操作都先行发生于线程的终止检测，我们可以通过Thread.join()方法结束、Thread.isAlive()的返回值手段检测到线程已经终止执行

⑧对象终结规则：一个对象的初始化完成先行发生于他的finalize()方法的开始

这8条规则中，前4条规则是比较重要的，后4条规则都是显而易见的。

下面我们来解释一下前4条规则：

对于程序次序规则来说，就是一段程序代码的执行 在单个线程中看起来是有序的 。注意，虽然这条规则中提到“书写在前面的操作先行发生于书写在后面的操作”，这个应该是程序看起来执行的顺序是按照代码顺序执行的， 但是虚拟机可能会对程序代码进行指令重排序 。虽然进行重排序，但是最终执行的结果是与程序顺序执行的结果一致的，它只会对不存在数据依赖性的指令进行重排序。因此， 在单个线程中，程序执行看起来是有序执行的 ，这一点要注意理解。事实上， 这个规则是用来保证程序在单线程中执行结果的正确性，但无法保证程序在多线程中执行的正确性。

第二条规则也比较容易理解，也就是说无论在单线程中还是多线程中， 同一个锁如果处于被锁定的状态，那么必须先对锁进行了释放操作，后面才能继续进行lock操作。

第三条规则是一条比较重要的规则。直观地解释就是， 如果一个线程先去写一个变量，然后一个线程去进行读取，那么写入操作肯定会先行发生于读操作。

第四条规则实际上就是体现happens-before原则 具备传递性 。

1.volatile保证可见性

一旦一个共享变量（类的成员变量、类的静态成员变量）被volatile修饰之后，那么就具备了两层语义：

1）保证了 不同线程对这个变量进行操作时的可见性 ，即一个线程修改了某个变量的值，这新值对其他线程来说是立即可见的。

2） 禁止进行指令重排序。

先看一段代码，假如线程1先执行，线程2后执行：

这段代码是很典型的一段代码，很多人在中断线程时可能都会采用这种标记办法。但是事实上，这段代码会完全运行正确么？即一定会将线程中断么？不一定，也许在大多数时候，这个代码能够把线程中断，但是也有可能会导致无法中断线程（虽然这个可能性很小，但是只要一旦发生这种情况就会造成死循环了）。

下面解释一下这段代码为何有可能导致无法中断线程。在前面已经解释过，每个线程在运行过程中都有自己的工作内存，那么线程1在运行的时候，会将stop变量的值拷贝一份放在自己的工作内存当中。

那么当线程2更改了stop变量的值之后，但是还没来得及写入主存当中，线程2转去做其他事情了，那么线程1由于不知道线程2对stop变量的更改，因此还会一直循环下去。

但是用volatile修饰之后就变得不一样了：

第一：使用volatile关键字会 强制将修改的值立即写入主存 ；

第二：使用volatile关键字的话，当线程2进行修改时， 会导致线程1的工作内存中缓存变量stop的缓存行无效 （反映到硬件层的话，就是CPU的L1或者L2缓存中对应的缓存行无效）；

第三：由于线程1的工作内存中缓存变量stop的缓存行无效，所以 线程1再次读取变量stop的值时会去主存读取 。

那么在线程2修改stop值时（当然这里包括2个操作，修改线程2工作内存中的值，然后将修改后的值写入内存），会使得线程1的工作内存中缓存变量stop的缓存行无效，然后线程1读取时，发现自己的缓存行无效，它会等待缓存行对应的主存地址被更新之后，然后去对应的主存读取最新的值。

那么线程1读取到的就是最新的正确的值。

2.volatile不能确保原子性

下面看一个例子：

大家想一下这段程序的输出结果是多少？也许有些朋友认为是10000。但是事实上运行它会发现每次运行结果都不一致，都是一个小于10000的数字。

可能有的朋友就会有疑问，不对啊，上面是对变量inc进行自增操作，由于volatile保证了可见性，那么在每个线程中对inc自增完之后，在其他线程中都能看到修改后的值啊，所以有10个线程分别进行了1000次操作，那么最终inc的值应该是1000*10=10000。

这里面就有一个误区了， volatile关键字能保证可见性没有错，但是上面的程序错在没能保证原子性。 可见性只能保证每次读取的是最新的值，但是volatile没办法保证对变量的操作的原子性。

在前面已经提到过， 自增操作是不具备原子性的，它包括读取变量的原始值、进行加1操作、写入工作内存 。那么就是说自增操作的三个子操作可能会分割开执行，就有可能导致下面这种情况出现：

假如某个时刻变量inc的值为10，

线程1对变量进行自增操作，线程1先读取了变量inc的原始值，然后线程1被阻塞了 ；

然后线程2对变量进行自增操作，线程2也去读取变量inc的原始值， 由于线程1只是对变量inc进行读取操作，而没有对变量进行修改操作，所以不会导致线程2的工作内存中缓存变量inc的缓存行无效，也不会导致主存中的值刷新， 所以线程2会直接去主存读取inc的值，发现inc的值时10，然后进行加1操作，并把11写入工作内存，最后写入主存。

然后线程1接着进行加1操作，由于已经读取了inc的值，注意此时在线程1的工作内存中inc的值仍然为10，所以线程1对inc进行加1操作后inc的值为11，然后将11写入工作内存，最后写入主存。

那么两个线程分别进行了一次自增操作后，inc只增加了1。

根源就在这里，自增操作不是原子性操作，而且volatile也无法保证对变量的任何操作都是原子性的。

解决方案：可以通过synchronized或lock，进行加锁，来保证操作的原子性。也可以通过AtomicInteger。

在java 1.5的java.util.concurrent.atomic包下提供了一些 原子操作类 ，即对基本数据类型的 自增（加1操作），自减（减1操作）、以及加法操作（加一个数），减法操作（减一个数）进行了封装，保证这些操作是原子性操作。 atomic是利用CAS来实现原子性操作的（Compare And Swap） ，CAS实际上是 利用处理器提供的CMPXCHG指令实现的，而处理器执行CMPXCHG指令是一个原子性操作。

3.volatile保证有序性

在前面提到volatile关键字能禁止指令重排序，所以volatile能在一定程度上保证有序性。

volatile关键字禁止指令重排序有两层意思：

1）当程序执行到volatile变量的读操作或者写操作时， 在其前面的操作的更改肯定全部已经进行，且结果已经对后面的操作可见；在其后面的操作肯定还没有进行 ；

2）在进行指令优化时， 不能将在对volatile变量的读操作或者写操作的语句放在其后面执行，也不能把volatile变量后面的语句放到其前面执行。

可能上面说的比较绕，举个简单的例子：

由于 flag变量为volatile变量 ，那么在进行指令重排序的过程的时候， 不会将语句3放到语句1、语句2前面，也不会讲语句3放到语句4、语句5后面。但是要注意语句1和语句2的顺序、语句4和语句5的顺序是不作任何保证的。

并且volatile关键字能保证， 执行到语句3时，语句1和语句2必定是执行完毕了的，且语句1和语句2的执行结果对语句3、语句4、语句5是可见的。

那么我们回到前面举的一个例子：

//线程1:

context = loadContext(); //语句1

inited = true; //语句2

//线程2:

while(!inited ){

sleep()

}

doSomethingwithconfig(context);

前面举这个例子的时候，提到有可能语句2会在语句1之前执行，那么久可能导致context还没被初始化，而线程2中就使用未初始化的context去进行操作，导致程序出错。

这里如果用volatile关键字对inited变量进行修饰，就不会出现这种问题了， 因为当执行到语句2时，必定能保证context已经初始化完毕。

1.可见性

处理器为了提高处理速度，不直接和内存进行通讯，而是将系统内存的数据独到内部缓存后再进行操作，但操作完后不知什么时候会写到内存。

2.有序性

Lock前缀指令实际上相当于一个内存屏障（也成内存栅栏），它确保 指令重排序时不会把其后面的指令排到内存屏障之前的位置，也不会把前面的指令排到内存屏障的后面； 即在执行到内存屏障这句指令时，在它前面的操作已经全部完成。

synchronized关键字是防止多个线程同时执行一段代码，那么就会很影响程序执行效率，而volatile关键字在某些情况下性能要优于synchronized，但是要注意volatile关键字是无法替代synchronized关键字的，因为volatile关键字无法保证操作的原子性。通常来说，使用volatile必须具备以下2个条件：

1）对变量的写操作不依赖于当前值

2）该变量没有包含在具有其他变量的不变式中

下面列举几个Java中使用volatile的几个场景。

①.状态标记量

volatile boolean flag = false;

//线程1

while(!flag){

doSomething();

}

//线程2

public void setFlag() {

flag = true;

}

根据状态标记，终止线程。

②.单例模式中的double check

为什么要使用volatile 修饰instance？

主要在于instance = new Singleton()这句，这并非是一个原子操作，事实上在 JVM 中这句话大概做了下面 3 件事情:

但是在 JVM 的即时编译器中存在指令重排序的优化。也就是说上面的第二步和第三步的顺序是不能保证的，最终的执行顺序可能是 1-2-3 也可能是 1-3-2。如果是后者，则在 3 执行完毕、2 未执行之前，被线程二抢占了，这时 instance 已经是非 null 了（但却没有初始化），所以线程二会直接返回 instance，然后使用，然后顺理成章地报错。

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Q4: 为什么除了Flutter之外，我们还需要另一个跨平台开发框架？

不久前，谷歌正式推出 Jetpack Compose 1.0 版本。近日，JetBrains 在此基础上发布了 Compose Multiplatform Alpha 版本，旨在将 Compose 扩展到桌面和 Web 端。

Compose Multiplatform 由 Compose for Desktop 和 Compose for Web 组成，通过 Kotlin Multiplatform 支持许多不同的平台。其中，Compose Desktop 采用 Google 的 Skia 图形库，来实现在 Windows、macOS 和 Linux 上的 UI 绘制，借此在所有支持的操作系统中提供统一的体验，类似于 Flutter 的做法。

根据 Kotlin 团队的说法，相比起 Electron 框架，Compose Multiplatform 在内存消耗、安装大小和 UI 渲染性能等方面将有更明显的优势。随着 Alpha 版本的发布，Compose Multiplatform 还收获了新的 Android Studio 插件，包括对在 IDE 中显示组件预览的支持以及许多附加功能。

我们希望通过本文帮助大家进一步了解 Compose 的跨平台能力，以及 JetBrains 将 Compose 从 Android 扩展到这些其他平台背后的主要驱动力是什么。

基于 Jetpack Compose 1.0

由谷歌打造的 Jetpack Compose 是一款用于在 Android 应用程序之内构建用户界面的官方框架，上周刚刚发布 1.0 版本。与此同时，Android Studio 代号“极狐”的首个稳定版 2020.3.1 也正式亮相。

尽管才刚迎来 1.0，但谷歌表示“目前 Play Store 中已经有超过 2000 款应用程序在使用 Compose——更重要的是，就连 Play Store 这款应用本身也在使用 Compose。”谷歌方面还表示，“我们一直在与一些顶级应用的开发人员进行合作，他们的反馈和支持帮助我们使 1.0 版本更加强大。”

Jetpack Compose for Android 迎来 1.0 版本

Compose 基于 Kotlin 开发，而 Kotlin 与 Android Studio（即官方指定的 Android IDE）均来自开发工具厂商 JetBrains。虽然 Jetpack Compose 专为 Android 打造（与谷歌的 Flutter 框架不同）， 但 JetBrains 公司坚信 Compose 完全能够获得跨平台能力 。

Compose for Desktop: 这只是开始

Compose Multiplatform 可以说是该框架面向 MacOS、Linux、Windows 以及 Web 开设的一个端口，目前刚刚发布 1.0 Alpha 版本。虽然尚处于早期开发阶段，但 JetBrains 表示，其已经“为开发人员带来能够基本安全使用的稳定 API”。

TheRegister 就此事询问了 JetBrains 公司 Compose 项目负责人 Nikolay Igotti，希望了解为什么该公司在拥有了已经广泛应用于 IntelliJ IDEA IDE 及多种丰富变体的桌面应用程序跨平台 Java 框架之外，还要费力开发 Compose for Desktop。Igotti 的回答是，“旧有 Java 框架基本上就是修改版的 Swing。Swing 属于默认 JDK UI 框架，Swing 和 AWT（Abstract Windows Toolkit，抽象窗口工具包）。Compose 则完全是另一码事，当然我们也在设计中考虑到了互操作性需求……Swing 这套框架太陈旧了，最早出现在上世纪九十年代末。多年来人们对于 UI 的设计思路已经天翻地覆，Swing 显然满足不了要求了。”

JetBrains IDE 中的 Compose for Desktop 项目

Compose 与 Swing 有一个比较大的共同点：与其他使用本机控件的跨平台框架，比如例如 Java 的 SWT（Standard Widget Toolkit）以及微软的 Xamarin 有所不同，它们选择自主绘制控件。Compose 使用的 Skia 开源图形库，也在谷歌 Chrome、Flutter 及其他众多框架当中得到广泛应用。那这是否意味着 Compose 应用程序将没有自己的原生外观？对此，Igotti 的回应是，“这取决于开发人员的选择，取决于他们如何为应用程序设置主题。在这方面，Compose 的情况与 Flutter 等其他框架没什么区别。”

那 Compose for Desktop 应用程序是否依赖于 JVM（Java Virtual Machine）运行？Igotti 表示，“我们也知道，JVM 应用程序的发布情况可能比较棘手。因此我们提供自己的 Gradle 插件，其使用 jpackage 与 Jlink 以 JVM 应用程序为基础制作原生应用程序。Mac 的.dmg、Windows 的 MSI、Linux 的 deb 包等均可实现，大家用不着担心 JVM。”

也就是说，开发成果将会是一款被精心包裹起来的 JVM 应用程序。JetBrains 还有一款用于解决这个问题的 Kotlin/Native 编译器，“预计将在未来发布，或者专门用于桌面开发。”

对应用程序的另一种思考方式

那 Web 应用程序方面呢？Igotti 回应称，“我们使用 Kotlin/JS 编译器。”Compose 的 Web 版本不如桌面版先进，说明文档中也警告称“API 尚未最终确定，预计会发生重大变化。”此外，虽然 Web 版本确实使用 Compose 模型，但 API 却完全不同，而且会使用 HTML 与 CSS。所以，Web 版与 Compose for Desktop 之间能够共享的代码应该比较少。

据 Igotti 介绍，“Compose 代表着一种不同的应用程序思考方式。状态即 UI 的真实来源，而 UI 本身是无状态的，其表达永远由状态计算得出。在这方面，Compose for Web 采用一组相同的原语，完全相同的状态管理思路。但是对于具体的小部件集合与排列方式，Web 版与桌面版之间确实无法互通。”

说到这里，为什么要把 Compose for Android 扩展到多种其他平台之上？“Compose 的目标受众主要分为三类。首先是使用 Kotlin 与 Compose 的 Android 开发人员，他们希望把自己的开发成果交付至其他平台；其二是纯 Kotlin 开发人员，他们希望以‘一次编写、随处运行’的方式开发新的应用程序；第三则是那些不太熟悉 Kotlin 或者 Compose，但又希望开发出精美 UI 的用户，我们希望能为他们提供实现目标的工具。”

Igotti 并没有给出具体的发布日期，但表示自己希望 Beta 版能在今年秋天发布，“我们也希望能在今年之内推出 1.0 版本。”项目本身是完全开源的，“二十一世纪了，框架在大多数人们心目中就不应该收费。我们只是想开发一款长期缺失的软件”，补足 JetBrains 当前商业模式中的工具链。

那么，JetBrains 会在自己的其他工具中使用 Compose 吗？事实上，他们的 JetBrains Toolbox（用于管理已安装的 IDE）已经在使用 Compose，但 Igotti 表示短时间内 Compose 还无法取代 IntelliJ IDEA 等现有框架。“编辑器是其中最复杂也最重要的组件，经历了 20 年的发展演进，我们几乎不可能在中途进行重写了。无论是 JetBrains 还是我个人，都不打算强迫每个人都转而使用 Compose。我们的目标是为原有框架选项满足不了的用户提供新的解决方案。”

写在最后

那么，为什么除了 Flutter 之外，我们还需要另一个跨平台框架？虽然谷歌的 Flutter 最开始主要面向移动设备，但现在也开始向桌面及 iOS 进军，甚至比 Compose 还抢先了一步。不过，根据 StackOverflow 的最新调查， Flutter 使用的语言为 Dart；尽管 Dart 语言的人气正在增长（正是受到 Flutter 的推动），但仍然无法与 Kotlin 相提并论。

Compose 代表着一种独特的 UI 构建方法，也许最期待 Compose 跨平台功能的受众，正是那些曾在 Android 上使用过它、又特别喜欢这种 UI 构建体验的开发者。

想要进一步了解 Compose，国内 Android 开发者可访问以下链接查看中文手册：

延伸阅读：

Q5: 编程时选用的程序设计语言，对软件的开发与维护的影响?

【CSDN 编者按】“如果我们把人类文明想象成汽车的话，那么软件开发行业就相当于汽车的引擎，编程语言就像引擎的燃料。”作为一名开发者，需跟随技术潮流的发展来学习新技术。2020年，你有计划新学一门编程语言吗？

本文作者从一名架构师的角度，详细分析了7种现代编程语言的优点与功能，你对哪门语言最感兴趣呢？

作者 | Md Kamaruzzaman，软件架构师

译者 | 弯月，责编 | 伍杏玲

封图| CSDN 下载于视觉中国

出品 | CSDN（ID：CSDNnews）

以下为译文：

如果我们把人类文明想象成汽车的话，那么软件开发行业就相当于汽车的引擎，而编程语言就像引擎的燃料。作为一名开发者，今年你应该学习哪种编程语言呢？

学习一种新的编程语言无疑是时间、精力和智力上的巨大投资， 但是学习一种新的编程语言可以提升你的软件开发技术力，促进你的职业发展。

在这里，我将献上一份现代编程语言的列表，这些语言不仅有助于提高你的生产力，而且还可以促进你的职业发展，并让你成长为更优秀的开发人员。这份列表还涵盖了非常广泛的领域：系统编程、应用程序开发、Web开发、科学计算等。

什么是现代编程语言？

“现代编程语言”这个说法本身就很含糊。许多人认为Python和JavaScript等语言是现代编程语言，还认为Java是一种古老的编程语言。实际上，这几种语言大约在同一时间出现：1995年。

大多数主流编程语言是上个世纪开发的：七十年代（如C）、八十年代（如C ++）、九十年代（如Java、Python、JavaScript）。这些语言在设计上并没有考虑现代软件开发生态系统：多核CPU、GPU、快速的互联网、移动设备、容器和云等。尽管许多语言中的许多功能都已进行一些改进，如并发等，而且在不断调整自己以适应时代，但它们依然保留了向后兼容性，无法抛弃那些过时的旧功能。

在这方面，Python就做得很好（某种意义上也未必是好事），Python 2和Python 3两者之间有明确的分界线。很多语言常常会为解决同一个问题提供十余种的方法，同时又没有顾及到开发人员的感受。根据StackOverflow的开发人员调查，大多数旧时的主流编程语言在“最可怕的语言”排名都名列前茅：

如果非要在新旧编程语言之间划个界限的话，那么应该是2007年6月29日，也就是第一台iPhone发行的时候。在这之后，编程语言界发生了很大变化。因此，在本文的列表中，我只考虑2007年以后的编程语言。

为什么要学习新语言？

首先，现代编程语言充分利用现代计算机硬件（多核CPU、GPU、TPU）、移动设备、大量数据、高速互联网、容器和云的优势。大多数现代编程语言会关注开发人员的体验，比如：

简洁明了的代码（减少样板代码）

内置的并发支持

空指针安全

类型推断

简洁的功能集

降低学习难度

融合所有编程范例的最佳功能

本文列表的许多编程语言都带有革命性地变化，并将永久地改变软件行业。一些已成为主流编程语言，还有一些则有望取得突破。因此选择这些语言作为第二种编程语言是明智的做法。

Rust

一直以来，系统编程语言环境主要由靠近硬件的语言（如C、C ++等）主导。尽管它们可以完全控制程序和硬件，但是它们缺乏内存安全性。即使它们支持并发，使用C/C ++编写并发程序也很困难，因为没有并发安全性。还有一些流行的编程语言是解释性语言，例如Java、Python、Haskell。这些语言具备安全性，但需要庞大的运行时或虚拟机。由于它们的运行时间长，因此Java等语言不适合于系统编程。

许多人曾尝试将C/C ++的功能与Java、Haskell的安全性相结合。然而，Rust才是第一个成功实现了这一点的编程语言。

Graydon Hoare在业余项目中开发出了Rust，他的灵感来自研究编程语言Cyclone。Rust是开源的，由Mozilla与许多其他公司和社区一起领导这门语言的开发。Rust于2015年首次发布，并很快引起了社区的关注。

主要特征：

通过所有权和借用概念提供内存安全和并发安全。

内存安全和并发安全在编译时确保，即如果程序代码可以编译，那么内存既安全又没有数据竞争。这是Rust最吸引人的功能。

它还提供了Haskell中元编程的表现力。凭借不可变的数据结构和功能编程功能，Rust提供了功能并发和数据并发。

Rust的速度非常快，纯Rust的性能甚至优于纯C。

在没有运行时的情况下，Rust可以完全控制现代硬件（TPU、GPU、多核CPU）。

Rust具有LLVM支持。因此，Rust提供一流的与WebAssembly的互操作性，而且Web代码也非常快。

流行度：

自2015年首次亮相以来，Rust已被开发人员广泛接受，并在StackOverflow开发人员调查中连续四年（2016、2017、2018、2019）被评选为最受欢迎的语言：

根据GitHub Octoverse的调查，Rust是运行速度第二快的语言，仅次于Dart：

此外，根据编程语言流行度排名网站PyPl的数据，Rust排名第18位，并呈上升趋势：

对比Rust提供的功能集，我们就会明白为什么微软、亚马逊、Google等科技巨头相继宣布投资Rust作为一种长期的系统编程语言。

根据Google统计的趋势，在过去的5年中，Rust的热度每年都在增加。

主要用途：

系统编程

Serverless 计算

商业应用

主要竞争对手：

C

C++

Go

Swift

Go

在本世纪初，Google面临两个扩展问题：开发扩展和应用程序扩展。开发扩展问题指的是他们不能仅通过投入开发人员的方式来添加更多功能。应用程序扩展问题则指他们无法开发出一款能够扩展到Google级别的计算机集群的应用程序。

所以在2007年左右，Google创建了一种新的编程语言，用于解决这两个扩展问题。两位才华横溢的Google软件工程师Rob Pike（UTF-8）和Ken Thompson（UNIX OS）创建了一种新语言。

2012年，Google正式发布了第一版的Go编程语言。Go是一种系统编程语言，但与Rust不同，它还具有Runtime和垃圾收集器（几兆字节）。但是与Java或Python不同，这个Runtime包含了生成的代码。最后，Go生成了一个本地的二进制代码，可以在没有附加依赖项或运行时的情况下在计算机中运行。

主要特征：

Go具有一流的并发支持。Go不通过线程和锁提供“共享内存”并发性，因为编程难度太大。相反，它提供了基于CSP的消息传递并发性（基于Tony Hoare的论文）。Go使用“ Goroutine”（轻量级绿色线程）和“ Channel”进行消息传递。

Go最大的杀手级功能是：简单，它是最简单的系统编程语言。新手软件开发人员只需几天就可以编写高效的代码，就像Python一样。有些大规模的云原生项目（如Kubernetes、Docker）都是用Go编写的。

Go还内置了垃圾收集器，这意味着开发人员无需担心C/C++中的内存管理问题。

Google投入了大量资金打造Go。因此Go拥有大量的工具支持。新手Go开发人员拥有大量的工具生态系统。

一般，开发人员80%的时间都花在了维护现有代码上，用于编写新代码的时间只占20%。由于其简单性，Go在语言维护方面表现出色。如今，Go在业务应用程序中大量使用。

流行度：

Go一问世就受到了软件开发社区热烈的欢迎。2009年-2018年，Go一直在TIOBE编程语言排行榜上徘徊。Go的成功为Rust等新一代编程语言铺平了道路。

如今，Go已是主流编程语言。最近，Go团队宣布了有关“Go 2”的消息，这门编程语言的发展会更加稳固。

几乎在所有的流行编程语言排行榜中，Go的排名都很高，已超过许多现有的语言。自2019年12月以来，在TIOBE指数排名中，Go名列第15位：

根据StackOverFlow的调查，十大最受喜爱的编程语言中，Go也位列其中：

此外，根据GitHub的数据，Go也是十大发展最迅速的语言之一：

Google趋势显示，在过去的5年中，Go的热度每年都在增加。

主要用途：

系统编程

Serverless 计算

商业应用

云原生开发

主要竞争对手：

C

C++

Rust

Python

Java

Kotlin

Java 是企业软件开发领域无可争议的王者。近年来，Java受到了一些负面评论：过于冗长，大量样板代码，容易出现意外的复杂性。但是，关于Java虚拟机（JVM）的争论却很少。JVM是软件工程的杰作，经过了时间的考验，提供了硬核的runtime。

多年来，Scala等JVM语言一直在努力克服Java的缺点，想成为更好的Java，但他们都失败了。最终，这场提升Java的探索以Kotlin的诞生结束。Jet Brains（流行的IDE IntelliJ背后的公司）开发了Kotlin，它可以在JVM上运行，克服了Java的很多缺点，提供许多现代功能。

与Scala不同的是，Kotlin比Java更简单，还可在JVM中提供与Go或Python开发人员同等的生产力。

Google宣布Kotlin是一流的Android应用开发语言，因此Kotlin在社区中的接受度得到了大幅提高。自2017年以来，同样受欢迎的Java Enterprise框架Spring也开始支持Kotlin。我曾尝试结合Kotlin与Reactive Spring使用，体验非常棒。

主要特征：

Kotlin的主要卖点在于其语言设计。我总是将Kotlin视为JVM上的Go/Python，因为它简洁明了的代码。因此，Kotlin的生产力很高。

与许多其他现代语言一样，Kotlin提供了Null指针、安全性、类型推断等功能。

由于Kotlin也运行在JVM中，因此现有Java库庞大的生态系统都可供使用。

Kotlin是一流的Android应用开发语言，并且已经超过Java，成为开发Android应用的首选。

Kotlin得到了JetBrains和Open Source的支持，因此具有出色的工具支持。

Kotlin有两个有趣的项目：Kotlin Native（将Kotlin编译为原生代码）和kotlin.js（Kotlin到JavaScript）。如果成功，则可以在JVM外部使用Kotlin。

Kotlin还提供了一种简单的方式来编写DSL（域特定语言）。

流行度：

自2015年首次发布以来，Kotlin的知名度不断飙升。根据Stack Overflow，Kotlin是2019年第四大最受欢迎的编程语言：

Kotlin还是增长最快的编程语言之一，排名第四：

在流行编程语言排名网站PyPl的排名中，Kotlin名列第十二名，并具有较高的上升趋势：

自从Google宣布Kotlin是一流的Android应用开发语言以来，Kotlin的流行趋势出现了大幅上涨，如下所示：

主要用途：

企业应用程序

主要竞争对手：

TypeScript

JavaScript是一门优秀的编程语言，在2015年之前，JavaScript有很多缺点。著名的软件工程师Douglas Crockford写了一本书名为《JavaScript: The Good Parts》，暗示了JavaScript有很糟的部分。无模块化，还有“回调地狱”，因此开发人员都不喜欢维护特别大的JavaScript项目。

Google甚至还开发了一个平台，可将Java代码反编译为JavaScript代码（GWT）。许多公司和个人都曾尝试开发更好的JavaScript，例如CoffeeScript、Flow、ClojureScript。最终，微软的TypeScript取得了成功。

微软的一队工程师在著名的Anders Hejlsberg的带领下，创建了JavaScript的静态类型、模块化超集——TypeScript。

TypeScript可以编译为JavaScript。于2014年首次发布后，TypeScript很快引起了社区的关注。Google当时还计划开发JavaScript的静态类型超集。Google对TypeScript青睐有加，以至于他们没有开发新的语言，而是选择与微软合作改进TypeScript。

Google选择TypeScript作为其SPA框架Angular 2+的主要编程语言。此外，流行的SPA框架React也提供对TypeScript的支持。另一个流行的JavaScript框架Vue.js也宣布将使用TypeScript开发新的Vue.js 3：

另外，node.js的创建者Ryan Dahl已决定使用TypeScript来开发安全的Node.js替代品Deno。

主要特征：

流行度：

开发人员喜欢TypeScript的优雅语言设计。在StackOverFlow最受欢迎的语言类别的调查中，TypeScript与Python并列第二名：

根据GitHub的排名，TypeScript是增长最快的编程语言之一，排名第五：

从GitHub的贡献度来看，TypeScript排名第七，打进了前十：

Google的趋势表明，在过去的几年中，TypeScript的热度越来越高：

主要用途：

主要竞争对手：

Swift

当初乔布斯拒绝在iOS中支持Java（和JVM），他认为Java不再是主流编程语言。如今我们发现乔布斯当初的估计是错的，虽然iOS仍然不支持Java。苹果选择了Objective-C作为iOS中的首选编程语言。Objective-C是一门很难掌握的语言，它不支持现代编程语言所要求的高生产力。

后来，苹果的Chris Lattner和其他人开发了一种多范例、通用的、编译编程语言——Swift，来替代Objective-C。Swift的第一个稳定版本于2014年发布。Swift还支持LLVM编译器工具链（也由Chris Lattner开发）。Swift与Objective-C代码库具有出色的互操作性，并且已确立为iOS应用开发中的主要编程语言。

主要特征：

流行度：

开发人员对Swift的喜爱不亚于许多其他现代编程语言。根据StackOverflow的调查，Swift在最受欢迎的编程语言中排名第六：

2019年，在TIOBE的编程语言排名中，Swift的排名上升到了第10名。鉴于这种编程语言只有5年的历史，可以说是成绩斐然：

Google的趋势表明，在过去的几年中，Swift的热度出现了激增：

主要用途：

主要竞争对手：

Dart

Dart是Google出品的第二大编程语言。Google是Web和Android领域的巨头，因此Google在Web和应用领域开发自己的编程语言也不足为奇。在丹麦软件工程师Lars Bak（领导Chrome的 JavaScript V8引擎开发）的带领下，Google于2013年发布了Dart。

Dart是一种通用编程语言，支持“强类型”和“面向对象”编程。Dart也可以转编译为JavaScript，凡是JavaScript可以运行的任何地方（例如Web、移动、服务器）几乎都可以运行 Dart。

主要特征：

流行度：

根据GitHub Octoverse数据显示，Dart是2019年增长最快的编程语言，去年它的流行度增长了五倍：

根据TIOBE指数显示，Dart排名第23，仅用了4年时间就超过了很多其他的现代编程语言：

根据StackOverflow的调查，Dart在最受欢迎的编程语言中排名第12：

受Flutter的影响，Google的趋势表明，在过去的两年中，Dart的热度急剧上升：

主要用途：

主要竞争对手：

Julia

本文提及的大多数编程语言都是由大型公司开发的，但Julia是个例外。科技计算领域通常都会使用动态语言，例如Python、Matlab。虽然这些语言提供易于使用的语法，但不适用于大规模的科技计算。他们需要使用C/C ++库执行CPU密集型任务，因此这就产生了著名的“两种语言”的问题，因为他们需要粘合代码来绑定两种语言。由于编写的代码需要在两种语言之间来回切换，因此总是会损失部分性能。

为了解决这个问题，麻省理工学院的一队研究人员计划从头开始创建一种新的语言，这种语言既可以利用现代硬件的优势，而且还结合其他语言的优势。于是，Julia诞生了。

Julia是一种动态的高级编程语言，提供一流的并发、并行和分布式计算支持。Julia的第一个稳定版本于2018年发布，并很快受到社区和行业的关注。Julia可用于科学计算、人工智能和许多其他领域，而且还可以解决“两种语言”的问题。

主要特征：

流行度：

Julia在许多领域主要与Python竞争。由于Python是最流行的编程语言之一，因此Julia想晋升主流还需要几年的时间。

虽然Julia非常新（只有一岁），但仍在TIOBE指数中排到第43名：

Google趋势显示，在过去的一年中，Julia的热度在稳步增长：

但是考虑到Julia的功能集，以及NSF、DARPA、NASA、因特尔等公司的推动，相信Julia取得突破的进展只是时间的问题。

主要用途：

主要竞争对手：

原文链接：

本文为 CSDN 翻译，转载请注明来源出处。

【End】

Python

Matlab

科学计算

高性能计算

数据科学

可视化

与Rust一样，Julia的主要特征在于语言的设计。这种语言在不牺牲性能的情况下，将高性能和科学计算中现有编程语言的一些功能结合在一起。就目前的情况来看，Julia出色地完成了这项任务。

Julia是一种动态编程语言，支持类型系统但类型不是必须的。因此，Julia这种编程语言很容易学习，生产力很高。

Julia的核心是多调度编程范例。

Julia内部支持并发、并行和分布式计算。

Julia为I/O密集型任务提供异步I/O。

Julia的运行速度非常快，可用于需要数百万个线程的科学计算。

JavaScript

TypeScript

应用开发

UI开发

与Go一样，Dart也非常注重开发人员的工作效率。由于Dart简洁的语法，以及高效的生产力，受到开发人员的喜爱。

Dart还提供“强类型”和“面向对象”编程。

Dart是少数同时支持JIT编译（运行时编译）和AOT编译（创建时编译）的编程语言之一。因此，Dart可以针对JavaScript运行时（V8引擎），并且Dart可以编译为快速的原生代码（AOT编译）。

跨平台原生应用程序开发平台Flutter选择了Dart作为开发iOS和Android应用的编程语言。从那以后，Dart的流行度越来越高。

与Goog的Go编程语言一样，Dart也具有出色的工具支持和庞大的Flutter生态系统。Flutter的日益普及也会推动Dart的采用率升高。

Objective-C

Rust

Go

iOS应用开发

系统编程

客户端开发（通过WebAssembly）

Swift的杀手级功能之一是其语言设计。语言本身很简单，语法简洁，比Objective-C更高效。

Swift还提供了现代程序语言的功能：null安全。此外，它还提供了语法糖来避免“厄运金字塔”。

作为一种编译语言，Swift和C++一样快。

Swift支持LLVM编译器工具链。因此，我们可以在服务器端编程，甚至浏览器编程（使用WebAssembly）中使用Swift。

Swift提供了自动引用计数（ARC）支持，可抑制内存管理的不善。

JavaScript

Dart

Web UI开发

服务器端开发

与Go或Kotlin同样，TypeScript的主要特征也是语言设计。TypeScript凭借其简洁明快的代码，成为了目前最优雅的编程语言之一。就开发人员的生产力而言，它与JVM或Go/Python上的Kotlin并驾齐驱。TypeScript是生产力最高的JavaScript超集。

TypeScript是JavaScript的强类型超集，特别适合大型项目，而且可以称为“可扩展的JavaScript”。

单页应用程序框架的“三巨头”（Angular、React、Vue.js）为TypeScript提供了出色的支持。在Angular中，TypeScript是首选的编程语言。在React和Vue.js中，TypeScript越来越受欢迎。

最大的两家技术巨头：微软和Google正在合作开发由活跃的开源社区支持的TypeScript。因此，TypeScript拥有最好的工具支持。

由于TypeScript是JavaScript的超集，因此凡是可以运行JavaScript的任何地方都可以运行TypeScript，包括浏览器、服务器、移动设备、物联网设备和云。

Java

Scala

Python

Go