【悦读】松本行弘眼里的代码未来

代码的未来，松本行弘在2013年所著，该书对云计算、大数据时代下的各种编程语言以及相关技术进行了剖析，并对编程语言的未来发展趋势做出预测。

以下是我阅读这本书的笔记摘抄，这本书能提高程序员的素养。

第一章

对摩尔定路的局限的思考

在不远的将来，会出现一些因素，对摩尔定律的继续生效构成障碍

1. 最近的LSI（大规模集成电路）的宽度已经缩小到只有数十纳米，只能排列几个原子，这样在原子尺度上来制造电路是相当困难的
2. LSI中的电路是采用一种印刷技术印上去的，光的波长成了问题，如果图像的尺寸比光的波长还小，就无法清晰地转印。可见光的波长范围约为400-800nm，因此最近45nm制造的LSI是无法用可见光制造的，而是使用X光代替
3. 在这种原子尺寸的电路中，保持绝缘也是相当困难的。电流通过了原本不该通过的地方，这种漏电流还会引发发热，LSI越来约精密，其密度也越来越高，热密度也随之提高，如果没有充分的散热措施，连LSI本身都会溶化

漏电流和热密度等问题，CPU的性能提高遇到了瓶颈。多CPU化，内存容量增大，SSD硬盘会成为主流，真正的并发编程也会成为主流

算命先生预言的原理

1.2节

巴纳姆效应（福勒效应）
每个人都会很容易相信一个笼统的、一般性的人格描述特别适合他。即使这种描述十分空洞，仍然认为反映了自己的人格面貌，哪怕自己根本不是这种人

冷读术（cold reading）：通过观察对方的言行举止中的一些细微之处来进行揣测，了解到他人的心理活动。像福尔摩斯对他的委托人所运用的那种技巧差不多。

热读术（hot reading）：通过事先对对方进行详细的调查，藉时机说出对方的情况，此时就会显得神奇无比。

IT未来之预测

未来应该是位于过去到现在这个方向的延长线上

从价格看未来

1. 普通人所能拥有的计算机性能将比现在大大提高
2. 现在还没使用计算机的地方，以后都会安装上计算机

从性能看未来

看看现在的超级计算机，再过20年，就是现在的一般般的配置了，比如数万CPU，数十万核心配置会成为普遍

基于这样的环境，编程又回编程什么样子呢？为了充分利用这么多的CPU，软件开发又会如何进化呢？未来的编程语言应该在如何利用CPU资源这个方面进行争夺，并行处理的功能。

从容量看未来

在不久的将来，由超高速低容量的核心内置缓存，高速但断电会丢失数据的主内存（RAM），以及低速但可永久保存数据的外部存储器（HDD）所构成的结构将会消失，取而代之的可能将是由大规模的缓存，以及高速且能永久保存数据的内存所构成的新层次结构。相应的依赖过去存储结构的数据库系统将产生大规模的结构改革。

从带宽看未来

1G bit／s的上网服务已面向某些国家的家庭推出了

在性能和带宽寻求平衡的过程中，网络彼此两端的系统构成也会像钟摆一样摇格不停，随着每次钟摆的来回，系统的规模，拓展性和自由度都能够得到提高。

第二章 编程语言的世界

世界上第一位程序员实际上是一位女性

机器语言就是一串数字，将计算机的步骤从指令表中查出对应的机器语言编码，再人工写成数列。（机器语言和CPU执行之间至少还有一层：指通过指令表找到并输入对应的机器语言，机器就能执行一条条指令，指令让机器产生计算和处理）

查表这种工作本来应该是计算机最擅长的，人们用更加容易记忆的指令（助记符）来代替数值，并开发了一种能够自动生成机器的语言程序，这就是汇编器。汇编器用来解释汇编语言的程序，汇编语言中所使用的助记符和计算机指令是一一对应的关系。

也就是说汇编语言是由编程者自己的需要发明出来的

编程语言的进化进程看，一个显著的关键词就是“抽象化”。随着抽象化的不断深入，程序员即便不去关心内部的详细情况，也可以编写出程序。人类一次所能掌握的概念的数量，有说法称，大部分人一次只能驾驭5到9个左右的概念。抽象化程序高的编程语言不必描述详细过程，从而可以用简短的代码达到目的。

我的思考：

语言的发展：机器语言－－》汇编语言－－－》高级语言（比如Java，Python），现在几乎程序员都处在使用高级语言上；高级语言经过编译器执行编译处理转化成汇编语言，再经过汇编器和链接器进行汇编和链接处理转化成机器语言，被计算机执行。而现在，编译器和汇编器和链接器都已经很成熟了，程序员在高级语言阶段写代码就可以了

一方面，汇编语言虽然速度快，但是在工业化领域，一个系统用汇编语言，代码量将是极为庞大的，我推测有百万行的代码了。而高级语言，可能只有不到一万行。另一方面，编译器和汇编器非常完善了，引入了很多机制，保证最好的还原。同时，在现在CPU 达到2GB的能力下，高级语言编写的代码带来的损耗完全可以被忽略

未来编程语言

格雷厄姆主张，100年后的编程语言的进化主线应该是以最少量公理为基础的“拥有最小最简洁核心的语言”，在现有编程语言中，最具有这一特征的莫过于他最喜欢的Lisp了，Lisp是100年后编程语言的进化方向。

松本行弘认为，编程语言的进化动机，不是工具和语言本身的简化，而是将通过这些工具和语言所得到的结果更简洁地表达出来。抽象化的趋势会一直持续下去

100年后的编程语言有这三种可能：

1. 可能性1：变化不大
2. 可能性2: 使用编程语言来编程这个行为本身不存在了，通过人机对话等方式
3. 可能性3: 发明了更高抽象度的编程语言。是比现在更加强调what，而对如何解决问题的how部分的细节，则不需要人们去过问。

20年后的编程语言：

编程语言本身不会发生多大的变化，实际上现在使用的很多语言，在20年前就已经存在了。

20年后的语言，应该是在分布处理和并行处理功能上进行强化，使得开发者不需要特别心思就能使用这些功能。

线程，RPC（远程过程调用）等显式地使用分布处理和并行处理的形式，早晚会遇到瓶颈，当核心数超过数千个的时候，显式地指定就变得毫无意义了。未来的编程无需显式操作就能实现分布处理和并行处理。

DSL（特定领域语言）

所谓DSL（Domain Specific Language），是指利用为特定领域所专门设计的词汇和语法，简化程序设计过程，提高生产效率的技术。是对特定目的的小规模语言的称呼。

DSL的优势：拥有为特定领域所设计的词汇，可以在高级层面上编写代码，节约程序开发的时间。即，不涉及对象领域的内部详细，而是在高级层面上进行描述。

外部DSL

由专用语言引擎来实现的DSL，称为外部DSL。比如，数据库访问使用的SQL就是一种典型的外部DSL。正则表达式用来描述字符串模版，也是一种外部DSL。

外部DSL的优点：它独立于编程开发所使用的语言之外，在不同语言中都可以使用。实际上是全新设计的语言和语言引擎，不必被特定的执行模块和现有语言的语法所左右。

内部DSL

不是创造一种新的语言，而是在现有语言中实现DSL，而作为DSL基础的这种现有语言称为宿主语言。Lisp，Smalltalk，Ruby这些语言适合作为DSL的宿主语言。

内部DSL的优点：内部DSL借用宿主语言的语法，在理解内部DSL含义时，宿主语言的常识依然有效，可以使用宿主语言所具备的全部功能。

元编程

程序在运行过程中，本身的信息可以被访问和操作，就是元编程。程序由数据结构和算法构成，如果环境允许程序本身作为数据结构来操作的话，那么元编程也就和面向一般数据结构的一般操作没什么两样了。

内存管理与GC

根判断对象是否可被引用的起始点

GC算法

标记清除（Mark and Sweep）

从根开始将可能被引用的对象用递归的方式进行标记（通过对象内部的标志来实现），将没有标记的对象视为垃圾进行回收。标记清除原理详细介绍

缺陷：

1. 每次清除都需要全局扫描一次，当在分配大量对象时，只有一小部分存活的情况下，所消耗的时间会大大超过必要的值。
2. 垃圾收集后有可能会造成大量的内存碎片

标记压缩

将没有标记的垃圾对象不断压缩

优点：能够有效的缓解标记清除算法回收对象造成的内存碎片问题

缺陷：它引入了额外的开销，比如说额外的空间来保存迁移地址，需要遍历多次堆内存等

复制收集

将从根开始被引用的对象复制到另外的空间中，然后再将复制的对象所能够引用的对象用递归的方式不断复制下去。如果旧空间里都是垃圾对象，能一次性回收该旧空间

优点：和标记压缩相比，它不需要遍历堆内存那么多次，节约了时间
缺陷：可用堆内存减少了一半

引用计数方式

在每个对象中保存该对象的引用计数，当引用发生增减时对计数进行更新。引用计数的增减一般发生在变量赋值，对象内容更新，函数结束（局部变量不再被引用）等时间点。当一个对象引用计数为0时，则说明它将来不会再被应用。

优点：

1. 对象不再被引用的瞬间就会被释放
2. 释放操作是针对每个对象个别执行，GC产生的中段时间比较短

缺点：

1. 无法释放循环引用的对象
2. 必须在引用发生增减时对引用计数作出正确的增减，如果漏掉了某个增减，就会引发很难找到原因的内存错误。
3. 引用计数管理不适合并行处理

分代回收（Generational GC）

对分配不久，诞生时间较短的年轻对象进行重点扫描，可以更有效地回收大部分垃圾。对所有涉及修改对象内容的地方进行保护，称为写屏障。

刚刚生成不久的年轻对象划为新生代，存活时间较长的对象划为老生代。

全部区域对象GC操作称为完全回收；只扫描新生代对象的回收操作，称为小回收（Minor GC）；将从老生代对新生代的引用记录在一个叫做记录集的表中，在执行小回收的过程中，这个记录集也作为根对待。

缺点：

1. 最大中断时间没有得到改善

增量回收

对实时性要求很高的程序中，比起缩短GC的平均中断时间，往往更看重GC的最大中断时间。GC操作细分成多个逐一执行。

写屏障：已经完成扫描和标记的对象被修改，对新的对象产生了引用，这个新对象就不会被标记，明明存活的对象却被回收掉。

并行回收

原有的程序运行的同时进行GC操作，用写屏障对当前的状态信息保持更新。不过，让GC操作完全并行，而一点都不影响原有程序的运行，是做不到的，在GC操作的某些特定阶段，仍然需要暂停原有程序运行

任何一种GC算法，都是跟踪和引用计数回收两种思路的组合。

为什么需要引入异常处理

1. C语言，if-else方式，通过返回整数，实现繁琐
2. 有多处同样的错误，则要重复实现

闭包

函数对象：将函数作为值来利用的方法

闭包：在函数对象中，将局部变量这一环境封闭起来的结构被称为闭包。被封闭起来的变量的生命周期与封闭它的函数对象生命周期相同

对象是在数据中以方法的形式内含了过程，而闭包则是在过程中以环境的形式内含了数据

动态与静态

改善JavaScript性能的技术：

1. JIT（Just In Time）
2. 特殊化；对高频的特殊条件下，运行高速版本的代码

JavaScript是目前最快的动态语言

无论任何程序，或多或少都包含了动态的特性。

动态的编程语言，动态部分主要指运行模式和类型；动态运行模式就是运行中的程序能够识别自身，并对自身进行操作。动态类型有且只有数据拥有类型，静态类型是数据拥有类型，存放数据的变量，表达式也拥有类型，且类型在编译时固定。

动态类型优点：

1.简洁；即少了类型描述的代码和减少与算法本质无关的代码分量
2.灵活性高；少了类型带来的制约

静态类型优点：

1.程序中对类型的描述，可以帮助对程序的阅读和理解 2.编译时确定类型，比较容易发现bug，对于这一点，程序中的bug大多数其实是与逻辑有关的，单纯类型错误而导致的bug是少数的。

Duck Typing

If it walks like a duck and quacks like a duck, it must be a duck.

隆重推出鸭子类型，如果某个对象的行为和鸭子一模一样，那无论它真正的实体是什么，我们都可以将它看做一只鸭子。不考虑某个对象到底是哪一个类的实例，只关心其拥有怎样的行为。

小结

松本行弘的代码的未来一书还有其他有趣的内容，我想每个程序员都需要知道未来编程是什么样子，知道如今的编程语言正在朝哪些什么方向发展，Go，Lua，Dart这些语言有哪些设计差异。

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