操作系统&电脑

在进行各种编程活动之前，我们先讨论一下一切应用软件运行的“大环境”——操作系统。操作系统的定义可以从两个方向来理解。一个是自顶向下，站在应用程序的角度讲，操作系统负责隐藏硬件的各种丑陋接口，向上提供给程序量化、优雅、一致的抽象；另一个角度是自底向上，操作系统负责在相互竞争的程序之间有序地控制对处理器、存储器以及其他I/O接口设备的资源分配，即调度者。

个人计算机操作系统

目前，在个人计算机领域主要存在着三大类操作系统：

在知名的应用统计网站 https://netmarketshare.com/ 上面可以看到个人 PC/笔记本所使用的主要操作系统的市场占有率（截止到2018年6月）：

Linux

Linux 是 UNIX 阵营里的佼佼者，虽然其早期是“寄生”在 Minux 上面，但其开发与后续的演进却并不包含任何来自原始 Unix 源码树的代码，而是基于 POSIX 标准（Portable Operating System Interface，可移植操作系统接口）实现，这使得 Linux 与 Unix 有着非常相似的行为，应用程序很容易在两个操作系统之间移植。从 1991 年 9 月发布 0.01 版本以来，林纳斯一直主导着 Linux 内核的开发。Linux 是一款开源的操作系统，意味着任何人都可以免费获取源代码与使用（在 GPL 协议所约定的方式）。Linux 的后期开发也是迄今为止规模最大的开源协作项目。如今，林纳斯（Linus Torvalds）甚至将 Linux 内核源码同步到了 Github 网站上^[5]，感兴趣的读者可以去阅读一下源代码。同 UNIX 一样，Linux 是由程序员设计的，也是给程序员使用的。Linux 操作系统使用方面的介绍，可以参考《鸟哥的 Linux 私房菜：基础学习篇（第三版）》，这大概是最适合入门者的读物了。

MacOS X

MacOS X 使用了卡内基梅隆大学的 Accetta 等人研发的 Mach 内核（属于微内核，Linux 则采用了宏内核方案）。之后，由于乔布斯招安林纳斯来做 MacOS X 的计划宣告失败，只得请 FreeBSD 的发起人之一 乔丹·哈伯德带领团队开发底层内核 Darwin（混合了 Mach 内核与 BSD 技术）。

Microsoft Windows

从诞生之初，微软公司的 Windows 操作系统就一直坚守着用户图形界面这一设计原则。发布于 1985 年 11 月的 Windows 1.0 版本并非严格意义上的操作系统，它只是一个类似 Shell 的程序，包装在里面的是 MS-DOS（Microsoft Disk Operating System），当时的宣传名字叫做 MS-DOS Executive。MS-DOS 实际上是微软从一家名为西雅图计算机产品（Seatle Computer Producst）的本地公司买来后，再移植到 IBM PC 后的产物。Windows 1.0 包括时钟、日历、计算器、记事本、终端、剪切板等组件。

不过，在 80 年代末，微软意识到不能再开发以 MS-DOS 为核心的系统了，决定开发新的内核，即后来的 Windows NT（NT 是 New Technology 的意思）。现在市面上常见的 Windows 10/8/7/XP 等操作系统都是基于 Windows NT 的。Windows NT 系统最开始用于工作站电脑以及服务器电脑。后来逐渐占据了个人计算机市场。Windows NT 最开始计划同时支持三大类操作系统接口，即 Windows API，POSIX 和 OS/2 API。但后来事与愿违，POSIX 和 OS/2 API 在 Windows XP 系统开始，逐渐不被支持。对 POSIX 标准的无视，造成了 Windows 系列操作系统与 Linux/Unix 系统之间的软件不兼容。

服务器操作系统

顾名思义，服务器操作系统就是运行在服务器上的操作系统。用作服务器的机器可以是大型的个人计算机（现在比较流行的方案）、工作站，甚至是大型机。服务器操作系统对稳定性、安全性、性能有着更高的要求。常见的服务器操作系统包括 Solaris、FreeBSD、Linux 和 Windows Server 系列。

选哪个操作系统？

不得不说，Windows 系统在商业上有着巨大的成功。但是对于 Web 程序员们来说，Windows 通常并不是开发环境的首选（微软员工可能除外）。Eric S. Raymond 在自己的著作《UNIX 编程艺术》中提到了操作系统对使用者的影响：

操作系统的设计有所不同，造就了该系统下软件开发大大小小、方方面面的风格。……总的来说，与不同操作系统相关的设计和编程风格可以追溯出三个源头：

• 操作系统设计者的意图
• 成本和编程环境的限制对设计的均衡影响
• 文化随机漂移，传统无非就是先入为主

不同的操作系统存在的纯用户转变为开发者的门槛有所不同。Unix 操作系统都会默认安装编译器和脚本工具，并且默认就是（或者可以随时切换到）命令行界面（CLI，Command Line Interface）。CLI 具有高度的脚本化能力，它们很容易就能支持程序的搭配，相比非技术用户喜爱的 GUI，通常更简洁、更有表现力。诸如此类的特点，使得人们常说 Unix 是程序员写给程序员的。

CLI 还是 GUI？初学者通常倾向于选择易用的 GUI 交互方式，而老手则会越来越愿意在 shell 中输入命令。GUI 程序适合对单一任务，要求所见即所得，或者能够方便预览的场景。例如在图片上面编辑文字，或者编辑代码。CLI 程序则适合需要进行批处理、脚本化、自动化等较多重复性工作的场景。1984 年后人们对 GUI 兴趣的爆发，多半是因为商业消费类软件的大规模出现。GUI 的易用性吸引了大量的初学者。然而程序员不该将自己一直定位为初学者，要变成在电脑面前“发号施令”的那个角色，而不是成为 GUI 界面上的操作工。

Windows 系统在网络支持方面的落后，以及系统天然的各种强制约束（例如 GUI 运行在内核中、不够安全等等），导致 2000 年后，其在服务器操作市场领域完全输给了 Linux。这也是为什么很多 Web 开发者（Web 前端工程师也不例外）选择在 Lnix 操作系统下进行软件开发工作。除了上面提到的那些优点，因为绝大部分 Web 服务是由运行了类 Unix 系统的服务器提供的，所以开发时如果可以保持开发环境与生产环境的一致，可以提前规避很多问题。

总而言之，推荐读者在 Unix 系列的操作系统下编程，包括 Linux、MacOS X、FreeBSD 等，其独特的编程艺术、优雅的设计哲学，会启示你写出更好的软件。

关于 POSIX

早期 UNIX 系统经历了 BSD 与 System 两个系统的分流。各种非标准的实现给软件供应商带来很大的苦恼：既要保证软件能够在 BSD 上面运行，又要确保 System V 下也没有问题。UNIX 世界的这种分裂极大地阻碍了 UNIX 的商业成功。于是，IEEE 召集了上百名来自业界、学界以及政府的人员成立了一个标准委员会。名字就叫做 POSIX。在经历了多次讨论后，POSIX 委员会制定了一个标准，名字为 1003.1，它规定了每一个符合标准的 UNIX 系统必须提供的库函数。POSIX 的意义就在于：一个软件经销商写了一个只调用了符合 1003.1 标准函数的程序，那么他就可以确信这个程序可以运行在任何一台按照标准实现的 UNIX 系统上。

林纳斯在写 Linux 内核时，就意识到了标准的重要性。1991 年 7 月 3 日，林纳斯在 MINIX 新闻组里发了个帖子，希望有人能够给他发一份 POSIX 规则文件：

各位网友大家好！ 由于我目前正在 Minix 系统下做一个项目，所以对 POSIX 标准定义很感兴趣。不知道有没有人能给我提供一个最新版的 POSIX 规则（最好是以一种机器可读的格式）？要是能有 FTP 地址就更好了。

选择电脑

苹果电脑因为拥有极佳的硬件配置，并且其操作系统 Darwin 是 Unix 的一个发行版，Linux 的特点它基本都具备，所以成为了国内不少互联网公司程序员的标配。对于个人来说，如果预算充足，可以直接买台 Macintosh 系列的电脑。如果你没有 Mac，那么可以安装任何一款你喜欢的（或者有兴趣的） Linux 操作系统，毕竟 Web 前端开发对计算机的性能要求并不高。Ubuntu^[2] 有着友好的界面，通常是入门者的选择；而 CentOS^[3] 由于在服务器端的应用更为广泛，也是非常适合开发者安装的系统；一些更为资深的开发者会选择 Arch Linux^[4]，读者也可以有余力的时候挑战一下。

本书所有的代码、命令都在安装了 MacOS@10.12.6 的 Macbook Pro 机器上面执行通过。

关于手机操作系统

参考资料

1. Eric S. Raymond. UNIX编程艺术 [M]. 北京: 电子工业出版社, 2012.
2. Ubuntu 官网
3. Centos 官网
4. Arch Linux 官网
5. linux | github
6. 如果想了解一下 Linus 与 Linux 的经历，可以读一下他 2001 年写的自传《只是为了好玩》（Just for Fun）.
7. Andrew S. Tanenbaum. 现代操作系统（第3版）[M]. 北京: 机械工业出版社, 2009.