《程序员超强大脑》读书笔记

整理一些对自己有启发和帮助的点，与君共享，强烈推荐这本书，值得从新手到中高级程序员共读

记忆

工作中，经常有些大佬，你问他项目的很多细节，都能给你一一道来，难道他们的记忆就那么厉害吗？
自己也试过记笔记，为啥没啥效果，而且很多事情，时间长了，啥都想不起来了，领导问的时候很尴尬，必须借助confluence文档或自己的笔记才能复现。
为什么会出现这种情况？我们的大脑到底是怎么记忆的？
大脑有三种记忆方式：

长时记忆

长时记忆(long-term memory) 可以无限期存储所有记忆，比如你走路的时候肯定不会想着怎么走，甚至同时还能打电话、聊天；有些人写二叉搜索树很快，这些都属于长时记忆。类比硬盘。
长时记忆会存储几类相关的编程信息，例如成功运用某种编程技巧的记忆、Java关键字的含义、英语单词的含义或者Java中int型变量的最大值(2147483647)。

短时记忆

短时记忆，它用于暂时保存大脑接收的信息。比如你收到验证码短信，不会进入长时记忆。类比内存。
在阅读程序时，大脑会把程序使用的关键字、变量名和数据结构暂时保存在短时记忆中。
进入短时记忆之前，信息会经历感觉记忆(sensory memory)的阶段。类比于鼠标、键盘等输入设备相互通信的I/O缓冲区。感觉记忆用于暂时存储大脑接收的视觉、听觉或触觉信息。
与视觉信息有关的感觉记忆，即图像记忆(iconic memory)。类比翻页书，闭上眼睛仍能“看见”图像。
利用图像记忆来提高代码阅读的效率：首先扫一眼代码，然后回忆看到的内容。练习“扫视代码”有助于大脑建立起对代码的初步印象。

工作记忆

实际的思维活动不是在短时记忆或长时记忆中进行，而是在工作记忆中进行。大脑内部用于追踪以及进行其他复杂认知活动的机制称为工作记忆。工作记忆是孕育新想法、新观点以及新方案的摇篮。相当于大脑的“处理器”。
在阅读代码的过程中，大脑尝试在脑海里组织并执行代码。如果大脑感觉需要借助外部媒介来存储信息，则可能意味着工作记忆的负担过重，难以加工更多信息。

那如何利用这些理论呢？

使用设计模式

其实跟我们汉语的成语一样，能让别人快速识别自己的代码

编写注释

有助于新成员更好地理解同事的代码库，此外，不是一开始就能写出完整的代码，写代码时也有可能被打断思路(比如开会、电话、微信等)，有注释能让我们更快的回忆，进入状态。

添加信标

beacon，包含简单信标和复合信标。
简单信标：简单信标是自解释的语法代码元素，例如有意义的变量名。比如root、tree、&&、if等
复合信标：由多个简单信标构成的较大代码结构。例如，for循环包括变量、初始化赋值、增量值以及边界值，特定的编程结构（例如交换或初始化为空列表）同样能够充当信标。

在阅读代码时，多关注信标，注释、变量名、方法名或中间值，它们都能充当信标。

抽认卡

抽认卡的目的，是让概念从短时记忆存储到长时记忆。
形式可以是纸质的，也可以是电子版，如开源的anki。

内容可以是编程语言、框架、代码片段。比如正面：执行某种计算的推导式；反面：[x * x for x in numbers]。
流程：整理抽认卡 --> 使用(练习，可敲键盘再对比) --> 扩充抽认卡 --> 精简抽认卡

主动记忆

存储到长时记忆很重要，但更重要的是工作记忆要能很快提取。如何做到？和生活中很多事情一样，经常练习也就是主动记忆才能巩固记忆。
如何主动记忆？在谷歌之前先设法记住信息。

减轻认知负荷

代码重构

为什么要重构代码，因为代码太乱，在阅读代码时让我们的工作记忆不堪重负，因此需要认知重构(cognitive refactoring)，帮助我们读懂代码，如将方法声明移到第一次方法调用附近或许有助于提高代码可读性。又比如三元运算符、lamda表达式等的重构。由于程序员先验知识并不一样，认知重构因人而异，其目的只是帮助程序员理解代码，属于临时操作，有git之后，可以自建分支用来梳理代码。

依赖图

复杂的代码，需要使用依赖图。依赖图(dependency graph)不仅有助于理解代码流，而且有助于遵循逻辑流程来阅读代码。如何绘制？打印为pdf，不要用IDE进行跳转，然后梳理变量、方法、类等，不同颜色圈中、连线，查看。

状态表

过于复杂的，可能需要状态表，比如工作流，记录每个变量的初始值、每一步之后的值，减轻认知负荷。

代码深层含义

变量角色框架

变量在代码推理中处于主导地位，含义明确的变量名，对理解代码至关重要。为什么变量难以理解？因为程序员没有专业训练和语言规范，长时记忆没有建立起能够关联变量的有效图式。
东芬兰大学教授Jorma Sajaniemi设计变量角色框架(roles of variables framework)描述了变量在程序中承担的任务。11种角色描述大多数变量：

固定值(fixed-value)：如果变量的值在初始化操作后不会发生变化，那么变量的角色就是固定值。可以是常量如final修饰的关键字、可以是赋值一次后值不再改变的变量、也可以是从文件或数据库读取的数据。
步进器(stepper)：在循环中进行迭代时，总会有一个变量负责遍历值列表，也就是步进器。步进器变量既可以很简单（例如for循环的标准计数器变量i），也可以很复杂（例如二分搜索的数组长度size = size / 2，其中每次迭代时数组长度都会减半）。
标志(flag)：如果变量用于指示程序执行情况，那么它的角色就是标志。比如isXxx。这种变量通常是布尔值，但也可以是整数甚至字符串。
步行器(walker)：和步进器变量的作用都是遍历数据结构，步行器变量的遍历方式在循环开始前无法预测。多数情况用于遍历栈或树等数据结构。遍历某个链表以查找新元素插入位置的变量是步行器变量，二叉树的搜索索引同样是步行器变量。
最近持有器(most-recent-holder)：在遍历值列表的过程中，如果变量用于保存最新的一个值，那么它的角色就是最近持有器。既可以存储从文件中读取的最新一行代码(line = file.readline())，也可以存储步进器变量最后引用的数组元素的副本(element = list[i])。
最佳持有器(most-wanted-holder)：遍历值列表的目的往往是为了查找某个值。如果变量用于保存最精确或目前为止最接近的搜索结果，那么它的角色就是最佳持有器。既可以存储最小值或最大值，也可以存储满足特定条件的第一个值。
收集器(gatherer)：如果变量用于收集数据并聚合为一个值，那么它的角色就是收集器。比如累加的sum。
容器(container)：这种数据结构用于存储多个可以添加或删除的元素，列表、数组、栈或树都属于容器。
跟随器(follower)：某些变量的当前值总是依赖于其他变量的前一个值。这种变量的角色是跟随器，它始终与另一个变量相互关联。例如，跟随器变量既可以是遍历链表时指向表中前一个元素的指针，也可以是二分搜索中的下标。
组织器(organizer)：有时候，变量在进一步处理前必须先转换为某种形式。比如可能希望对给定的列表进行排序后再存储。组织器变量的作用仅仅是以不同方式重新排列或存储值，这种变量往往属于临时变量。
临时(temporary)：临时变量的值只在短时间内使用，比如交换数据。

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构建代码的心智模型

工作记忆的心智模型

从构建局部模型入手。
列出代码库中所有相关对象以及对象之间的关系，先用白板或数字化工具列出代码中出现的元素，再标出元素之间的关系，以弄清不同元素之间的相互作用，从而加深对整个系统的了解。
回答系统的相关问题，并根据答案来完善模型，如下
a.系统中最重要的元素（类、对象、页面等）是什么？心智模型是否包括这些元素？
b.这些重要的元素之间有哪些关系？
c.程序的主要目标是什么？
d.这些目标与核心元素之间有哪些关系？
e.能否给出一个典型的用例？心智模型是否涵盖这个用例？

长时记忆中构建代码的心智模型

一种方法是使用抽认卡。卡片一面写有心智模型的名称（提示），另一面写有心智模型的简要解释或图示。通常会考虑以下因素：

数据结构（例如有向图、无向图、不同形式的列表等）；
设计模式（例如观察者模式）；
架构模式（例如MVC模式）；
图（例如实体关系图或时序图）；
建模工具（例如状态表或佩特里网）
每次遇到陌生的模式时，都可以考虑制作一张新的抽认卡。

二是帮助自己理解晦涩难懂的代码：逐一浏览心智模型的抽认卡，并判断是否适用于当前的代码。
例如，挑选一张树结构的抽认卡问问自己：“这段代码能否用树结构来描述？”如果答案是肯定的，那么可以根据这张卡片着手构建初步的模型，也就是确定模型包括哪些节点、叶、边以及这些元素可能的含义。

变量名三步模型

第1步是选择标识符要体现的概念
某些情况下，在标识符中加入类型指示信息同样很重要，例如标明长度类型（水平长度还是垂直长度）、重量单位（千克还是磅）或缓冲区包含用户输入（因此存在安全隐患）
第2步是挑选代表每个概念的单词。可以考虑建立项目词库(project lexicon)，把所有重要的定义记录在案，并给出同义词的替换词。
第3步是根据选定的单词来设计标识符，本质上是选择一个名称模具。选择与代码库保持一致的模具很重要。

提高解决复杂问题的能力

第一种方法称为自动化(automatization)，也就是能够不假思索地完成小任务。
第二种方法是借鉴其他人所写的代码并化为己用，以提高自己的问题解决能力。

第二种的目前有很多参考书籍，比如

项目库项目有很多需求分析、设计
github 比较厉害的开源项目
阅读探讨源代码的图书或博文 The Architecture of Open Source Applications和500 Lines or Less，现在也有很多java相关的书，比如《从程序员到架构师》

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