引言

作为IT从业者，常常需要为现实世界的问题域建立计算机求解模型，于是便有很多机会探究现实问题的本质，也有很多机会可以从计算机体系架构、语言、软件系统等之中感受到一些朴素而伟大的思想，可以说是为更好地认识这个世界开了一扇窗。

不知道您是否和作者有同样的经历或感受呢？本文将带您一起盘点一下那些在IT行业熠熠生辉的思想。

抽象

抽象法又称模型法，通过提取现实世界相关事物的一个或多个方面的有用属性和关系来建立求解模型，是计算机科学解决实际问题的基本方法和工具，是计算机领域一种重要的基础性的心智活动。

抽象是一个“去伪存真”的过程，摈弃掉事物无关的细节，只保留那些需要关注的部分，并探究它们相互之间的关系。在Unix系统中，“一切都是文件”就是抽象的最好案例。软件开发活动中，SDK、API均为抽象思想的具体应用。

抽象法

分治

当一个问题因规模较大而导致直接求解比较困难时，可以考虑采取分而治之的方法解决。

分而治之的方法是把问题划分成若干个子问题来进行处理。子问题在规模上比原问题要小，结构上和原问题一致或在逻辑上可组合。如果子问题的规模仍然比较大，那么可以继续拆分，直到可以接受的程度为止。这样，就可以分别求解这些子问题，最后再将子问题的解组合起来，就可以得到原问题的解。

分治法不仅是排序算法、傅里叶变换等很多算法的基础，在软件结构上也有广泛的应用，体现为函数、类、模块、子系统、微服务、分层、分库、分表等形式。大名鼎鼎的分布式计算模型MapReduce采用的也是分治法的思想，先用Map拆分，后用Reduce合并。

分治法分为拆分、解决、合并三个步骤，类型上可分为水平拆分、树形拆分等。

分治法

分层

“计算机科学中的任何问题都可以通过加上一层间接层来解决”，这是IT界广为流传的一句名言。计算机架构、网络架构和软件架构等，无不体现着分层的思想。分层思想也是整个工业领域通用的准则。

分层法可以说是抽象法和分治法的综合运用，是人类友好的，可以为我们屏蔽不需关注的细节，可以实现关注度的分离，有利于大型问题域的协作解决。

OSI网络分层模型

时空置换

时空置换指时间资源和空间资源之间的相互置换，英文名称为Space–time trade off。空间换时间、空间换时间经常被用在计算机系统性能领域。

时空权衡原理在生物界就有应用，动物可以将模式化的反应保存为记忆，以便利用本能在紧急时做出快速反应。我们背诵乘法表，也是通过占用记忆空间，缩短计算时间的运用。

在计算机领域，我们也可以将耗时计算的结果存储起来，从而节省再次利用这些结果的时间，当然也可以根据需要反过来。常见的如缓存、查找表、数据压缩等，利用的就是这一原理。

时空可以转换的根本原理可能在于时间和空间是两个有相通路径的基础资源，甚至可以说，时间和空间本来就是同一种资源。

时空置换

缓存

缓存是空间换时间思想的具体应用，利用了数据访问在时间、空间和顺序上的局部性特点，来提升数据访问的性能。

当前的计算机系统，缓存可以说是无处不在，从浏览器请求，到反向代理服务器，从进程内缓存到分布式缓存，每个角落都有缓存的身影。被誉为“软件世界的爱迪生”的SUN首席科学家Bill Joy曾经调侃地说：“在计算机体系结构领域里，缓存是唯一能称得上伟大的思想的，其他的一切发明和技术不过是在不同场景下应用这一思想而已”。

多层级缓存思想可以有效解决不同层次存储需求之间的矛盾。