前端面试知识点（一）

基础知识

基础知识主要包含以下几个方面：

基础：计算机原理、编译原理、数据结构、算法、设计模式、编程范式等基本知识了解
语法：JavaScript、ECMAScript、CSS、TypeScript、HTML、Node.js 等语法的了解和使用
框架：React、Vue、Egg、Koa、Express、Webpack 等原理的了解和使用
工程：编译工具、格式工具、Git、NPM、单元测试、Nginx、PM2、CI / CD 了解和使用
网络：HTTP、TCP、UDP、WebSocket、Cookie、Session、跨域、缓存、协议的了解
性能：编译性能、监控、白屏检测、SEO、Service Worker 等了解
插件：Chrome 、Vue CLI 、Webpack 等插件设计思路的理解
系统：Mac、Windows、Linux 系统配置的实践
后端：Redis 缓存、数据库、Graphql、SSR、模板引擎等了解和使用

基础

1、列举你所了解的计算机存储设备类型？

现代计算机以存储器为中心，主要由 CPU、I / O 设备以及主存储器三大部分组成。各个部分之间通过总线进行连接通信，具体如下图所示：

上图是一种多总线结构的示意图，CPU、主存以及 I / O 设备之间的所有数据都是通过总线进行并行传输，使用局部总线是为了提高 CPU 的吞吐量（CPU 不需要直接跟 I / O 设备通信），而使用高速总线（更贴近 CPU）和 DMA 总线则是为了提升高速 I / O 设备（外设存储器、局域网以及多媒体等）的执行效率。

主存包括随机存储器 RAM 和只读存储器 ROM，其中 ROM 又可以分为 MROM（一次性）、PROM、EPROM、EEPROM 。ROM 中存储的程序（例如启动程序、固化程序）和数据（例如常量数据）在断电后不会丢失。RAM 主要分为静态 RAM（SRAM）和动态 RAM（DRAM）两种类型（DRAM 种类很多，包括 SDRAM、RDRAM、CDRAM 等），断电后数据会丢失，主要用于存储临时程序或者临时变量数据。 DRAM 一般访问速度相对较慢。由于现代 CPU 读取速度要求相对较高，因此在 CPU 内核中都会设计 L1、L2 以及 L3 级别的多级高速缓存，这些缓存基本是由 SRAM 构成，一般访问速度较快。

2、一般代码存储在计算机的哪个设备中？代码在 CPU 中是如何运行的？

高级程序设计语言不能直接被计算机理解并执行，需要通过翻译程序将其转换成特定处理器上可执行的指令，计算机 CPU 的简单工作原理如下所示：

CPU 主要由控制单元、运算单元和存储单元组成（注意忽略了中断系统），各自的作用如下：

控制单元：在节拍脉冲的作用下，将程序计数器（Program Counter，PC）指向的主存或者多级高速缓存中的指令地址送到地址总线，接着获取指令地址所对应的指令并放入指令寄存器（Instruction Register，IR）中，然后通过指令译码器（Instruction Decoder，ID）分析指令需要进行的操作，最后通过操作控制器（Operation Controller，OC）向其他设备发出微操作控制信号。
运算单元：如果控制单元发出的控制信号存在算术运算（加、减、乘、除、增 1、减 1、取反等）或者逻辑运算（与、或、非、异或），那么需要通过运算单元获取存储单元的计算数据进行处理。
存储单元：包括片内缓存和寄存器组，是 CPU 中临时数据的存储地方。CPU 直接访问主存数据大概需要花费数百个机器周期，而访问寄存器或者片内缓存只需要若干个或者几十个机器周期，因此会使用内部寄存器或缓存来存储和获取临时数据（即将被运算或者运算之后的数据），从而提高 CPU 的运行效率。

除此之外，计算机系统执行程序指令时需要花费时间，其中取出一条指令并执行这条指令的时间叫指令周期。指令周期可以分为若干个阶段（取指周期、间址周期、执行周期和中断周期），每个阶段主要完成一项基本操作，完成基本操作的时间叫机器周期。机器周期是时钟周期的分频，例如最经典的 8051 单片机的机器周期为 12 个时钟周期。时钟周期是 CPU 工作的基本时间单位，也可以称为节拍脉冲或 T 周期（CPU 主频的倒数）。假设 CPU 的主频是 1 GHz（1 Hz 表示每秒运行 1 次），那么表示时钟周期为 1 / 109 s。理论上 CPU 的主频越高，程序指令执行的速度越快。

3、什么是指令和指令集？

上图右侧主存中的指令是 CPU 可以支持的处理命令，一般包含算术指令（加和减）、逻辑指令（与、或和非）、数据指令（移动、输入、删除、加载和存储）、流程控制指令以及程序结束指令等，由于 CPU 只能识别二进制码，因此指令是由二进制码组成。除此之外，指令的集合称为指令集（例如汇编语言就是指令集的一种表现形式），常见的指令集有精简指令集（ARM）和复杂指令集（Inter X86）。一般指令集决定了 CPU 处理器的硬件架构，规定了处理器的相应操作。

4、复杂指令集和精简指令集有什么区别？

5、JavaScript 是如何运行的？解释型语言和编译型语言的差异是什么？

早期的计算机只有机器语言时，程序设计必须用二进制数（0 和 1）来编写程序，并且要求程序员对计算机硬件和指令集非常了解，编程的难度较大，操作极易出错。为了解决机器语言的编程问题，慢慢开始出现了符号式的汇编语言（采用 ADD、SUB、MUL、DIV 等符号代表加减乘除）。为了使得计算机可以识别汇编语言，需要将汇编语言翻译成机器能够识别的机器语言（处理器的指令集）：

由于每一种机器的指令系统不同，需要不同的汇编语言程序与之匹配，因此程序员往往需要针对不同的机器了解其硬件结构和指令系统。为了可以抹平不同机器的指令系统，使得程序员可以更加关注程序设计本身，先后出现了各种面向问题的高级程序设计语言，例如 BASIC 和 C，具体过程如下图所示：

高级程序语言会先翻译成汇编语言或者其他中间语言，然后再根据不同的机器翻译成机器语言进行执行。除此之外，汇编语言虚拟机和机器语言机器之间还存在一层操作系统虚拟机，主要用于控制和管理操作系统的全部硬件和软件资源（随着超大规模集成电路技术的不断发展，一些操作系统的软件功能逐步由硬件来替换，例如目前的操作系统已经实现了部分程序的固化，简称固件，将程序永久性的存储在 ROM 中）。机器语言机器还可以继续分解成微程序机器，将每一条机器指令翻译成一组微指令（微程序）进行执行。

上述虚拟机所提供的语言转换程序被称为编译器，主要作用是将某种语言编写的源程序转换成一个等价的机器语言程序，编译器的作用如下图所示：

例如 C 语言，可以先通过 gcc 编译器生成 Linux 和 Windows 下的目标 .o 和 .obj 文件（object 文件，即目标文件），然后将目标文件与底层系统库文件、应用程序库文件以及启动文件链接成可执行文件在目标机器上执行。

温馨提示：感兴趣的同学可以了解一下 ARM 芯片的程序运行原理，包括使用 IDE 进行程序的编译（IDE 内置编译器，主流编译器包含 ARMCC、IAR 以及 GCC FOR ARM 等，其中一些编译器仅仅随着 IDE 进行捆绑发布，不提供独立使用的能力，而一些编译器则随着 IDE 进行发布的同时，还提供命令行接口的独立使用方式）、通过串口进行程序下载（下载到芯片的代码区初始启动地址映射的存储空间地址）、启动的存储空间地址映射（包括系统存储器、闪存 FLASH、内置 SRAM 等）、芯片的程序启动模式引脚 BOOT 的设置（例如调试代码时常常选择内置 SRAM、真正程序运行的时候选择闪存 FLASH）等。

如果某种高级语言或者应用语言（例如用于人工智能的计算机设计语言）转换的目标语言不是特定计算机的汇编语言，而是面向另一种高级程序语言（很多研究性的编译器将 C 作为目标语言），那么还需要将目标高级程序语言再进行一次额外的编译才能得到最终的目标程序，这种编译器可称为源到源的转换器。

除此之外，有些程序设计语言将编译的过程和最终转换成目标程序进行执行的过程混合在一起，这种语言转换程序通常被称为解释器，主要作用是将某种语言编写的源程序作为输入，将该源程序执行的结果作为输出，解释器的作用如下图所示：

解释器和编译器有很多相似之处，都需要对源程序进行分析，并转换成目标机器可识别的机器语言进行执行。只是解释器是在转换源程序的同时立马执行对应的机器语言（转换和执行的过程不分离），而编译器得先把源程序全部转换成机器语言并产生目标文件，然后将目标文件写入相应的程序存储器进行执行（转换和执行的过程分离）。例如 Perl、Scheme、APL 使用解释器进行转换， C、C++ 则使用编译器进行转换，而 Java 和 JavaScript 的转换既包含了编译过程，也包含了解释过程。

6、简单描述一下 Babel 的编译过程？

7、JavaScript 中的数组和函数在内存中是如何存储的？

JavaScript 中的数组存储大致需要分为两种情况：

同种类型数据的数组分配连续的内存空间
存在非同种类型数据的数组使用哈希映射分配内存空间

温馨提示：可以想象一下连续的内存空间只需要根据索引（指针）直接计算存储位置即可。如果是哈希映射那么首先需要计算索引值，然后如果索引值有冲突的场景下还需要进行二次查找（需要知道哈希的存储方式）。

8、浏览器和 Node.js 中的事件循环机制有什么区别？

阅读链接：面试分享：两年工作经验成功面试阿里P6总结 - 了解 Event Loop 吗？

9、ES6 Modules 相对于 CommonJS 的优势是什么？

10、高级程序设计语言是如何编译成机器语言的？

11、编译器一般由哪几个阶段组成？数据类型检查一般在什么阶段进行？

12、编译过程中虚拟机的作用是什么？

13、什么是中间代码（IR），它的作用是什么？

14、什么是交叉编译？

编译器的设计是一个非常庞大和复杂的软件系统设计，在真正设计的时候需要解决两个相对重要的问题：

如何分析不同高级程序语言设计的源程序
如何将源程序的功能等价映射到不同指令系统的目标机器

为了解决上述两项问题，编译器的设计最终被分解成前端（注意这里所说的不是 Web 前端）和后端两个编译阶段，前端用于解决第一个问题，而后端用于解决第二个问题，具体如下图所示：

上图中的中间表示（Intermediate Representation，IR）是程序结构的一种表现方式，它会比 AST（后续讲解）更加接近汇编语言或者指令集，同时也会保留源程序中的一些高级信息，除此之外，它的种类很多，包括三地址码（Three Address Code, TAC）、静态单赋值形式（Static Single Assignment Form, SSA）以及基于栈的 IR 等，具体作用包括：

靠近前端部分主要适配不同的源程序，靠近后端部分主要适配不同的指令集，更易于编译器的错误调试，容易识别是 IR 之前还是之后出问题
如下左图所示，如果没有 IR，那么源程序到指令集之间需要进行一一适配，而有了中间表示，则可以使得编译器的职责更加分离，源程序的编译更多关注如何转换成 IR，而不是去适配不同的指令集
IR 本身可以做到多趟迭代从而优化源程序，在每一趟迭代的过程中可以研究代码并记录优化的细节，方便后续的迭代查找并利用这些优化信息，最终可以高效输出更优的目标程序

由于 IR 可以进行多趟迭代进行程序优化，因此在编译器中可插入一个新的优化阶段，如下图所示：

优化器可以对 IR 处理一遍或者多遍，从而生成更快执行速度（例如找到循环中不变的计算并对其进行优化从而减少运算次数）或者更小体积的目标程序，也可能用于产生更少异常或者更低功耗的目标程序。除此之外，前端和后端内部还可以细分为多个处理步骤，具体如下图所示：

优化器中的每一遍优化处理都可以使用一个或多个优化技术来改进代码，每一趟处理最终都是读写 IR 的操作，这样不仅仅可以使得优化可以更加高效，同时也可以降低优化的复杂度，还提高了优化的灵活性，可以使得编译器配置不同的优化选项，达到组合优化的效果。

15、发布 / 订阅模式和观察者模式的区别是什么？

阅读链接：基于Vue实现一个简易MVVM - 观察者模式和发布/订阅模式

16、装饰器模式一般会在什么场合使用？

17、谈谈你对大型项目的代码解耦设计理解？什么是 Ioc？一般 DI 采用什么设计模式实现？

18、列举你所了解的编程范式？

编程范式（Programming paradigm）是指计算机编程的基本风格或者典型模式，可以简单理解为编程学科中实践出来的具有哲学和理论依据的一些经典原型。常见的编程范式有：

面向过程（Process Oriented Programming，POP）
面向对象（Object Oriented Programming，OOP）
面向接口（Interface Oriented Programming， IOP）
面向切面（Aspect Oriented Programming，AOP）
函数式（Funtional Programming，FP）
响应式（Reactive Programming，RP）
函数响应式（Functional Reactive Programming，FRP）

阅读链接：：如果你对于编程范式的定义相对模糊，可以继续阅读 What is the precise definition of programming paradigm? 了解更多。

不同的语言可以支持多种不同的编程范式，例如 C 语言支持 POP 范式，C++ 和 Java 语言支持 OOP 范式，Swift 语言则可以支持 FP 范式，而 Web 前端中的 JavaScript 可以支持上述列出的所有编程范式。

19、什么是面向切面（AOP）的编程？

20、什么是函数式编程？

顾名思义，函数式编程是使用函数来进行高效处理数据或数据流的一种编程方式。在数学中，函数的三要素是定义域、值域和**对应关系。假设 A、B 是非空数集，对于集合 A 中的任意一个数 x，在集合 B 中都有唯一确定的数 f(x) 和它对应，那么可以将 f 称为从 A 到 B 的一个函数，记作：y = f(x)。在函数式编程中函数的概念和数学函数的概念类似，主要是描述形参 x 和返回值 y 之间的对应关系，**如下图所示：

温馨提示：图片来自于简明 JavaScript 函数式编程——入门篇。

在实际的编程中，可以将各种明确对应关系的函数进行传递、组合从而达到处理数据的最终目的。在此过程中，我们的关注点不在于如何去实现**对应关系，**而在于如何将各种已有的对应关系进行高效联动，从而可快速进行数据转换，达到最终的数据处理目的，提供开发效率。

简单示例

尽管你对函数式编程的概念有所了解，但是你仍然不知道函数式编程到底有什么特点。这里我们仍然拿 OOP 编程范式来举例，假设希望通过 OOP 编程来解决数学的加减乘除问题：

class MathObject {

  constructor(private value: number) {}

  public add(num: number): MathObject {

    this.value += num;

    return this;

  }

  public multiply(num: number): MathObject {

    this.value *= num;

    return this;

  }

  public getValue(): number {

    return this.value;

  }

}


const a = new MathObject(1);

a.add(1).multiply(2).add(a.multiply(2).getValue());

我们希望通过上述程序来解决 (1 + 2) * 2 + 1 * 2 的问题，但实际上计算出来的结果是 24，因为在代码内部有一个 this.value 的状态值需要跟踪，这会使得结果不符合预期。接下来我们采用函数式编程的方式：

function add(a: number, b: number): number {

  return a + b;

}


function multiply(a: number, b: number): number {

  return a * b;

}


const a: number = 1;

const b: number = 2;


add(multiply(add(a, b), b), multiply(a, b));

以上程序计算的结果是 8，完全符合预期。我们知道了 add 和 multiply 两个函数的实际对应关系，通过将对应关系进行有效的组合和传递，达到了最终的计算结果。除此之外，这两个函数还可以根据数学定律得出更优雅的组合方式：

add(multiply(add(a, b), b), multiply(a, b));


// 根据数学定律分配律：a * b  +  a * c = a * (b + c)，得出：

// (a + b) * b + a * b = (2a + b) * b


// 简化上述函数的组合方式

multiply(add(add(a, a), b), b);

我们完全不需要追踪类似于 OOP 编程范式中可能存在的内部状态数据，事实上对于数学定律中的结合律、交换律、同一律以及分配律，上述的函数式编程代码足可以胜任。

原则

通过上述简单的例子可以发现，要实现高可复用的函数**（对应关系）**，一定要遵循某些特定的原则，否则在使用的时候可能无法进行高效的传递和组合，例如

高内聚低耦合
最小意外原则
单一职责原则
...

如果你之前经常进行无原则性的代码设计，那么在设计过程中可能会出现各种出乎意料的问题（这是为什么新手老是出现一些稀奇古怪问题的主要原因）。函数式编程可以有效的通过一些原则性的约束使你设计出更加健壮和优雅的代码，并且在不断的实践过程中进行经验式叠加，从而提高开发效率。

特点

虽然我们在使用函数的过程中更多的不再关注函数如何实现（对应关系），但是真正在使用和设计函数的时候需要注意以下一些特点：

声明式（Declarative Programming）
一等公民（First Class Function）
纯函数（Pure Function）
无状态和数据不可变（Statelessness and Immutable Data）
...

声明式

我们以前设计的代码通常是命令式编程方式，这种编程方式往往注重具体的实现的过程（对应关系），而函数式编程则采用声明式的编程方式，往往注重如何去组合已有的**对应关系。**简单举个例子：

// 命令式

const array = [0.8, 1.7, 2.5, 3.4];

const filterArray = [];


for (let i = 0; i < array.length; i++) {

  const integer = Math.floor(array[i]);

  if (integer < 2) {

    continue;

  }

  filterArray.push(integer);

}


// 声明式

// map 和 filter 不会修改原有数组，而是产生新的数组返回

[0.8, 1.7, 2.5, 3.4].map((item) => Math.floor(item)).filter((item) => item > 1);

命令式代码一步一步的告诉计算机需要执行哪些语句，需要关心变量的实例化情况、循环的具体过程以及跟踪变量状态的变化过程。声明式代码更多的不再关心代码的具体执行过程，而是采用表达式的组合变换去处理问题，不再强调怎么做，而是指明**做什么。**声明式编程方式可以将我们设计代码的关注点彻底从过程式解放出来，从而提高开发效率。

一等公民

在 JavaScript 中，函数的使用非常灵活，例如可以对函数进行以下操作：

interface IHello {

  (name: string): string;

  key?: string;

  arr?: number[];

  fn?(name: string): string;

}


// 函数声明提升

console.log(hello instanceof Object); // true


// 函数声明提升

// hello 和其他引用类型的对象一样，都有属性和方法

hello.key = 'key';

hello.arr = [1, 2];

hello.fn = function (name: string) {

  return `hello.fn, ${name}`;

};


// 函数声明提升

// 注意函数表达式不能在声明前执行，例如不能在这里使用 helloCopy('world')

hello('world'); 


// 函数

// 创建新的函数对象，将函数的引用指向变量 hello

// hello 仅仅是变量的名称

function hello(name: string): string {

  return `hello, ${name}`;

}


console.log(hello.key); // key

console.log(hello.arr); // [1,2]

console.log(hello.name); // hello


// 函数表达式

const helloCopy: IHello = hello;

helloCopy('world');


function transferHello(name: string, hello: Hello) {

  return hello('world');

}


// 把函数对象当作实参传递

transferHello('world', helloCopy);


// 把匿名函数当作实参传递

transferHello('world', function (name: string) {

  return `hello, ${name}`;

});

通过以上示例可以看出，函数继承至对象并拥有对象的特性。在 JavaScript 中可以对函数进行参数传递、变量赋值或数组操作等等，因此把函数称为一等公民。函数式编程的核心就是对函数进行组合或传递，JavaScript 中函数这种灵活的特性是满足函数式编程的重要条件。

纯函数

纯函数是是指在相同的参数调用下，函数的返回值唯一不变。这跟数学中函数的映射关系类似，同样的 x 不可能映射多个不同的 y。使用函数式编程会使得函数的调用非常稳定，从而降低 Bug 产生的机率。当然要实现纯函数的这种特性，需要函数不能包含以下一些副作用：

操作 Http 请求
可变数据（包括在函数内部改变输入参数）
DOM 操作
打印日志
访问系统状态
操作文件系统
操作数据库
...

从以上常见的一些副作用可以看出，纯函数的实现需要遵循最小意外原则，为了确保函数的稳定唯一的输入和输出，尽量应该避免与函数外部的环境进行任何交互行为，从而防止外部环境对函数内部产生无法预料的影响。纯函数的实现应该自给自足，举几个例子：

// 如果使用 const 声明 min 变量（基本数据类型），则可以保证以下函数的纯粹性

let min: number = 1;


// 非纯函数

// 依赖外部环境变量 min，一旦 min 发生变化则输入和返回不唯一

function isEqual(num: number): boolean {

  return num === min;

}


// 纯函数

function isEqual(num: number): boolean {

  return num === 1;

}


// 非纯函数

function request<T, S>(url: string, params: T): Promise<S> {

  // 会产生请求成功和请求失败两种结果，返回的结果可能不唯一

  return $.getJson(url, params);

}


// 纯函数

function request<T, S>(url: string, params: T) : () => Promise<S> {

  return function() {

    return $.getJson(url, params);

  }

}

纯函数的特性使得函数式编程具备以下特性：

可缓存性（Cacheable）
可移植性（Portable）
可测试性（Testable）

可缓存性和可测试性基于纯函数输入输出唯一不变的特性，可移植性则主要基于纯函数不依赖外部环境的特性。这里举一个可缓存的例子：

interface ICache<T> {

  [arg: string]: T;

}


interface ISquare<T> {

  (x: T): T;

}


// 简单的缓存函数（忽略通用性和健壮性）

function memoize<T>(fn: ISquare<T>): ISquare<T> {

  const cache: ICache<T> = {};

  return function (x: T) {

    const arg: string = JSON.stringify(x);

    cache[arg] = cache[arg] || fn.call(fn, x);

    return cache[arg];

  };

}


// 纯函数

function square(x: number): number {

  return x * x;

}


const memoSquare = memoize<number>(square);

memoSquare(4);


// 不会再次调用纯函数 square，而是直接从缓存中获取值

// 由于输入和输出的唯一性，获取缓存结果可靠稳定

// 提升代码的运行效率

memoSquare(4);

无状态和数据不可变

在函数式编程的简单示例中已经可以清晰的感受到函数式编程绝对不能依赖内部状态，而在纯函数中则说明了函数式编程不能依赖外部的环境或状态，因为一旦依赖的状态变化，不能保证函数根据对应关系所计算的返回值因为状态的变化仍然保持不变。

这里单独讲解一下数据不可变，在 JavaScript 中有很多数组操作的方法，举个例子：

const arr = [1, 2, 3];


console.log(arr.slice(0, 2)); // [1, 2]

console.log(arr); // [1, 2, 3]

console.log(arr.slice(0, 2)); // [1, 2]

console.log(arr); // [1, 2, 3]


console.log(arr.splice(0, 1)); // [1]

console.log(arr); // [2, 3]

console.log(arr.splice(0, 1)); // [2]

console.log(arr); // [3]

这里的 slice 方法多次调用都不会改变原有数组，且会产生相同的输出。而 splice 每次调用都在修改原数组，且产生的输出也不相同。在函数式编程中，这种会改变原有数据的函数已经不再是纯函数，应该尽量避免使用。

阅读链接：如果想要了解更深入的函数式编程知识点，可以额外阅读函数式编程指北。

21、响应式编程的使用场景有哪些？

响应式编程是一种基于观察者（发布 / 订阅）模式并且面向异步（Asynchronous）数据流（Data Stream）和变化传播的声明式编程范式。响应式编程主要适用的场景包含：

用户和系统发起的连续事件处理，例如鼠标的点击、键盘的按键或者通信设备发起的信号等
非可靠的网络或者通信处理（例如 HTTP 网络的请求重试）
连续的异步 IO 处理
复杂的继发事务处理（例如一次事件涉及到多个继发的网络请求）
高并发的消息处理（例如 IM 聊天）
...

链接：https://juejin.cn/post/6987549240436195364