JAVA3D交互式三维图形编程

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价格:29.00元
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isbn号码:9787115082312
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  • Java3D
  • 三维图形
  • 交互式编程
  • 图形编程
  • Java
  • 计算机图形学
  • 3D建模
  • 可视化
  • 游戏开发
  • 技术教程
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具体描述

《深入理解计算机系统(原书第3版)》简介 一部构建坚实计算机科学基础的权威指南 《深入理解计算机系统(原书第3版)》(Computer Systems: A Programmer's Perspective, Third Edition)是一部里程碑式的著作,它以程序员的视角,系统、深入地剖析了现代计算机系统的核心概念和工作原理。本书并非传统意义上的操作系统或硬件手册,而是将硬件的底层细节、系统的软件架构以及应用程序的性能优化紧密地结合在一起,为读者构建起一座理解“程序如何在真实硬件上运行”的坚实桥梁。 核心价值与独特视角 本书的独特之处在于其“自顶向下,由浅入深”的教学方法。它假定读者已经掌握了基本的编程语言知识(如C语言),然后从这一编程起点出发,逐步揭示程序在编译、汇编、链接、加载后,如何在处理器、存储器层次结构、网络等复杂系统中执行的完整链条。 它强调的是“系统级抽象”与“底层实现”之间的互动关系。优秀的程序员不仅需要知道如何编写代码,更需要理解代码执行的上下文环境,从而写出更高效、更健壮的软件。 内容详述(涵盖主要章节主题): 第一部分:程序结构与数据表示 本部分奠定了理解后续所有系统级概念的基础,聚焦于程序如何在机器级被表示和执行。 1. 信息表示: 深入探讨了数字在计算机中是如何表示的。内容覆盖了有符号和无符号整数的二进制表示,重点讲解了补码机制及其在加法、乘法运算中的优雅应用。随后,详细阐述了浮点数的IEEE 754标准表示法,解释了其精度限制、特殊值(如NaN和无穷大),以及如何避免在科学计算中引入舍入误差。同时,讲解了字符和字符串的编码(如ASCII和Unicode),以及如何处理不同字节序(大端/小端)带来的兼容性问题。 2. 汇编语言与程序编译: 本书揭示了C语言源代码如何通过预处理器、编译器、汇编器和链接器,最终转化为可执行的机器代码。重点分析了x86-64(现代主流架构)的汇编语言基础,包括指令集、操作数格式、寄存器用途。最关键的是,详细讲解了函数调用机制,包括栈帧的建立与销毁、参数传递、局部变量存储,以及如何处理递归调用。这部分内容为理解底层性能优化和调试复杂错误提供了必备知识。 3. 整数运算与溢出: 超越了简单的数据类型定义,本书探讨了整数运算的底层数学原理,并深入分析了溢出(Overflow)的发生条件及其对程序逻辑可能产生的意外影响。 第二部分:处理器、存储器和性能 本部分是全书的核心,关注程序执行的物理环境——处理器和存储器层次结构。 4. 处理器体系结构(CPU): 系统地介绍了现代处理器的设计原理。涵盖了数据通路(Datapath)的设计,从取指、译码到执行、访存、写回的流水线(Pipelining)机制。重点分析了指令级并行(ILP)技术,如超标量(Superscalar)处理器、指令级调度以及分支预测(Branch Prediction)算法。读者将清晰地理解,为什么简单的代码调整(如循环展开)能带来显著的性能提升,以及分支预测失败的代价。 5. 存储器层次结构与局部性: 这是理解程序性能的另一关键支柱。本书详细解释了存储器层次结构的物理基础,从寄存器、L1/L2/L3缓存,到主存(DRAM),再到磁盘(SSD/HDD)。核心在于阐述了局部性原理——时间局部性和空间局部性——如何被硬件设计所利用。通过缓存命中率和缺失成本的分析,指导读者如何重构数据结构和算法,以最大化缓存效率,从而显著提升应用性能。 6. 虚拟内存: 探讨了虚拟内存系统如何为每个进程提供一个隔离且巨大的线性地址空间。详细描述了地址翻译过程:从虚拟地址到物理地址的映射,包括页表(Page Table)的结构、多级页表以及转译后备缓冲器(TLB)的作用。同时,分析了内存保护、进程间隔离的实现机制,以及缺页中断(Page Fault)的处理流程。 第三部分:程序与系统交互 本部分将视角从单个程序内部拓展到程序与操作系统内核的交互界面。 7. 链接(Linking): 详细区分了静态链接和动态链接。解释了目标代码(Object Code)的格式,如ELF(Executable and Linkable Format)。重点解析了重定位过程,以及共享库(Shared Libraries)如何被加载到内存中,并如何通过GOT(Global Offset Table)和PLT(Procedure Linkage Table)实现地址的延迟解析,从而节省内存并支持动态代码更新。 8. 异常控制流(Exceptional Control Flow): 控制流不仅仅是`if/else`和`while`循环。本章深入探讨了操作系统如何通过中断、陷阱和异常来管理控制流。详述了系统调用(System Calls)的工作原理,这是用户程序请求内核服务的标准接口。此外,还分析了进程的创建、终止、信号(Signals)处理机制,以及非本地跳转(如`setjmp`/`longjmp`)在特定编程场景中的应用。 9. 进程与并发编程: 讨论了操作系统如何通过进程管理并发执行。讲解了进程的创建、上下文切换(Context Switching)的开销,以及进程的资源管理。核心在于并发编程。本书详细介绍了管理共享数据、避免竞争条件的同步机制,包括互斥锁(Mutexes)、信号量(Semaphores)和条件变量(Condition Variables)的正确使用方法,强调了死锁、活锁和饥饿等常见并发问题的识别与规避策略。 10. 虚拟存储器与动态内存分配: 在理解虚拟内存的基础上,本章专注于用户级内存管理。详细剖析了动态内存分配器(malloc/free)的内部工作原理,包括各种垃圾回收策略(如显式/隐式空闲链表、伙伴系统)。理解分配器的设计对于编写高性能、低内存碎片的长期运行程序至关重要。 第四部分:网络与并发编程深化 本部分将系统视角扩展到网络通信和更高级的并发模型。 11. 并发编程进阶: 除了传统的基于进程的并发,本章探讨了线程(Threads)模型,如Pthreads API,及其与进程模型的区别。重点讲解了线程安全的设计原则,并深入研究了更现代的并发工具,如读写锁。 12. 网络编程: 从系统层面对TCP/IP协议栈的客户端-服务器模型进行了解构。详细描述了Socket接口的使用,包括`socket()`, `bind()`, `listen()`, `accept()`, `connect()`, `send()`, `recv()`等核心函数。探讨了网络I/O的阻塞/非阻塞特性,并介绍了I/O多路复用技术(如`select`/`poll`),这是构建高性能网络服务器的基础。 总结 《深入理解计算机系统(原书第3版)》是计算机科学、软件工程、系统编程等领域学生及专业人士的必备参考书。它不仅仅教授“如何做”,更着重解释“为什么是这样”,通过严谨的理论结合实际的机器级代码和硬件细节,为读者构建起一个完整、连贯的计算机系统知识图谱,是通往高性能、系统级软件开发领域的基石。

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用户评价

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作为一名对算法和数据结构有着深入研究的学者,我一直认为,将抽象的算法过程转化为直观的、可交互的三维动画,是加深理解和传播算法思想的绝佳方式。《JAVA3D交互式三维图形编程》这本书,正好为我提供了这样的技术支撑。我希望通过学习这本书,能够掌握如何将各种经典的算法,例如排序算法、图算法、搜索算法等,用三维图形的方式生动地展现出来。想象一下,用户可以通过简单的点击,看到数据元素在三维空间中是如何被移动、比较和交换的,每一个步骤都清晰可见。这对于学生学习算法原理,或者对于研究人员进行算法分析,都将起到巨大的促进作用。书中关于动画和交互的章节,将是实现这一目标的关键。我期待学习如何控制动画的速度和节奏,如何为算法的每一步设置恰当的视觉反馈,以及如何让用户通过交互来控制算法的执行流程,例如暂停、步进或者修改输入数据。这本书不仅仅是一本编程手册,更是我将理论研究与可视化实践相结合的有力工具,让我能够将枯燥的算法世界变得生动有趣。

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拿到《JAVA3D交互式三维图形编程》这本书,我首先被它厚实的纸张和精美的排版所吸引,拿在手里很有分量感。我是一名在游戏开发领域摸爬滚打多年的程序员,一直以来都对图形渲染和三维引擎的底层原理有着强烈的好奇心。虽然我熟悉Unity和Unreal Engine等现成的开发工具,但总觉得缺少一些对图形技术核心的理解。这本书恰好填补了我的这个空白。从目录上看,它并没有止步于简单的API调用,而是深入剖析了Java3D的架构设计,包括场景图的概念、渲染管线的工作流程,以及如何在Java3D中高效地管理大量的3D对象和纹理。这对于我理解更底层的图形学原理非常有帮助,也许能启发我在现有引擎基础上进行一些定制化开发,或者在性能优化方面找到新的突破口。特别是关于光照模型和阴影技术的讲解,让我跃跃欲试。我一直想实现更逼真的光影效果,比如模拟阳光穿过树叶的斑驳效果,或者在虚拟场景中实现逼真的实时阴影,让整个画面更加生动。这本书中关于材质属性的详细介绍,也让我看到了实现各种表面质感的可能性,从光滑的金属到粗糙的岩石,仿佛都能在书中找到对应的实现方法。我相信,通过这本书的学习,我不仅能掌握Java3D的开发技巧,更能深刻理解三维图形渲染的精髓。

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我一直对游戏开发领域充满向往,尤其是那些能够呈现出宏大世界观和逼真视觉效果的大型3D游戏。《JAVA3D交互式三维图形编程》这本书,虽然可能不是直接用于开发商业游戏引擎,但我认为它提供了理解游戏图形底层原理的重要窗口。我从书中目录中看到了关于场景构建、光照、材质、纹理贴图等方面的讲解,这正是游戏开发中不可或缺的基础知识。我特别想了解,如何通过Java3D来管理和渲染大量的3D模型,如何实现逼真的光影效果来营造游戏世界的氛围,以及如何运用纹理来赋予物体真实的表面质感。这对于我理解游戏引擎的渲染管线和图形优化技术非常有帮助。此外,书中关于交互的章节,也让我看到了如何实现游戏中最基本的操作,例如角色移动、视角控制、以及与游戏环境中物体的互动。虽然Java3D可能不是游戏开发的首选,但通过学习这本书,我能够掌握3D图形编程的基本思想和核心技术,为我将来深入学习更专业的游戏开发工具打下坚实的基础。这本书的价值,在于它能够让我窥探到游戏世界背后那令人惊叹的图形魔法。

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这本书的封面设计就吸引了我,一种深邃的蓝色,点缀着抽象的三维图形,仿佛预示着一个充满探索和创新的数字世界。我一直对计算机图形学有着浓厚的兴趣,尤其是那种能够让人身临其境的三维交互体验。在网上搜索相关资料时,偶然发现了《JAVA3D交互式三维图形编程》这本书,它的名字立刻抓住了我的眼球。在仔细阅读了书籍的简介和目录后,我被书中涵盖的广泛主题所吸引,从基础的Java3D API介绍,到复杂的场景构建、光照、材质、动画,再到交互技术的实现,仿佛是一张通往三维编程世界的详尽地图。我最期待的是能够学习如何利用Java3D来创建各种逼真的场景,比如模拟一个虚拟的博物馆,让用户可以在其中自由漫步,近距离观察展品;或者构建一个交互式的三维模型展示平台,让产品设计师能够直观地展示他们的作品,并允许潜在客户进行缩放、旋转和剖切。我也很想了解如何在Java3D中实现更高级的交互,例如使用鼠标或键盘控制摄像机的视角,或者通过手势识别来与三维对象进行互动。这本书的出版,无疑为我这样渴望深入了解Java3D编程的开发者提供了一个宝贵的学习资源,我迫不及待地想翻开它,开始我的三维编程之旅,去创造属于自己的数字奇迹。

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我是一名对计算机辅助设计(CAD)软件的底层原理充满好奇的研究生。《JAVA3D交互式三维图形编程》这本书的出现,恰恰是我深入理解CAD软件工作机制的绝佳机会。我常常思考,那些复杂的CAD软件是如何实现精确的几何建模、高效的渲染以及流畅的交互的。这本书既然以“交互式三维图形编程”为题,我想它必然会涉及到几何体的构建、变换以及用户与三维模型之间的互动。我希望书中能够详细讲解如何利用Java3D来创建和编辑各种几何形状,从简单的立方体、球体到更复杂的曲面和实体。这对于理解CAD软件中的建模功能非常重要。同时,书中关于用户交互的章节,也让我看到了如何实现CAD软件中常见的操作,比如选择、移动、旋转、缩放模型,以及进行剖面分析等。我期待能够学习到如何为用户提供一个直观、高效的操作界面,让他们能够轻松地“雕刻”出心中的三维模型。此外,书中对光照和材质的讲解,也能帮助我理解CAD软件如何呈现出逼真的设计效果,让模型看起来更加真实,便于设计师进行评估和修改。这本书无疑为我研究CAD技术提供了重要的理论基础和实践指导。

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作为一名对教育技术和远程教学充满热情的教师,我一直在思考如何利用现代技术来提升教学的趣味性和有效性。《JAVA3D交互式三维图形编程》这本书,让我看到了将三维图形技术引入课堂的巨大潜力。我常常设想,能否通过这本书所教授的技术,为学生们创建一些生动有趣的3D学习模型?例如,在生物学课上,我可以创建一个可交互的3D人体骨骼模型,让学生能够360度观察骨骼结构,甚至可以模拟骨骼的运动;在物理课上,我可以构建一个3D的力学实验场景,让学生通过改变参数来观察力的作用效果,从而加深对抽象物理概念的理解。这本书的“交互式”特性尤其吸引我,这意味着学生不仅仅是观看,还可以主动地去探索和操作。想象一下,在历史课上,学生可以通过虚拟现实技术“走进”古老的建筑,或者在化学课上,学生可以亲自“搭建”分子模型。我相信,通过学习这本书,我能够掌握创建这些沉浸式学习体验的技术,让我的课堂变得更加引人入胜,激发学生的学习兴趣和创造力。这对我来说,是一次将技术与教育完美融合的宝贵机遇。

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当我第一次看到《JAVA3D交互式三维图形编程》这本书的标题时,我的大脑立刻闪过无数个关于“可视化”的想法。我是一名数据科学家,日常工作中接触大量的数据,如何将这些抽象的数据以直观、易于理解的方式呈现出来,一直是我关注的重点。传统的二维图表虽然有效,但在面对复杂的多维数据集时,往往显得力不从心。我一直在寻找一种能够将数据转化为三维图形,并通过交互来探索数据的方法。这本书的出现,正是我渴求的。我从书中目录的描述中推测,它能够指导我如何使用Java3D来构建数据可视化模型,例如将时间序列数据绘制成三维的曲线图,将地理位置数据映射到三维地球模型上,或者将复杂的网络关系以三维图的形式展现出来。更让我感到兴奋的是“交互式”这个词。这意味着我不仅仅能够静态地展示数据,还可以让用户通过鼠标拖拽来旋转数据模型,通过缩放来查看细节,甚至可以通过自定义的交互方式来过滤、高亮或者对比不同的数据点。我设想着,未来或许可以利用这本书的技术,开发一个交互式数据探索平台,让非技术背景的决策者也能够轻松地与数据对话,从中发现有价值的洞察。这本书为我打开了一个全新的数据可视化视角。

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作为一名对虚拟现实(VR)和增强现实(AR)技术充满热情的学生,我在寻找能够提供扎实三维图形编程基础的教材时,《JAVA3D交互式三维图形编程》这本书引起了我的注意。我常常在想,VR/AR的沉浸式体验背后,究竟是怎样的技术在支撑?这本书的书名就点出了“交互式三维图形编程”的核心,这正是我所需要的。我了解到书中会讲解如何构建复杂的3D场景,这对于创建VR/AR应用至关重要,因为我们需要能够精确控制虚拟环境中物体的摆放、大小和关系。更重要的是,书中关于交互的章节,让我看到了将用户输入转化为三维世界操作的可能性。想象一下,在VR头显中,用户可以通过手部追踪来抓取、移动和旋转虚拟物体,或者通过目光注视来触发事件。这本书提供的Java3D框架,应该能够帮助我理解并实现这些交互逻辑。此外,书中对动画和物理模拟的提及,也让我兴奋不已。在VR/AR中,流畅的动画和真实的物理反馈是提升用户体验的关键。我希望通过学习这本书,能够掌握创建生动有趣的虚拟角色的方法,或者模拟出物体碰撞、重力等物理现象,让我的VR/AR项目更具吸引力。这本书对我来说,不仅仅是一本技术书籍,更是通往下一代沉浸式体验世界的桥梁。

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多年来,我一直是一名Java的忠实使用者,但我的开发领域主要集中在Web后端和企业级应用。然而,我内心深处一直渴望能够涉足更具视觉冲击力的领域,特别是那些能够利用代码创造出令人惊叹的视觉效果的编程。当我在书店的角落里发现《JAVA3D交互式三维图形编程》时,一种久违的创作冲动被点燃了。这本书不仅仅是关于Java3D API的介绍,它更像是一本指导手册,教你如何从零开始构建一个完整的3D世界。我特别期待书中关于3D模型加载和渲染的部分,能够学习如何导入外部的3D模型文件(如OBJ, FBX等),并将它们巧妙地整合到自己的Java3D应用程序中。这对于创建更复杂的场景至关重要,比如模拟真实的城市景观或者还原历史建筑。我一直梦想着能够用代码“建造”虚拟世界,这本书似乎为我提供了一个绝佳的起点。此外,书中对动画系统和粒子系统的描述,也让我对创造动态视觉效果充满了期待。想象一下,能够用Java3D实现火焰、烟雾、雨雪等粒子效果,或者让虚拟角色做出流畅的动作,这无疑能极大地提升我作品的艺术表现力。这本书的出现,让我看到了将我对Java的热情与我对视觉艺术的追求相结合的可能性。

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我一直对建筑可视化和数字孪生技术有着浓厚的兴趣,并一直在寻找能够帮助我实现这些目标的编程工具。《JAVA3D交互式三维图形编程》这本书的出现,让我看到了实现这一目标的新途径。我了解到,这本书将引导我学习如何使用Java3D来构建精细的建筑模型,并为其赋予逼真的材质和光照效果,从而创建出能够展示建筑设计理念的精美可视化作品。这对于建筑师和房地产开发商来说,能够极大地提升方案的展示效果和客户的理解程度。更让我兴奋的是,书中关于“交互式”的强调。我设想着,未来我可以利用这本书的技术,构建一个交互式的建筑漫游系统,让潜在的购房者能够“身临其境”地体验未来的家,自由地在虚拟的房屋中穿梭,观察各个房间的细节,甚至可以改变墙体的颜色和家具的摆放。此外,我也对书中可能涉及到的场景数据管理和更新能力感到好奇。在数字孪生领域,我们需要能够实时反映物理世界状态的三维模型,这本书是否能够提供相关的技术支持,让我能够将传感器数据与3D模型进行关联,从而实现动态的、实时的可视化,这是我非常期待探索的部分。

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