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出版者:MC Graw Hill

作者:David J. Kruglinski

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:1998-12

價格:USD 124.00

裝幀:Paperback

isbn號碼:9788448114152

叢書系列:

圖書標籤:

• Visual Basic
• C++
• 程序設計
• 高級編程
• 軟件開發
• 編程語言
• 計算機科學
• 算法
• 數據結構
• 麵嚮對象編程
• Windows編程

深入探索現代軟件架構與高效能編程範式 一本聚焦於構建健壯、可維護且麵嚮未來的復雜軟件係統的實戰指南 導言：超越基礎，邁嚮企業級應用 在當今快速迭代的技術環境中，僅僅掌握一門編程語言的語法已遠遠不能滿足構建大規模、高並發、高可靠性係統的需求。軟件工程師麵臨的挑戰是如何駕馭日益增長的係統復雜性，如何設計齣既能快速響應業務變化，又能保證長期穩定運行的架構。本書正是為瞭應對這一挑戰而生，它將帶領讀者跳齣對單一技術棧的局限性認知，深入探討現代軟件工程的核心原則、設計哲學以及支撐高性能係統的底層機製。 本書的目標讀者是具備一定編程經驗，渴望將自己的技能提升到架構設計和係統優化層麵的開發者、技術主管和係統分析師。我們不會重復介紹基礎的麵嚮對象概念或語言特性，而是將重點放在如何運用這些工具去解決現實世界中遇到的棘手問題。 第一部分：現代軟件架構的基石與演進 本部分將係統梳理當前主流的企業級應用架構範式，並深入剖析其背後的權衡（Trade-offs）。 1. 分布式係統的理論基礎與挑戰 我們將首先建立對分布式係統復雜性的清晰認識。討論CAP理論的實際應用場景，以及在一緻性、可用性和分區容忍性之間進行實際工程決策的方法。 共識算法的深度解析： 詳細拆解 Paxos 和 Raft 算法的運作機製，不僅僅停留在概念層麵，而是通過僞代碼和狀態機圖示，展示如何在實際集群中實現領導者選舉、日誌復製和狀態機同步。探討 Multi-Paxos 和 Raft 在實際應用中的優化與變種。 時間與順序的難題： 探討 Lamport 時間戳、嚮量時鍾在確定事件偏序關係中的作用。引入並發控製機製如兩階段鎖定（2PL）及其在分布式事務中的局限性，並轉嚮無鎖（Lock-Free）數據結構和樂觀並發控製（OCC）在高性能服務中的應用。 服務間通信的演進： 對比傳統的同步/異步通信模型。深入探討基於消息隊列（如 Kafka, RabbitMQ）的事件驅動架構（EDA）如何解耦係統，並深入分析流處理（Stream Processing）的模式，如事件溯源（Event Sourcing）和物化視圖（Materialized Views）。 2. 微服務架構的實踐與陷阱 微服務並非銀彈，其成功實施依賴於對邊界劃分、治理和服務間交互的深刻理解。 DDD（領域驅動設計）在服務劃分中的指導作用： 如何運用限界上下文（Bounded Context）精準地確定服務的邊界，避免服務間的“大泥球”效應。探討如何管理跨上下文的依賴關係和數據同步。 服務間通信的挑戰與治理： 詳述服務網格（Service Mesh，如 Istio/Linkerd）的引入，它如何接管流量管理、熔斷、限流和可觀察性。對比 RESTful API、gRPC（Protobuf 序列化優勢）以及 GraphQL 在不同業務場景下的適用性。 分布式事務的睏境： 重點解析 SAGA 模式的實現細節、補償機製的設計，以及 TCC（Try-Confirm-Cancel）模式在強一緻性要求下的工程落地。 第二部分：高性能計算與係統優化技術 本部分著眼於如何榨乾硬件的性能，構建響應時間極低的應用程序。 3. 內存管理與垃圾迴收機製的底層探究 理解程序運行的物理基礎是實現卓越性能的關鍵。 操作係統內存模型的交互： 分析程序如何與虛擬內存、頁錶、緩存行（Cache Lines）交互。解釋僞共享（False Sharing）對多綫程性能的巨大影響，並給齣避免策略。 高級垃圾迴收器（GC）分析： 不僅限於瞭解 GC 的存在，而是深入剖析主流運行時環境（如 JVM 的 G1, ZGC 或 CLR 的 Background GC）的工作原理。探討如何通過調整 GC 參數、對象分配策略和逃逸分析（Escape Analysis）來最小化 Stop-The-World (STW) 延遲。 零拷貝與 DMA（直接內存訪問）： 在 I/O 密集型應用中，如何通過零拷貝技術減少 CPU 在數據傳輸中的介入，從而提高吞吐量，特彆是在網絡和文件操作中。 4. 並發模型與並行計算的精細控製 探討超越標準綫程模型的更高效的並發原語和計算範式。 Actor 模型與消息傳遞： 深入研究 Erlang/Akka 等框架中的 Actor 模型，理解其如何提供輕量級並發和隔離性。探討基於無鎖隊列的 MPMC（多生産者多消費者）實現。 數據並行與任務並行： 分析 OpenMP、TBB（Threading Building Blocks）等庫如何簡化並行化，並介紹異構計算（如 CUDA/OpenCL 基礎）的初步概念，理解將特定計算任務卸載到 GPU 的可行性。 鎖的替代方案： 對比顯式鎖（Mutex, Semaphore）與樂觀鎖（CAS 操作）在不同競爭度下的性能錶現。重點講解無等待（Wait-Free）和無鎖（Lock-Free）數據結構的原理和在高性能緩存係統中的應用。 第三部分：可觀測性、可靠性與自動化運維（DevOps 增強） 軟件的生命周期管理與質量保障同等重要。 5. 現代可觀測性棧的構建 告警（Alerting）僅僅是冰山一角。本章側重於構建一個能夠深入洞察係統內部狀態的完整觀測體係。 日誌的結構化與聚閤： 推行結構化日誌（JSON/Protobuf 格式），並結閤 ELK/Loki 棧進行高效索引和查詢。探討日誌采樣策略在海量數據流中的必要性。 分布式追蹤的落地： 講解 OpenTracing/OpenTelemetry 標準，如何通過上下文傳播（Context Propagation）在微服務調用鏈中記錄延遲和錯誤。分析追蹤數據的分析方法，識彆關鍵路徑上的性能瓶頸。 指標（Metrics）與時間序列數據庫（TSDB）： 深入 Prometheus 的數據模型和查詢語言 PromQL。討論 RED（Rate, Errors, Duration）方法論在係統健康度評估中的應用。 6. 彈性設計與故障注入 設計容錯性係統，意味著主動尋找並修復弱點。 混沌工程（Chaos Engineering）實踐： 介紹 Gremlin 或 Chaos Monkey 等工具，如何在生産環境中安全地進行故障注入（如延遲注入、資源耗盡）。闡述如何通過這些實驗來驗證係統的自我修復能力。 斷路器（Circuit Breaker）與重試策略： 詳細解析斷路器的狀態機轉換，防止級聯故障。探討冪等性（Idempotency）在設計安全重試機製中的核心地位。 漸進式交付與金絲雀發布： 講解如何利用高級的部署策略（如藍綠部署、金絲雀發布）結閤服務網格和實時監控數據，將新版本安全地推嚮用戶，實現快速反饋循環。 結語：麵嚮未來的持續學習路徑 本書旨在提供一個堅實的技術框架，使讀者能夠理解當前軟件係統的“為什麼”和“如何做”，而不是僅僅停留在錶層的“做什麼”。在快速演進的 IT 世界中，真正的先進性在於掌握解決復雜問題的通用思維模式。掌握這些範式，讀者將能自信地迎接下一代計算挑戰，構建齣真正意義上的下一代企業級應用。

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