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出版者:

作者:Kroenke, David

出品人:

頁數:219

译者:

出版時間:

價格:454.81元

裝幀:

isbn號碼:9780130086501

叢書系列:

圖書標籤:

• 數據庫
• 數據庫概念
• 數據庫係統
• 數據管理
• 數據模型
• 關係數據庫
• SQL
• 數據庫設計
• 計算機科學
• 信息技術

編程語言與軟件工程的精深探索：構建高效能係統的基石 本書深入剖析瞭現代軟件開發領域中幾個至關重要的組成部分：高級編程範式、編譯原理與實現、軟件架構設計以及麵嚮對象設計的深層機製。我們旨在提供一個既具有理論深度又富含實踐指導的框架，幫助讀者超越簡單的代碼實現，邁嚮係統級的思維模式。 第一部分：高級編程範式與函數式編程的崛起 本部分聚焦於超越傳統命令式編程的範式，特彆是函數式編程（Functional Programming, FP）。我們首先迴顧命令式編程的局限性，為引入函數式思維鋪平道路。 1. 函數式編程的核心概念與實踐： 不可變性（Immutability）與純函數（Pure Functions）： 詳細闡述不可變數據結構在並發編程中的優勢，以及純函數如何通過消除副作用來簡化推理和測試。我們將通過 Haskell 或 Scala 等語言中的實際案例，展示如何利用高階函數（Higher-Order Functions）、柯裏化（Currying）和函數組閤（Function Composition）來構建清晰、模塊化的代碼。 函子（Functors）、應用函子（Applicative Functors）與單子（Monads）： 這是理解 Haskell 等純函數式語言的三個關鍵抽象。我們不僅會解釋這些概念在數學上的根源，更會著重展示它們在處理副作用、異步操作、錯誤處理和狀態管理等實際問題中的強大威力。例如，如何使用 `Maybe`/`Option` 函子優雅地處理空值，以及如何通過 IO Monad 來安全地封裝與外部世界的交互。 惰性求值（Lazy Evaluation）： 探討惰性求值與嚴格求值（Eager Evaluation）的區彆，以及惰性求值如何催生齣無限數據結構的優雅處理方式，同時分析其在性能優化和資源控製方麵的雙刃劍效應。 2. 並發與並行編程的範式轉換： 隨著多核處理器的普及，並發性成為軟件性能的關鍵。本節對比瞭基於鎖的並發模型（如 Java 的 `synchronized`）與消息傳遞模型（如 Erlang/Actor 模型）。重點分析 Actor 模型 如何通過隔離狀態和僅通過消息進行通信，極大地簡化瞭並發編程的復雜性，避免瞭死鎖和競態條件。我們將通過 Go 語言的 Goroutines 和 Channels 實例，展示 Go 語言如何將並發性作為一等公民納入語言設計之中。 --- 第二部分：編譯器、解釋器與程序語言理論 理解程序是如何被機器執行的，是成為優秀架構師的必經之路。本部分將帶讀者深入程序的“黑箱”內部。 1. 詞法分析、語法分析與抽象語法樹（AST）： 詞法分析（Lexical Analysis）： 講解如何使用正則錶達式和有限自動機（Finite Automata）來識彆源代碼中的有效符號（Tokens）。 語法分析（Parsing）： 深入 LALR(1) 或 LL(k) 等自頂嚮下/自底嚮上分析算法，以及如何構建一個結構清晰的 抽象語法樹（AST）。AST 不僅僅是源代碼的樹形錶示，它是後續所有語義分析和代碼生成的基石。 語義分析（Semantic Analysis）： 涵蓋類型檢查、作用域解析和控製流分析。我們將探討如何使用符號錶（Symbol Table）來維護變量、函數和類型的上下文信息。 2. 中間代碼生成與優化： 三地址碼（Three-Address Code, TAC）： 分析為什麼 TAC 這種中間錶示形式（IR）對於機器無關的代碼優化至關重要。 編譯器優化技術： 詳細介紹一係列經典的優化技術，包括常量摺疊（Constant Folding）、死代碼消除（Dead Code Elimination）、循環展開（Loop Unrolling）以及寄存器分配策略。我們討論這些優化如何在保證程序語義不變的前提下，顯著提升執行效率。 3. 即時編譯（JIT）與虛擬機原理： 探討 Java 虛擬機（JVM）或 V8 引擎中的 JIT 編譯器的運作機製。重點分析 熱點代碼檢測、字節碼到機器碼的動態轉換，以及 逃逸分析（Escape Analysis） 如何幫助垃圾迴收器做齣更優的決策，實現接近原生代碼的性能。 --- 第三部分：軟件架構設計：從單體到分布式係統的演進 本部分聚焦於宏觀層麵的係統設計，探討如何在需求、約束和技術選型之間找到最佳平衡點。 1. 架構模式的深度剖析： 分層架構與洋蔥架構（Onion Architecture）： 對比經典的三層/N層架構與更注重關注點分離的洋蔥架構或整潔架構（Clean Architecture）。強調領域模型（Domain Model）應處於係統的絕對中心，不受基礎設施細節的影響。 麵嚮服務架構（SOA）與微服務（Microservices）： 深入分析從 SOA 到微服務演進的驅動力。重點討論微服務帶來的治理挑戰，包括服務發現、分布式事務處理（Saga 模式 vs 兩階段提交）、API 網關的職責與實現。 事件驅動架構（EDA）： 闡述如何使用消息代理（如 Kafka 或 RabbitMQ）構建高吞吐量的異步係統。重點講解 事件溯源（Event Sourcing） 模式，如何通過持久化所有狀態變更事件來提供完整的審計日誌和時間旅行能力。 2. 可靠性、可擴展性與彈性設計： 負載均衡與容錯機製： 討論 L4/L7 負載均衡器的區彆，以及 Raft 或 Paxos 協議在實現一緻性服務（如分布式鎖、配置中心）中的作用。 隔離、降級與熔斷： 詳細講解 Hystrix 或 Resilience4j 等庫中實現的熔斷器（Circuit Breaker）模式如何防止級聯故障。討論 Bulkhead（艙壁）模式在隔離資源池中的應用。 數據一緻性模型： 深入探討 BASE（基本可用、軟狀態、最終一緻性）與 ACID（原子性、一緻性、隔離性、持久性）之間的權衡。在分布式場景下，如何利用版本嚮量或 Vector Clocks 來解決衝突。 --- 第四部分：麵嚮對象設計（OOD）的精髓與反模式 本部分超越基礎的繼承和多態，深入探討麵嚮對象設計的深層原則和實踐智慧。 1. SOLID 原則的再審視： 我們不僅僅停留在對 SOLID 原則的羅列，而是通過復雜的軟件重構案例，展示這些原則如何指導我們應對需求變更。特彆關注 依賴倒置原則（DIP） 在構建可測試、可替換模塊中的決定性作用，以及 裏氏替換原則（LSP） 在繼承體係中易被違反的陷阱。 2. 設計模式的深層應用： 除瞭常見的創建型和結構型模式，我們著重講解行為型模式在業務邏輯中的應用： 策略模式（Strategy）與模闆方法模式（Template Method）： 辨析兩者的相似點和關鍵差異，強調策略模式在運行時動態切換行為的能力。 觀察者模式（Observer）與發布-訂閱模式（Pub/Sub）： 分析兩者在鬆耦閤方麵目標一緻，但在解耦的程度和消息傳遞的範圍上的區彆。 命令模式（Command）： 如何利用命令模式將“請求”封裝成對象，從而實現請求的排隊、日誌記錄和撤銷操作。 3. 領域驅動設計（DDD）的基礎： 介紹 DDD 的核心概念：限界上下文（Bounded Context）、實體（Entity）、值對象（Value Object）、聚閤（Aggregate） 和 領域服務（Domain Service）。強調理解業務語言（Ubiquitous Language）是成功構建復雜領域模型的前提，並展示如何將這些概念映射到代碼結構中，實現高內聚、低耦閤的領域驅動架構。 本書旨在為讀者提供一個全麵的知識體係，使他們能夠駕馭從底層編譯技術到頂層係統架構的復雜性，編寫齣健壯、高性能且易於維護的現代軟件係統。

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