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出版者:

作者:皮德常 编

出品人:

页数:248

译者:

出版时间:2004-3

价格:26.00元

装帧:

isbn号码:9787302080923

丛书系列:

图书标签:

• Java
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深入理解与实践：C++面向对象编程高级主题 一、引言：迈向精通之路 本书旨在为已经掌握C++基础语法和面向对象编程（OOP）基本概念的读者提供一个全面、深入的进阶指南。我们不再满足于仅仅“会使用”C++，而是致力于帮助读者理解其底层机制，掌握设计模式的精髓，并能够编写出高效、健壮、可维护的大规模系统。本书的内容覆盖了C++标准库的高级特性、内存管理的精细控制、模板元编程的强大力量，以及并发编程的现代实践。我们坚信，只有深入理解语言的每一个角落，才能真正发挥出C++作为一门“系统级”编程语言的全部潜力。 二、内存管理的艺术与科学 C++的强大之处，很大程度上来源于其对内存的直接控制能力。然而，这种能力也带来了复杂的挑战，如内存泄漏、悬垂指针和数据竞争。 2.1 RAII：资源获取即初始化 本章将系统阐述RAII（Resource Acquisition Is Initialization）范式。我们将详细分析标准库中智能指针（`std::unique_ptr`, `std::shared_ptr`, `std::weak_ptr`）的内部实现原理，探讨它们如何通过封装资源和利用析构函数自动释放资源，从而彻底消弭手动`new`/`delete`带来的隐患。特别地，我们会深入研究`std::shared_ptr`的引用计数机制，包括原子操作的应用和循环引用的检测与解决策略。 2.2 内存分配器的定制与优化 标准库的默认内存分配器（如`new`/`delete`）虽然通用，但在特定应用场景下（如频繁的小对象分配/释放），性能可能成为瓶颈。本章将引导读者构建自定义内存分配器。我们将讨论池化分配器（Pool Allocator）的设计，对比前向列表分配器（Freelist Allocator）的优劣。核心内容包括：如何与底层操作系统API（如`mmap`或`VirtualAlloc`）交互以获取大块内存，以及如何设计数据结构来高效地管理和复用内存块，从而最小化内存碎片和系统调用开销。 2.3 内存模型与顺序一致性 现代多核处理器引入了复杂的内存缓存一致性问题。我们将全面解析C++内存模型（Memory Model），重点关注顺序一致性（Sequential Consistency）、释放-获取（Release-Acquire）语义的实际含义及其性能影响。通过分析具体的硬件架构（如x86-TSO模型），我们将展示如何在不依赖昂贵内存屏障的情况下，通过恰当的原子操作组合来实现高效的同步。 三、模板元编程（TMP）：编译期的魔法 模板元编程是将计算过程从运行时转移到编译时的强大技术，它能生成高度优化的、类型安全的专用代码。 3.1 基础概念与类型特性 我们将从基础的类型特性（Type Traits）开始，展示如何使用`std::is_same`, `std::enable_if`等工具在编译期进行类型检查和选择性编译。深入探讨递归模板和SFINAE（Substitution Failure Is Not An Error）规则的实际应用，理解编译器如何解析复杂的模板实例化过程。 3.2 表达式模板与高阶函数模拟 本书将重点介绍表达式模板（Expression Templates）在高性能数值计算（如线性代数库）中的应用。我们将演示如何延迟计算操作，将多个操作（如矩阵的加法和乘法）编译成一个单一的、最优化的表达式树，避免中间结果的产生。此外，我们将探讨如何利用模板特化和递归，在C++中模拟函数式编程中的高阶函数，如`map`和`fold`操作。 3.3 运行时反射的初步探索 随着C++标准的演进，运行时反射（Runtime Reflection）的需求日益增加。我们将讨论当前C++社区中探索性的解决方案，包括如何利用宏和类型信息，在有限的范围内实现类似于运行时类型查询和成员访问的能力，为未来C++特性的引入做好知识储备。 四、现代C++并发编程实战 并行化是提升应用性能的关键。本书聚焦于C++11/14/17/20标准提供的并发工具，强调安全性和效率。 4.1 线程管理与同步原语 除了基本的`std::thread`之外，我们将详细剖析条件变量（`std::condition_variable`）的正确使用方式，强调谓词（Predicate）在避免虚假唤醒中的关键作用。我们还将对比互斥锁（`std::mutex`）、递归锁（`std::recursive_mutex`）以及自旋锁（Spinlock）的应用场景和性能权衡。 4.2 异步编程与Futures `std::future`和`std::promise`是进行异步结果通信的核心工具。我们将深入研究`std::packaged_task`和`std::async`的工作机制，并展示如何利用它们来构建非阻塞的操作流程。重点将放在异步返回类型（`std::future`的返回值）的处理上，以及如何使用`std::when_any`和`std::when_all`来管理多个并发任务的依赖关系。 4.3 协程（Coroutines）：下一代并发模型 本书最后将引入C++20引入的协程（Coroutines）特性。我们将详细解析协程的编译器转换过程（`promise_type`、`handle`、`awaitable`对象），解释`co_await`, `co_yield`, `co_return`的含义。通过实际案例，我们将展示协程如何极大地简化异步I/O和状态机编程，实现顺序代码的非阻塞执行。 五、设计哲学与高级设计模式 掌握了底层机制后，我们转向如何构建优雅的软件结构。 5.1 策略与混合模式 我们将超越传统的GoF设计模式，重点探讨如何利用C++的类型系统来自然地表达设计意图。分析策略模式（Strategy Pattern）在模板特化中的实现，以及如何使用混合继承（Multiple Inheritance）与虚继承（Virtual Inheritance）来构建复杂的组件，并讨论虚继承带来的菱形继承问题的性能开销和解决方案。 5.2 组件化与模块化 随着项目规模的扩大，代码组织变得至关重要。我们将详细介绍C++20引入的模块（Modules）特性，对比传统头文件机制的缺点（如编译依赖性、宏污染），并展示模块化如何实现更快的编译速度和更清晰的接口定义。 六、性能分析与工具链 理论学习必须辅以实践的测量。本书将指导读者如何使用专业工具来识别和解决性能瓶颈。 我们将介绍如何使用性能分析器（Profiler）（如GProf或VTune）来定位热点代码，解读火焰图（Flame Graphs）。同时，我们将讲解如何利用编译器内置的指令集优化（如SIMD/AVX）的技巧，以及如何通过内联（Inlining）控制来平衡函数调用的开销与代码膨胀。 结语 本书的目的是提供一把钥匙，让读者能够解锁C++语言的深层潜力。完成本书的学习后，读者将不仅能熟练运用现代C++特性，更能以系统设计师的视角去审视和构建高性能、高可靠性的软件系统。

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这本书的阅读体验，说实话，是一种令人感到“舒适”的体验。我不是指它的内容有多么轻松，而是指其排版和语言风格带来的心智负担非常低。很多技术书籍的字体选择、行间距或者术语翻译总是让人在阅读过程中频繁地岔神。但《Java2简明教程》在这一点上做得非常出色，字体大小适中，重点内容采用了加粗或者区块引用，使得查找和回顾特定知识点变得异常高效。在描述复杂概念时，作者擅长使用类比，这种“接地气”的解释方式，让那些原本抽象的概念变得具象化。比如，它解释类加载器的工作机制时，使用的类比简直绝妙，我一下子就明白了双亲委派模型的重要性，再也不用死记硬背那个复杂的加载顺序了。对于一个希望快速掌握Java核心技能的职场人士而言，时间成本是极其宝贵的，这本书的“简明”并非是牺牲了深度，而是将知识提炼到了最高效的表达形式，最大化了信息密度和读者的吸收效率，这是我非常赞赏的一点。

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坦白说，我最初对这本书的期望值并不高，毕竟“简明”二字常常意味着内容上的浅尝辄止。然而，事实狠狠地扇了我一巴掌。我真正开始深入阅读，是从它讲解多线程和并发控制的那几个章节开始的。在那之前，我对线程的理解总是停留在“创建”和“启动”的层面，一遇到竞态条件（Race Condition）就头大。这本书的作者显然深谙初学者的痛点，他没有直接抛出复杂的锁机制，而是先用非常生动的比喻和简单的代码示例，将共享资源访问的危险性描绘得淋漓尽致。随后，同步关键字`synchronized`的用法和它在方法、代码块上的应用被讲解得井井有条，配合着清晰的流程图，我竟然在半个小时内就彻底理解了“锁的粒度”和“死锁”的预防思路。最让我惊喜的是，它对`volatile`关键字的介绍，不像其他书那样简单地一笔带过，而是结合JMM（Java内存模型）的最新进展，解释了它在保证变量可见性方面的作用，这对于后续学习更高级的并发工具，如`Lock`接口和`Atomic`类，打下了无比坚实的基础。这本书的广度与深度拿捏得恰到好处，绝非浪得虚名。

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我是在尝试转型后端开发的时候接触到这本教程的，当时我对Java生态的庞大感到有些不知所措。我过去主要用脚本语言，面向对象的思维转换是最大的障碍。这本书的魅力在于，它不仅教授了Java的语法，更重要的是，它系统性地重塑了我对面向对象编程（OOP）的理解。它把封装、继承和多态这三大支柱，不是作为孤立的章节讲授，而是贯穿在整个教程的设计哲学中。特别是对接口（Interface）的讲解，超越了简单的“契约”定义，深入到了设计模式的应用层面，引导读者思考如何通过接口来解耦系统组件。在最后一章，书中对Java的包管理和简单的项目结构划分给出了非常实用的建议，这对于一个刚刚脱离IDE自带模板的新手来说，是极其宝贵的“行业潜规则”知识。总的来说，这本书提供了一条清晰、逻辑严密的路径，将一个对Java一无所知的门外汉，稳步地带入到能够独立编写和维护中小型Java应用程序的水平，它的价值远超其书本定价。

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这本《Java2简明教程》的封面设计得十分朴实，一看就知道是面向实战的，没有那些花里胡哨的装饰。我当初抱着试一试的心态买的，毕竟市面上Java的书籍汗牛充栋，很难挑出真正能让人快速上手的。拿到书后，我立刻翻阅了前几章，感觉作者的思路非常清晰，从最基础的语法讲起，循序渐进，没有那种高高在上、让人望而却步的学术腔调。它更像是一位经验丰富的工程师在手把手教你搭积木，每一步都让你踏实。特别是对于那些有C++或者其他面向对象语言基础的读者来说，这本书简直是为我们量身定做的“拐杖”。它没有在虚拟机原理上过多纠缠，而是直奔主题——如何用Java解决实际问题。我记得我跟着书中的例子敲完第一个图形界面应用时，那种成就感是其他教材很难给予的。书中对集合框架的讲解尤其到位，各种集合类的底层逻辑和适用场景被剖析得明明白白，这比我之前看过的几本厚厚的“圣经”都要直观易懂得多。对于初学者来说，这本书的价值在于它提供的不仅仅是知识点，更是一种解决问题的思维定式。

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我是一个习惯于通过项目驱动学习的人，阅读技术书籍时最怕遇到那种纯粹的理论堆砌。这本书的结构安排非常巧妙地平衡了理论与实践之间的关系。它没有让人沉溺于无休止的理论推导，而是在每个核心概念介绍后，都会紧跟着一个贴近工业界的小案例或者一个可以运行的小工具。比如，在讲解I/O流的时候，它不是枯燥地罗列`InputStream`和`OutputStream`的子类，而是直接展示了如何用NIO（New I/O）技术实现一个高效的文件复制程序，并且对比了传统流操作的性能差异。这种“先展示问题，再提供工具，最后优化”的叙事方式，极大地激发了我动手实践的欲望。书中的代码示例都经过了精心的打磨，注释详尽，结构清晰，基本可以做到“复制粘贴即运行，运行即理解”。这种对代码质量的把控，体现了编著者深厚的工程素养。我甚至把书中关于异常处理的章节当作自己未来代码规范的参考模板，它对checked exception和unchecked exception的区分和使用场景的建议，极具指导意义。

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