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出版者:人民邮电出版社

作者:

出品人:

页数:183

译者:

出版时间:2003-4

价格:25.00元

装帧:

isbn号码:9787115108791

丛书系列:

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• 设计
• 编程
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• UML
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• 最佳实践

《深入理解现代操作系统原理与实践》 书籍简介 本书旨在为读者提供一套全面、深入且极具实践指导意义的操作系统知识体系。在当前多核、分布式、云计算日益普及的时代背景下，对操作系统的底层机制、设计哲学以及前沿发展趋势的深刻理解，已成为每一位软件工程师、系统架构师乃至计算机科学专业人士的必备素养。本书摒弃了对基础概念的简单罗列，而是聚焦于现代操作系统中那些最核心、最复杂，同时也是最能体现工程智慧的领域。 第一部分：核心基础与架构演进 (Foundation and Architectural Evolution) 本部分首先回顾了操作系统的基本职能和发展历程，但重点迅速转向现代内核的设计范式。我们将详细剖析宏内核（Monolithic Kernel）、微内核（Microkernel）以及混合式内核（Hybrid Kernel）的设计优劣及其在主流操作系统（如Linux、Windows NT、macOS XNU）中的具体实现。深入探讨内核态与用户态的隔离机制，包括系统调用（Syscalls）的上下文切换开销、参数传递安全性和陷阱（Trap）处理流程。 特别强调进程管理与线程模型的精髓。我们不只是简单介绍PCB（进程控制块），而是深入研究调度器（Scheduler）的设计艺术。内容涵盖： 1. 经典调度算法（如FCFS、SJF、优先级）的理论局限性。 2. 现代动态优先级调度算法，如Linux的Completely Fair Scheduler (CFS) 的工作原理，特别是红黑树（Red-Black Tree）在维护运行队列中的高效应用，以及如何精确计算“虚拟运行时”（vruntime）来确保公平性。 3. 多核环境下的并发调度挑战，如缓存伪共享（Cache Line False Sharing）对性能的影响，以及如何通过无锁（Lock-free）或细粒度锁定的技术来优化跨核的资源竞争。 第二部分：内存管理的高级艺术 (Advanced Memory Management) 内存管理是操作系统性能的生命线。本章将超越基础的分页（Paging）和分段（Segmentation）概念，聚焦于虚拟内存系统的现代实现细节。 我们将详细解析页表结构（Page Table Structures）的层次化设计，例如x86-64架构的四级页表如何平衡地址翻译速度与TLB（Translation Lookaside Buffer）的命中率。重点讨论内存保护机制，如硬件支持的写时复制（Copy-on-Write, CoW）在`fork()`操作中的效率优化，以及如何通过内存保护键（MPEs）提升沙箱隔离能力。 关于交换与置换策略的讨论将深入到实际系统的行为模式。我们将分析LRU（Least Recently Used）算法在大型系统中的实现难题（如时钟算法Clock Sweep的变种），并引入非均匀内存访问（NUMA）架构下，内核如何进行内存分配和迁移以最小化跨节点的内存延迟，这对于高性能计算集群至关重要。 第三部分：高效I/O与存储系统 (Efficient I/O and Storage Systems) 输入/输出（I/O）往往是系统性能的瓶颈所在。本部分系统性地梳理了现代I/O栈的结构。 我们首先解构中断处理机制，包括硬中断和软中断的优先级划分，以及如何利用中断亲和性（IRQ Affinity）将中断负载均衡到特定CPU上。接着，重点剖析异步I/O模型： 1. 传统阻塞/非阻塞I/O模型的局限性。 2. I/O多路复用技术（`select`, `poll`, `epoll`/`kqueue`）的底层实现差异和性能对比，特别是`epoll`如何通过红黑树和双向链表组合实现高效的事件通知。 3. 零拷贝（Zero-Copy）技术，如`sendfile()`，及其在网络和文件传输中的应用，从DMA（Direct Memory Access）的角度解释其性能优势。 在文件系统方面，本书深入研究了日志文件系统（如ext4, XFS）的写屏障（Write Barriers）机制如何保证数据一致性。对于现代企业级应用，我们详细探讨了写时复制（CoW）文件系统（如ZFS, Btrfs）的结构，包括数据块的校验、快照（Snapshot）的实现原理以及事务组的提交过程。 第四部分：并发控制与同步原语的底层实现 (Concurrency Control and Synchronization Primitives) 并发编程是现代软件开发的核心挑战。本书旨在揭示操作系统内核如何提供可靠的同步工具，并分析其性能代价。 我们将深入锁机制的实现细节： 1. 自旋锁（Spinlocks）与互斥锁（Mutexes）的使用场景区分与性能权衡。 2. 原子操作（Atomic Operations）在无锁数据结构（如无锁队列、栈）设计中的基础作用，以及它们如何依赖于CPU的Load-Linked/Store-Conditional (LL/SC) 或 Compare-and-Swap (CAS) 指令。 3. 信号量（Semaphores）与屏障（Barriers）在复杂同步模式中的应用。 此外，本书还专门开辟章节讨论内存屏障（Memory Barriers/Fences）的必要性。详细解释CPU乱序执行（Out-of-Order Execution）和编译器优化对多线程程序正确性的潜在破坏，以及如何利用硬件提供的内存屏障指令（如`mfence`, `sfence`）来强制指令的可见性顺序，确保并发代码的健壮性。 第五部分：安全与虚拟化 (Security and Virtualization) 在日益重视安全的今天，操作系统必须提供强大的隔离能力。本部分探讨了内核安全性的关键技术： 1. 地址空间布局随机化（ASLR）的实现细节，以及如何对抗缓冲区溢出攻击。 2. 内核模块签名与强制访问控制（MAC），如SELinux或AppArmor如何通过安全上下文和策略引擎来限制进程的能力。 3. 容器技术（如Docker/LXC）背后的核心机制——命名空间（Namespaces）和控制组（Control Groups, cgroups）的精确工作原理，解释它们是如何在不依赖传统硬件虚拟化的前提下，实现进程级别的资源隔离和限制。 最后，本书简要概述了系统虚拟化（如KVM/Xen）的基础：硬件辅助虚拟化（VT-x/AMD-V）如何支持Hypervisor的运行，以及影子页表（Shadow Paging）在管理客户机内存时的性能损耗与优化策略。 本书内容深度和广度兼具，理论推导严谨，同时辅以大量来自Linux内核、BSD或Windows NT的真实代码片段进行佐证。它不仅仅是一本教科书，更是一本面向资深开发人员的“白盒”系统实现指南。

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说实话，我买这本书的初衷，很大程度上是被它的名字吸引了。我是一名 Java 开发者，日常工作就是和 Java 打交道，所以“Java 设计”这个标题直接戳中了我的痛点。我总觉得，写出能运行的代码是一回事，写出“好”的代码又是另一回事。我见过很多代码，功能都能实现，但维护起来简直是噩梦，改一个地方可能就要牵扯到好多地方。我就想知道，到底是什么让代码变得“好”？这本书会不会从根本上剖析这个问题？我希望它能不仅仅停留在语法层面，而是深入到架构、模块化、接口设计等更宏观的层面。我尤其对书中会不会讲解一些“反模式”感兴趣，有时候知道什么不能做，比知道什么该做更有警示意义。我希望它能通过生动的例子，让我看到不好的设计是如何一步步把项目带入困境的，然后教我如何避免。而且，如果这本书能提供一些实用的代码片段或者框架建议，那就更完美了。毕竟，理论结合实践，才能真正提高开发效率和代码质量。

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我目前正在准备一些 Java 相关的技术分享，所以一直在寻找能够提供一些深度见解的书籍。《Java 设计》这个标题，无疑会引起我的兴趣。我感觉，很多时候我们能写出能工作的代码，但未必能写出“优雅”且“易于维护”的代码。这本书，我希望它能深入探讨“为什么”要这样做设计，以及“如何”才能做到更好的设计。我希望它能涵盖一些关于软件架构原则的内容，比如SOLID原则，以及一些常用的设计模式，但更重要的是，它能将这些抽象的概念与 Java 语言的特性、以及实际的开发场景紧密结合起来。我非常期待书中能有一些关于如何进行类设计、接口设计、以及如何构建可复用组件的详细讲解。而且，我希望这本书能提供一些实际项目中的案例，通过剖析这些案例，让我能够理解在不同的场景下，应该如何做出最优的设计决策。毕竟，理论知识的学习需要通过实践来巩固，我希望这本书能在这方面提供足够的素材。

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我最近在考虑给我的团队做一个关于 Java 代码设计的培训，所以一直在市场上寻找合适的教材。《Java 设计》这本书的书名确实很直接，也很契合我的需求。我希望它能系统地讲解 Java 语言在软件设计方面的最佳实践。我之前看过一些关于设计模式的书，虽然学到了一些，但总觉得和实际的 Java 项目结合得不够紧密。我希望这本书能在这方面做得更好，能够将设计原则和设计模式与 Java 的语言特性、常用的框架（比如 Spring）紧密结合起来，提供一些可落地、可操作的指导。我特别关注书中会不会讲解如何进行接口设计，如何构建模块化系统，以及如何处理复杂的依赖关系。这些都是我们在日常开发中经常会遇到的挑战。另外，我还希望这本书能包含一些关于代码可读性、可扩展性和可维护性的讨论，因为这些是衡量代码质量的重要指标。如果书中能提供一些案例分析，展示如何从一个不太好的设计演进到一个优秀的设计，那将极具参考价值。

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这本书我真的还没开始看，封面设计倒是挺吸引人的，简约大气，字体选择也很有质感，一眼就能看出是偏向专业领域的书籍。我平时工作里经常会接触到一些 Java 项目，但说实话，对于“设计”这个概念，一直都觉得有点模糊，虽然知道重要的项目需要好的设计，但具体怎么做，有哪些原则，我还是有点云里雾里。所以，我抱着一个很大的期待，希望这本书能给我一些指引，让我明白在编写 Java 代码时，如何才能做到更优雅、更高效、更具可维护性。我尤其好奇它会不会讲一些关于设计模式的内容，因为我听过很多关于“开闭原则”、“单一职责原则”之类的说法，但一直没能真正融会贯通。我希望这本书能用通俗易懂的语言，结合实际的 Java 代码案例，来解释这些抽象的概念，而不是枯燥的理论堆砌。毕竟，作为一名开发者，我们更看重的是实操性，能够学到真正能用在项目中的知识，那才是最有价值的。这本书的出版日期也比较新，这让我觉得里面的内容应该不会太陈旧，或许还能学到一些比较新的技术趋势和设计理念。

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坦白说，我刚拿到这本书，还没来得及深入翻阅，但我对它的期待值非常高。《Java 设计》这个书名，听起来就充满了专业性和深度。我作为一个在 Java 开发领域摸爬滚打了几年的开发者，深切体会到“设计”的重要性。很多时候，我们之所以会遇到维护困难、bug频出的情况，往往是前期设计上的不足。这本书，我希望它能像一个经验丰富的导师，为我揭示优秀 Java 代码设计的奥秘。我期待它能讲解一些关于面向对象设计的核心原则，比如封装、继承、多态，但不是停留在基础知识的层面，而是如何将这些原则巧妙地应用于实际的项目中，构建出健壮、灵活的系统。我尤其好奇它会不会涉及一些关于领域驱动设计（DDD）或者微服务架构下的 Java 设计理念，因为这些都是当前非常热门的话题。我希望这本书能用清晰的逻辑和丰富的示例，让我对“好设计”有更深刻的理解，并能指导我在未来的开发中，写出更具前瞻性和可维护性的代码。

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