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出版者:Sams Publishing

作者:Mitchell Waite

出品人:

页数:450

译者:

出版时间:1989-3

价格:USD 24.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780672484308

丛书系列:

图书标签:

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• Macintosh
• 1987
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深入理解数据库设计与优化：构建高效能数据系统的实践指南 本书聚焦于现代数据库系统的核心原理、高级设计技术以及性能优化策略，旨在为读者提供一套全面、深入且实用的知识体系，助力构建和维护稳定、高效、可扩展的数据基础设施。 第一部分：数据库核心理论与基础架构 本部分将从宏观视角审视数据库系统的演进历程、核心组件及其在现代计算环境中的地位。我们将深入探讨关系模型（Relational Model）的理论基础，包括范式理论（Normalization Theory）的精髓及其在实际应用中的权衡考量。 1.1 关系代数与SQL的精妙结合： 不仅仅是语法层面的介绍，本书将深入剖析关系代数（Relational Algebra）作为SQL执行的底层逻辑。我们将详细解析投影、选择、连接（Join）等基本运算在查询优化器中的具体实现方式。读者将学习如何通过理解代数表达式的等价变换，来编写出更具性能优势的SQL语句。重点讨论复杂连接的成本模型评估，例如嵌套循环连接、哈希连接和合并连接的适用场景与性能差异。 1.2 事务管理与数据一致性： 事务（Transaction）是数据库稳定性的基石。我们将详尽阐述ACID特性（原子性、一致性、隔离性、持久性）的实现机制。隔离级别（Isolation Levels）的理论模型——包括未提交读、已提交读、可重复读和串行化——将被结合并发控制协议（如两阶段锁定2PL）进行深入分析。我们将揭示MVCC（多版本并发控制）如何在提高并发性的同时，有效管理锁冲突和数据可见性问题。 1.3 存储引擎的物理奥秘： 数据库的物理存储结构直接决定了I/O效率。本章将剖析主流存储引擎（如InnoDB、PostgreSQL的存储层）的内部结构。重点讲解数据页（Page）的组织、行格式（Row Format）的演变（如Compact, Redundant, Dynamic），以及`heap`表与索引组织的区别。理解预写日志（WAL/Redo Log）和撤销日志（Undo Log）在故障恢复和多版本管理中的关键作用。 第二部分：高级数据建模与设计范式实践 本部分超越了基础的ER图绘制，专注于在复杂业务场景下实现数据结构的优化与弹性。 2.1 高级范式与反范式化的艺术： 我们将系统梳理第一到第五范式，并引入BCNF（Boyce-Codd范式）。然而，在面对高并发读取和数据仓库需求时，单纯的范式化可能导致查询路径过长。本书将提供详尽的反范式化（Denormalization）策略，包括冗余数据的引入、物化视图（Materialized Views）的设计，以及如何通过版本控制来管理数据冗余带来的维护成本。讨论特定业务场景下，如内容管理系统或实时排行榜，如何采用非规范化结构以换取查询速度。 2.2 复合数据类型与半结构化数据整合： 现代应用越来越多地使用JSON、XML等半结构化数据。我们将探讨关系型数据库如何有效地存储、索引和查询这些复杂类型（如PostgreSQL的JSONB或MySQL的JSON类型）。重点讨论在关系型框架内，如何平衡结构化数据的严格性和半结构化数据的灵活性。 2.3 约束、触发器与数据完整性的保障： 深入探讨`CHECK`约束、外键（Foreign Keys）的性能影响及替代方案。触发器（Triggers）虽然强大，但可能隐藏性能陷阱，本章将分析其在同步复杂逻辑时的优缺点，并提供使用存储过程或应用层逻辑替代复杂触发器的设计思路。 第三部分：查询性能优化与执行计划剖析 优化是数据库管理的永恒主题。本部分提供了一套系统性的性能调优方法论，从SQL编写到服务器参数配置，实现全面覆盖。 3.1 执行计划的深度解读： 执行计划（Execution Plan）是性能诊断的“X光片”。我们将详细解析不同数据库系统（如MySQL的`EXPLAIN EXTENDED`或PostgreSQL的`EXPLAIN ANALYZE`）输出的每一个字段的含义：成本估算、行数预测、操作符类型（Seq Scan, Index Scan, Hash Join, Merge Join等）。重点指导读者如何识别并解决代价最高的步骤，例如误用全表扫描或不佳的连接顺序。 3.2 索引策略的精细化设计： 索引不仅仅是主键和唯一索引。本书将涵盖： 复合索引（Composite Indexes）： 讨论左前缀原则（Leftmost Prefix Rule）的严格应用，以及索引列顺序对查询性能的决定性影响。 覆盖索引（Covering Indexes）： 如何通过索引直接返回所需数据，避免回表（Lookup）。 函数索引与表达式索引： 在特定函数查询场景下的优化应用。 索引维护： 索引碎片化（Fragmentation）的成因与重建/重组的最佳实践。 3.3 SQL调优的实战技巧： 关注常见的性能杀手：`OR`条件的滥用、隐式类型转换导致的索引失效、`ORDER BY`与`GROUP BY`的优化。我们将介绍如何使用窗口函数（Window Functions）替代自连接（Self-Join）以提高复杂聚合的效率，并探讨查询缓存的局限性。 第四部分：高可用性、可扩展性与现代数据库架构 在PB级数据和要求零停机时间的业务中，传统单机架构已无法满足需求。本部分侧重于分布式、高可用和数据仓库（DW）解决方案。 4.1 复制（Replication）技术详解： 深入对比异步复制、半同步复制和同步复制的延迟与数据安全权衡。我们将分析基于日志（如Binlog, WAL）的主从复制机制，并探讨多主（Multi-Master）架构的复杂性与数据冲突解决策略。 4.2 分区（Partitioning）与分片（Sharding）： 分区（Partitioning）用于优化单表管理和查询范围，我们将讨论按范围、列表和哈希进行分区的优缺点。更进一步，分片（Sharding）作为水平扩展的终极手段，需要解决路由逻辑、分布式事务和跨分片连接的难题。本书将提供构建一致性哈希（Consistent Hashing）路由层的基本框架。 4.3 数据库的垂直扩展与硬件优化： 讨论内存（RAM）在现代数据库性能中的决定性作用，如Buffer Pool/Shared Buffers的合理配置。深入分析I/O子系统的选择——SSD vs NVMe，以及RAID配置对数据库I/O模式的影响。探讨数据库内核参数调优（如连接数限制、缓冲区大小、工作内存分配）对整体吞吐量的影响。 结论：数据库系统作为业务中枢 本书旨在将数据库管理从一种纯粹的技术操作提升到一种架构决策的高度。通过掌握这些底层原理和高级优化手段，读者将能够自信地设计出能够支撑未来十年业务增长所需的数据平台。

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坦白说，这本书的排版风格略显保守，甚至可以称之为“复古”。字体和行距的选择，明显是为了最大化信息的承载量，而不是追求时下流行的“留白美学”。这使得初次翻开时，可能会产生一种“信息密度过高”的压迫感。然而，一旦你沉下心来，开始关注内容本身，这种排版上的“不悦感”便会迅速消退，取而代之的是对其内容的绝对信赖。作者的语言风格是极其严谨且精确的，几乎没有冗余的词汇。每一句话似乎都经过了反复的推敲和打磨，确保其在技术层面上无懈可击。我尤其欣赏作者在讨论“错误处理和异常捕获”那一章时所展现出的谨慎态度。他不仅列举了标准的错误处理流程，还深入探讨了在极端情况下，系统可能出现的“幽灵错误”及其排查思路，这种对边缘情况的关注，极大地提升了这本书的实用价值和可信度。对于追求工程稳定性的开发者来说，这种对“坏情况”的预判和解决方案，比任何炫技代码都要珍贵得多。

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这本书的结构安排，简直是教科书级别的范本。从宏观到微观，层层递进，逻辑链条坚不可摧。刚开始的章节，它非常克制，没有急于展示那些炫酷的功能，而是花费了大量的篇幅来打地基，详细阐述了数据结构的底层实现逻辑，以及内存是如何被这些脚本对象所占用的。这种对基础的尊重，是判断一本技术著作是否“硬核”的重要标准。随着阅读深入，你会发现作者开始引入那些高级特性，比如如何高效地处理大量外部数据流，以及如何利用特定机制进行性能调优。最让我印象深刻的是关于“非阻塞I/O”的章节，作者巧妙地将现实世界中排队等待服务（比如银行窗口）的场景，映射到了程序的处理流程中，使得一个相对抽象的概念变得直观易懂。读完这部分内容，我立刻回过头去审视了我自己过去一些低效的代码结构，发现了不少可以改进的地方。这本书的价值，就在于它能让你对已有的知识体系产生“破坏性重构”的冲动。

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这本书给我的感觉，更像是一位领域内的泰斗学者，耐心地指导一位聪慧但缺乏经验的学徒。它很少使用网络流行语或者最新的技术俚语，而是坚守着一套经典而普适的计算机科学原理。例如，在讲解图形渲染管道的部分，作者没有直接跳到复杂的GPU编程接口，而是先回溯了计算机显示原理的最基础层面——像素如何被点亮，色彩空间是如何转换的。这种由内而外的构建方式，确保了读者在掌握高级技巧之前，已经对背后的物理和逻辑原理有了深刻的理解。我发现，这本书对“最佳实践”的推崇，不是基于哪个公司或框架的流行趋势，而是基于长久以来被证明是最高效、最健壮的工程方法论。它促使我思考的，不再是如何快速实现一个功能，而是如何设计一个能够在未来五年内依然保持清晰、易于维护的系统架构。读完它，我感觉自己像是经历了一次系统的“内功心法”修炼，而非仅仅是学会了几招新招式。

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这本书的封面设计，嗯，说实话，有点像上个世纪末期的那种技术手册风格，厚重、朴实，没什么花哨的元素。拿到手里沉甸甸的，光是那份物理上的分量感就让人觉得这绝对不是一本泛泛而谈的入门读物。我主要对其中关于脚本语言基础架构的那几章非常感兴趣，特别是作者在讲解如何构建复杂的用户界面逻辑时，那种庖丁解牛般的拆解过程，简直是一场思维的盛宴。他不是简单地告诉你“这样做”，而是深入剖析了“为什么”要这样做，背后的设计哲学清晰可见。比如，在描述事件驱动模型时，作者用了一个非常巧妙的比喻，将程序的运行流程比作一场精心编排的舞台剧，每个对象都是一个演员，等待着特定的“提示”（Event）出现才能做出反应。这种解释方式，对于我这种习惯了面向过程编程思维的人来说，简直是醍醐灌顶。当然，书的篇幅相当可观，有些深入到系统底层API调用的部分，初读起来确实需要耐心和反复研读，但回报是巨大的，能让你真正理解这门语言的“骨架”是如何搭建起来的，而不是停留在表面的语法堆砌上。总的来说，它更像是一本需要泡在咖啡馆里，伴随着老式打字机的声音才能完全消化的技术圣经。

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阅读体验上，这本书的行文节奏把握得相当精准，张弛有度。它不像有些技术书籍那样，要么干巴巴地罗列概念，要么就是过度地使用比喻，让人摸不着头脑。这本书的高明之处在于，它在介绍完一个核心概念之后，总是紧跟着一到两个经过精心挑选的、具有代表性的代码示例。这些示例的代码量控制得非常好，既能充分展示概念的应用，又不会因为篇幅过大而分散读者的注意力。我特别欣赏作者在处理“面向对象继承”那一章节时的处理方式。他没有陷入复杂的术语泥潭，而是通过模拟一个小型软件项目的演变过程，一步步展示了如何通过继承和多态来优化代码结构、减少冗余。这个过程写得非常流畅，仿佛是跟着一位经验丰富的老工程师在实际操作，而不是在阅读冰冷的文字。看到最后，我甚至能感受到一种构建系统的成就感，这是很多纯理论书籍无法给予的。那种“啊哈，原来如此！”的瞬间，才是技术阅读最大的乐趣所在。

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