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出版者:

作者:邓胜兰

出品人:

页数:288

译者:

出版时间:2009-6

价格:32.00元

装帧:

isbn号码:9787111270423

丛书系列:

图书标签:

• 软件
• 操作系统
• 计算机科学
• 基础知识
• 计算机原理
• 系统编程
• 内核
• 进程管理
• 内存管理
• 文件系统
• 虚拟化

软件工程导论：构建健壮与高效系统的基石 本书聚焦于软件开发的整个生命周期，从需求获取、系统设计、编码实现、测试验证到最终的部署与维护。它旨在为初学者和希望系统化知识的从业者提供一套全面且实用的工程化思维框架，强调在复杂项目中如何确保软件的质量、可维护性与可扩展性。 --- 第一章：软件工程概述与方法论的演进 本章首先界定了软件工程的范畴，探讨了其作为一门工程学科所面临的独特挑战，如需求的易变性、复杂性的指数级增长以及时间的压力。我们将深入剖析软件开发方法论的历史脉络及其对行业实践的深远影响。 1.1 软件危机与工程化的必然性： 回溯早期软件开发中常见的混乱局面，分析“软件危机”的成因，并阐述引入工程化原则的必要性。 1.2 结构化方法学的兴衰： 详细介绍瀑布模型（Waterfall Model）的严格阶段划分、优点与局限性。重点剖析如何将系统分析与设计严格分离，并讨论其在需求稳定项目中的应用场景。 1.3 迭代与增量思想的兴起： 引入原型法（Prototyping）和螺旋模型（Spiral Model），着重探讨风险驱动的开发策略，以及如何通过早期反馈机制来降低项目失败的可能性。 1.4 敏捷宣言与核心价值观： 深入解读敏捷（Agile）原则，阐述其对“响应变化优于遵循计划”、“工作的软件优于详尽文档”等理念的强调。本节将作为后续敏捷实践的基础。 1.5 现代工程范式：精益（Lean）与DevOps的融合： 探讨如何将精益思想（如消除浪费、快速交付）融入软件生命周期。初步引入DevOps理念，强调开发（Dev）与运维（Ops）的协同与自动化。 --- 第二章：需求工程：理解与定义“做什么” 需求是软件的基石。本章关注如何有效地从用户、利益相关者那里捕获、分析、规格说明和验证这些模糊的业务愿景，并将其转化为清晰、无歧义的工程输入。 2.1 需求的类型与层次结构： 清晰区分业务需求（Business Requirements）、用户需求（User Requirements，通常体现为用例或用户故事）和系统需求（System Requirements，功能性与非功能性）。 2.2 需求获取的技术与策略： 详细介绍访谈（Interviewing）、研讨会（Workshops，如JAD/RAD）、观察法（Observation）和问卷调查等多种获取技术的适用场景与操作步骤。 2.3 需求分析与建模： 重点讲解如何使用结构化技术（如数据流图 DFD）和面向对象技术（如统一建模语言 UML）来表达需求的结构和行为。深入探讨冲突检测与需求优先级排序。 2.4 需求规格说明（SRS）： 学习撰写高质量需求文档的关键特征：完整性、一致性、可测试性。特别关注如何量化非功能性需求（如性能、安全性、可用性指标）。 2.5 需求管理与变更控制： 探讨在项目生命周期中需求如何演变，以及建立有效的需求基线（Baseline）和变更控制流程（Change Control Board, CCB）的重要性。 --- 第三章：软件设计：架构与蓝图的构建 设计是将需求转化为可实现蓝图的过程。本章将区分高层级的架构设计与低层次的模块设计，强调设计原则在确保软件质量中的核心作用。 3.1 软件架构的重要性与风格： 定义软件架构的内涵，并系统介绍主流的架构风格，如分层架构（Layered）、管道与过滤器（Pipes and Filters）、面向服务架构（SOA）以及微服务（Microservices）的基本概念和适用性权衡。 3.2 设计原则：SOLID 原则的实践： 详细阐述面向对象设计中五大核心原则（单一职责、开放封闭、里氏替换、接口隔离、依赖倒置），并通过代码示例说明如何应用这些原则来提高代码的可扩展性和可维护性。 3.3 模块化与信息隐藏： 探讨如何通过内聚性（Cohesion）和耦合性（Coupling）来衡量模块的质量。重点介绍信息隐藏（Information Hiding）的概念，它是实现良好封装的关键。 3.4 设计模式（Design Patterns）的应用： 介绍经典的设计模式分类（创建型、结构型、行为型），并精选如工厂（Factory）、单例（Singleton）、观察者（Observer）等在实际项目中频繁使用的模式，讲解它们解决的特定设计问题。 3.5 用户体验（UX）与界面设计： 讨论人机交互（HCI）的基本原则，如何将可用性指标纳入设计决策，以及原型工具在设计迭代中的作用。 --- 第四章：编码、实现与版本控制 本章关注如何将设计蓝图转化为高质量、高效运行的源代码，并介绍现代软件开发中不可或缺的协作与管理工具。 4.1 编码规范与风格指南： 强调一致性在团队协作中的重要性，讨论命名约定、注释的最佳实践以及代码格式化工具的使用。 4.2 代码重构（Refactoring）： 区分重构与重写。学习如何识别“代码坏味道”（Code Smells），并系统应用常见的重构手法（如提取方法、移动字段）来改进现有代码的内部结构，而不改变其外部行为。 4.3 静态代码分析： 介绍使用工具（如Linting工具）进行自动化代码检查，以发现潜在的错误、安全漏洞和风格不一致之处。 4.4 版本控制系统（VCS）的核心： 深入讲解分布式版本控制系统 Git 的工作原理，包括提交（Commit）、分支（Branching）、合并（Merging）与冲突解决。重点介绍主流的分支策略，如 Git Flow 或 Trunk-Based Development。 --- 第五章：软件测试与质量保证 质量保证贯穿整个生命周期。本章详细介绍不同层次、不同类型的测试方法，确保软件满足预期的功能和性能要求。 5.1 测试的层次结构： 系统阐述单元测试（Unit Testing）、集成测试（Integration Testing）、系统测试（System Testing）和验收测试（Acceptance Testing）各自的目标、执行者和适用范围。 5.2 黑盒与白盒测试技术： 深入讲解黑盒测试中的等价类划分、边界值分析。对于白盒测试，解释控制流图、语句覆盖率与判定覆盖率的概念。 5.3 自动化测试的构建： 强调测试自动化的价值。介绍单元测试框架（如JUnit/PyTest）的使用，以及如何构建端到端（E2E）的自动化测试套件。 5.4 性能、安全与可靠性测试： 探讨负载测试、压力测试和并发测试的实施方法。介绍常见的安全测试（如渗透测试的初步概念）与恢复测试。 5.5 缺陷管理与度量： 如何有效地记录、跟踪和解决发现的缺陷。引入软件测试度量指标，如缺陷密度、缺陷清除率等，用于评估测试的有效性。 --- 第六章：部署、运维与持续改进（DevOps 视角） 现代软件工程要求快速、可靠地将软件交付给用户，并对其运行状态进行持续监控和优化。 6.1 持续集成/持续交付（CI/CD）： 详细阐述 CI/CD 流水线（Pipeline）的构建流程，包括自动化构建、自动化测试和自动部署的各个环节。介绍 Jenkins、GitLab CI 等工具的初步概念。 6.2 配置管理与环境一致性： 讨论如何使用基础设施即代码（IaC）的概念，确保开发、测试和生产环境的高度一致性，避免“在我机器上可以运行”的问题。 6.3 软件部署策略： 比较蓝/绿部署（Blue/Green）、金丝雀发布（Canary Release）等先进的部署技术，以最小化停机时间。 6.4 监控、日志与可观测性： 介绍生产环境中收集关键指标（Metrics）、追踪请求路径（Tracing）和集中化日志管理的重要性，以及如何利用这些数据进行故障排查和性能优化。 6.5 项目维护与演进： 探讨软件发布后的技术债管理、缺陷修复的优先级排序，以及如何通过定期的架构审查来支持系统的长期演进。 --- 本书特点： 注重工程实践： 理论与实践紧密结合，每章均附带“实践案例”分析当前行业中最佳实践的应用。 工具链中立但全面： 介绍主流的工程理念，而不局限于特定的编程语言或框架。 强调质量文化： 将质量视为所有阶段的共同责任，而非仅仅是测试部门的任务。 面向未来： 融入了云计算、微服务和自动化带来的现代软件工程的新要求。 本书是所有有志于成为专业软件开发人员、系统分析师或技术管理人员的必备参考书。

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这本书的叙述风格是那种极其冷静和客观的类型，它就像一位经验丰富的老工程师，不带任何情绪色彩地陈述事实和原理。语言精准，用词考究，几乎没有冗余的形容词或煽情的段落。这对于追求效率的学习者来说是莫大的福音，每一句话都承载着明确的信息量。例如，在讲解I/O硬件接口时，它会精确地描述中断驱动、轮询和DMA之间的区别、优势和应用场景，然后用列表或表格的形式清晰地对比它们的性能参数。这种务实到近乎冷酷的写作方式，反而建立起一种高度的信任感——你知道你读到的每一个字都是经过精心提炼的“干货”。虽然初读可能需要更高的专注度，因为它不会主动迎合读者的理解习惯，但一旦适应了这种节奏，你会发现学习效率极高。这本书的目标读者似乎是那些不满足于表面描述，而是渴望深入理解系统底层运作机制的硬核学习者。它更像是一份严谨的技术规范文档，而非轻松的小说，但其知识的密度和准确性是毋庸置疑的。

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这本书的结构安排非常符合人类的学习认知规律，它采取了一种逐步递进、由浅入深的模块化设计。首先建立起对“什么是系统软件”的宏观认知，然后自然地过渡到进程与线程这一操作系统的核心概念，随后再依次展开到内存、文件和设备管理，最后收束于安全和保护机制。这种线性但逻辑严密的推进，确保了读者不会因为知识点跳跃而感到迷失。我个人特别喜欢它对“抽象层次”的处理，比如它清晰地界定了应用程序视图、内核视图和硬件视图之间的界限，并解释了操作系统是如何通过层次化接口将底层复杂性隐藏起来的。这种结构化的梳理，让我能够构建起一个清晰、稳固的知识框架。对于自学者而言，这种结构化的优点在于，即使在学习过程中被打断，也能很快地找到自己所处的位置并顺利衔接上文。它不是一味地堆砌知识点，而是像搭积木一样，确保每一块砖都牢固地建立在前一块的基础上，最终形成一个完整而坚实的知识大厦。

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这本书的插图和排版真是让人眼前一亮，尤其是那些复杂的系统结构图，讲解得清晰明了，几乎不需要费太多脑筋就能理解核心概念。我特别欣赏作者在介绍内存管理和进程调度时，没有陷入过于晦涩的理论泥潭，而是通过一系列生动的比喻和实例，将抽象的机制具象化了。比如，将虚拟内存比作一个高效的仓库管理员，时刻关注着哪些货物（数据）最常用，哪些可以暂时存放起来，这个比喻非常贴切，让初学者也能迅速抓住重点。书中的习题设计也十分巧妙，它们不仅仅是知识点的简单复述，更多的是引导你去思考在特定场景下，不同算法间的性能权衡和取舍。读完关于文件系统的章节，我感觉自己仿佛站在了磁盘的上方，能清晰地看到数据块是如何被分配、查找和写入的，那种掌控全局的体验，是很多其他教材无法给予的。它更像是一本精心制作的“工具书”，随时可以翻阅，每次重读都会有新的感悟，对于想打下坚实基础的读者来说，这本书无疑是一个极佳的选择，它在保持学术严谨性的同时，极大地提升了阅读的愉悦感和效率。

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我对这本书的实战应用导向性印象非常深刻。作者似乎非常注重理论与实践的结合点，总能在讲解完一个抽象概念后，立即将其落地到一个具体的操作系统（比如类Unix系统或Windows）的实现细节上。这对于我这种更偏向于动手实践的开发者来说，简直是太重要了。书中穿插的“实践观察”小节，会指导我们如何使用系统提供的工具（如`strace`或性能分析器）来验证书中所讲的理论，比如观察进程上下文切换的实际开销，或者跟踪文件系统调用栈的流程。这种“看书—验证—理解”的学习闭环，极大地增强了知识的可迁移性。很多教材只是停留在理论层面，让你感觉学的东西是空中楼阁，而这本书则像一座坚实的桥梁，让你直接走到了实际的内核代码和系统行为的面前。它不仅仅是教你知识，更是在培养一种用系统思维去诊断和解决问题的能力，这使得这本书在职业发展的层面上也具有很高的投资回报率。

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我不得不说，这本书在理论深度上展现出了令人敬佩的功力，它并非止步于教科书式的“是什么”和“怎么做”，而是深入挖掘了“为什么会这样设计”的历史背景和技术权衡。作者对早期的多道程序设计、分时系统以及后来的微内核与宏内核的争论进行了详尽的剖析，让我明白了现代操作系统的许多特性并非凭空出现，而是无数次技术迭代和哲学思想碰撞的结果。尤其是关于并发控制那部分，对于死锁的检测、预防和恢复策略的论述，结构严谨，逻辑链条环环相扣，引用了多个经典案例进行反思和佐证，这种历史的厚重感和思辨性，让阅读过程充满了挑战与乐趣。对于那些已经有一定基础，希望从“会用”迈向“精通”的读者来说，这本书提供了必要的深度和广度。它迫使你停下来思考，在给定的资源约束下，如何设计出既安全又高效的系统，这种思维训练的价值，远超于记住几个API调用。阅读完后，看待任何一个操作系统相关的工程问题，都会多了一层审视其底层设计哲学的视角。

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