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出版者:MC Graw Hill

作者:David J. Kruglinski

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1998-12

价格:USD 124.00

装帧:Paperback

isbn号码:9788448114152

丛书系列:

图书标签:

• Visual Basic
• C++
• 程序设计
• 高级编程
• 软件开发
• 编程语言
• 计算机科学
• 算法
• 数据结构
• 面向对象编程
• Windows编程

深入探索现代软件架构与高效能编程范式 一本聚焦于构建健壮、可维护且面向未来的复杂软件系统的实战指南 导言：超越基础，迈向企业级应用 在当今快速迭代的技术环境中，仅仅掌握一门编程语言的语法已远远不能满足构建大规模、高并发、高可靠性系统的需求。软件工程师面临的挑战是如何驾驭日益增长的系统复杂性，如何设计出既能快速响应业务变化，又能保证长期稳定运行的架构。本书正是为了应对这一挑战而生，它将带领读者跳出对单一技术栈的局限性认知，深入探讨现代软件工程的核心原则、设计哲学以及支撑高性能系统的底层机制。 本书的目标读者是具备一定编程经验，渴望将自己的技能提升到架构设计和系统优化层面的开发者、技术主管和系统分析师。我们不会重复介绍基础的面向对象概念或语言特性，而是将重点放在如何运用这些工具去解决现实世界中遇到的棘手问题。 第一部分：现代软件架构的基石与演进 本部分将系统梳理当前主流的企业级应用架构范式，并深入剖析其背后的权衡（Trade-offs）。 1. 分布式系统的理论基础与挑战 我们将首先建立对分布式系统复杂性的清晰认识。讨论CAP理论的实际应用场景，以及在一致性、可用性和分区容忍性之间进行实际工程决策的方法。 共识算法的深度解析： 详细拆解 Paxos 和 Raft 算法的运作机制，不仅仅停留在概念层面，而是通过伪代码和状态机图示，展示如何在实际集群中实现领导者选举、日志复制和状态机同步。探讨 Multi-Paxos 和 Raft 在实际应用中的优化与变种。 时间与顺序的难题： 探讨 Lamport 时间戳、向量时钟在确定事件偏序关系中的作用。引入并发控制机制如两阶段锁定（2PL）及其在分布式事务中的局限性，并转向无锁（Lock-Free）数据结构和乐观并发控制（OCC）在高性能服务中的应用。 服务间通信的演进： 对比传统的同步/异步通信模型。深入探讨基于消息队列（如 Kafka, RabbitMQ）的事件驱动架构（EDA）如何解耦系统，并深入分析流处理（Stream Processing）的模式，如事件溯源（Event Sourcing）和物化视图（Materialized Views）。 2. 微服务架构的实践与陷阱 微服务并非银弹，其成功实施依赖于对边界划分、治理和服务间交互的深刻理解。 DDD（领域驱动设计）在服务划分中的指导作用： 如何运用限界上下文（Bounded Context）精准地确定服务的边界，避免服务间的“大泥球”效应。探讨如何管理跨上下文的依赖关系和数据同步。 服务间通信的挑战与治理： 详述服务网格（Service Mesh，如 Istio/Linkerd）的引入，它如何接管流量管理、熔断、限流和可观察性。对比 RESTful API、gRPC（Protobuf 序列化优势）以及 GraphQL 在不同业务场景下的适用性。 分布式事务的困境： 重点解析 SAGA 模式的实现细节、补偿机制的设计，以及 TCC（Try-Confirm-Cancel）模式在强一致性要求下的工程落地。 第二部分：高性能计算与系统优化技术 本部分着眼于如何榨干硬件的性能，构建响应时间极低的应用程序。 3. 内存管理与垃圾回收机制的底层探究 理解程序运行的物理基础是实现卓越性能的关键。 操作系统内存模型的交互： 分析程序如何与虚拟内存、页表、缓存行（Cache Lines）交互。解释伪共享（False Sharing）对多线程性能的巨大影响，并给出避免策略。 高级垃圾回收器（GC）分析： 不仅限于了解 GC 的存在，而是深入剖析主流运行时环境（如 JVM 的 G1, ZGC 或 CLR 的 Background GC）的工作原理。探讨如何通过调整 GC 参数、对象分配策略和逃逸分析（Escape Analysis）来最小化 Stop-The-World (STW) 延迟。 零拷贝与 DMA（直接内存访问）： 在 I/O 密集型应用中，如何通过零拷贝技术减少 CPU 在数据传输中的介入，从而提高吞吐量，特别是在网络和文件操作中。 4. 并发模型与并行计算的精细控制 探讨超越标准线程模型的更高效的并发原语和计算范式。 Actor 模型与消息传递： 深入研究 Erlang/Akka 等框架中的 Actor 模型，理解其如何提供轻量级并发和隔离性。探讨基于无锁队列的 MPMC（多生产者多消费者）实现。 数据并行与任务并行： 分析 OpenMP、TBB（Threading Building Blocks）等库如何简化并行化，并介绍异构计算（如 CUDA/OpenCL 基础）的初步概念，理解将特定计算任务卸载到 GPU 的可行性。 锁的替代方案： 对比显式锁（Mutex, Semaphore）与乐观锁（CAS 操作）在不同竞争度下的性能表现。重点讲解无等待（Wait-Free）和无锁（Lock-Free）数据结构的原理和在高性能缓存系统中的应用。 第三部分：可观测性、可靠性与自动化运维（DevOps 增强） 软件的生命周期管理与质量保障同等重要。 5. 现代可观测性栈的构建 告警（Alerting）仅仅是冰山一角。本章侧重于构建一个能够深入洞察系统内部状态的完整观测体系。 日志的结构化与聚合： 推行结构化日志（JSON/Protobuf 格式），并结合 ELK/Loki 栈进行高效索引和查询。探讨日志采样策略在海量数据流中的必要性。 分布式追踪的落地： 讲解 OpenTracing/OpenTelemetry 标准，如何通过上下文传播（Context Propagation）在微服务调用链中记录延迟和错误。分析追踪数据的分析方法，识别关键路径上的性能瓶颈。 指标（Metrics）与时间序列数据库（TSDB）： 深入 Prometheus 的数据模型和查询语言 PromQL。讨论 RED（Rate, Errors, Duration）方法论在系统健康度评估中的应用。 6. 弹性设计与故障注入 设计容错性系统，意味着主动寻找并修复弱点。 混沌工程（Chaos Engineering）实践： 介绍 Gremlin 或 Chaos Monkey 等工具，如何在生产环境中安全地进行故障注入（如延迟注入、资源耗尽）。阐述如何通过这些实验来验证系统的自我修复能力。 断路器（Circuit Breaker）与重试策略： 详细解析断路器的状态机转换，防止级联故障。探讨幂等性（Idempotency）在设计安全重试机制中的核心地位。 渐进式交付与金丝雀发布： 讲解如何利用高级的部署策略（如蓝绿部署、金丝雀发布）结合服务网格和实时监控数据，将新版本安全地推向用户，实现快速反馈循环。 结语：面向未来的持续学习路径 本书旨在提供一个坚实的技术框架，使读者能够理解当前软件系统的“为什么”和“如何做”，而不是仅仅停留在表层的“做什么”。在快速演进的 IT 世界中，真正的先进性在于掌握解决复杂问题的通用思维模式。掌握这些范式，读者将能自信地迎接下一代计算挑战，构建出真正意义上的下一代企业级应用。

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