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出版者:清华大学出版社

作者:尹建民 等著

出品人:

页数:375

译者:

出版时间:2002-10

价格:36.00元

装帧:

isbn号码:9787302058946

丛书系列:

图书标签:

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探寻编程的广阔疆域：计算机科学与软件开发前沿技术精要 书籍名称： 探寻编程的广阔疆域：计算机科学与软件开发前沿技术精要 作者： 资深技术专家团队 页数： 约 850 页 开本： 16 开 定价： RMB 148.00 --- 内容概述 本书并非聚焦于某一特定编程语言的入门或进阶，而是致力于为读者搭建一个宏观而深入的计算机科学与现代软件工程知识体系。它旨在引导那些已经掌握了基础编程逻辑，渴望理解底层原理、接触尖端技术、并提升软件架构设计能力的开发者，跨越单纯的“代码实现者”阶段，迈向“系统构建者”的行列。全书内容横跨理论基石、现代开发范式、高并发处理、数据智能应用以及安全工程等多个维度，力求在信息爆炸的时代，为读者提炼出最具价值和前瞻性的知识点。 本书的核心理念是：优秀的代码源于深刻的理解，而深刻的理解建立在坚实的理论基础之上。 因此，我们从计算机底层运行机制入手，逐步向上构建应用层面的复杂系统设计能力。 章节细分与核心知识点 本书共分为五大部分，二十个章节，层层递进，构建完整的知识地图： 第一部分：计算科学的理论基石与底层透视 (Chapters 1-4) 本部分旨在巩固读者对计算机工作原理的理解，这是所有高效编程的根基。 第一章：现代处理器架构与指令集深入解析 探讨冯·诺依曼与哈佛架构的演进，深入解析 RISC-V 与 x86-64 架构下的指令集区别。重点讲解流水线技术、超标量处理、分支预测的机制及其对程序执行效率的影响。分析如何通过代码优化（如循环展开、指令重排）来充分利用现代CPU的并行能力。 第二章：操作系统核心：内存、进程与线程模型 超越基础的进程/线程概念，详述虚拟内存管理（分页、分段、TLB 的工作机制）。深入剖析内核态与用户态的切换开销，对比抢占式与协作式多任务调度的优劣。重点讲解现代操作系统的同步原语（如信号量、互斥锁的底层实现与陷阱机制）。 第三章：编译原理与程序优化 重温编译器的结构（词法分析、语法分析、语义分析、代码生成）。不再停留在形式语言理论，而是聚焦于现代编译器（如 LLVM/GCC）的优化阶段，如死代码消除、常量折叠、循环优化以及自动向量化技术，理解编译器如何将高级代码转化为高效机器码。 第四章：数据结构与算法在特定场景下的应用 回顾经典数据结构，但重点放在其在分布式系统和大数据处理中的应用。例如，布隆过滤器（Bloom Filter）在缓存穿透防御中的应用，Skip List 在高性能内存数据库中的角色，以及图算法（如 PageRank 的变体）在推荐系统中的实际落地。 第二部分：现代软件工程范式与设计哲学 (Chapters 5-8) 本部分聚焦于如何构建可维护、可扩展、健壮的软件系统。 第五章：领域驱动设计（DDD）的深度实践 从 DDD 的核心概念（限界上下文、实体、值对象、聚合根）出发，重点阐述如何通过“通用语言”桥接业务与技术团队。详细介绍如何利用事件溯源（Event Sourcing）和命令查询职责分离（CQRS）来设计复杂的业务流程，并讨论其在微服务架构中的适用性与挑战。 第六章：面向切面编程（AOP）与代码解耦 深入探讨 AOP 的原理，不仅仅局限于框架提供的代理机制，而是解析字节码增强（如 ASM 或 Javassist）技术，实现运行时或编译期的代码织入。讲解如何利用 AOP 来统一处理日志、事务管理和权限校验，从而保持核心业务逻辑的纯净性。 第七章：测试金字塔的升级与持续集成/持续部署（CI/CD） 探讨更高级的测试策略，如变异测试（Mutation Testing）和混沌工程（Chaos Engineering）在确保系统韧性方面的作用。详细设计一套基于 GitOps 理念的自动化部署流水线，涵盖蓝绿部署、金丝雀发布策略的实现细节。 第八章：函数式编程范式与不可变性 介绍函数式编程（FP）的核心概念，如高阶函数、纯函数、柯里化。重点分析 FP 如何通过强制不可变性来简化并发编程和状态管理，并探讨如何在主流的面向对象语言中有效地融入 FP 思求，以提升代码的可靠性。 第三部分：高性能与高并发系统设计 (Chapters 9-13) 本部分是面向大规模互联网应用的核心挑战。 第九章：并发控制与内存模型 深入解析 Java 内存模型（JMM）或 C++ 内存模型，理解 Happens-Before 语义、内存屏障（Fences）的底层作用。重点对比 Lock-Free/Wait-Free 算法与传统锁机制（如 CAS 循环）的性能权衡。 第十章：分布式系统基础：一致性与容错 全面解析 Paxos 算法和 Raft 算法的原理与实现差异。讨论 CAP 理论在实际系统选型中的指导意义，以及如何利用 Quorum 机制来权衡可用性和一致性。 第十一章：消息队列的高级应用与陷阱 超越简单的生产者/消费者模型，深入讨论消息系统的事务性保证（如 Exactly-Once 语义的实现）、消息顺序性保障、死信队列（DLQ）的设计以及背压机制（Backpressure）的应对策略。 第十二章：缓存策略与数据一致性维护 详细分类各种缓存失效策略（如 LFU, LRU, TTL）。重点探讨分布式缓存一致性问题，如 Cache Aside 模式、Read-Through/Write-Through 的优劣，以及如何使用 Redis 或 Memcached 构建高性能的读写分离层。 第十三章：网络协议栈与性能调优 从 TCP/IP 协议栈的深度出发，分析慢启动、拥塞控制算法（如 BBR）对应用层的影响。讲解 HTTP/2 和 HTTP/3 (QUIC) 的特性，以及如何通过优化网络I/O模型（如 Reactor 模式）来提升服务吞吐量。 第四部分：数据智能与机器学习工程化 (Chapters 14-17) 本部分侧重于如何将数据科学的成果转化为可落地的生产系统。 第十四章：大规模数据处理框架解析 对比 Hadoop 生态（MapReduce/HDFS）与现代流处理框架（如 Apache Flink/Spark Streaming）。深入讲解 Flink 的状态管理、时间语义（事件时间 vs 处理时间）以及 Checkpoint 恢复机制。 第十五章：特征工程与模型部署管线 讨论特征（Feature）的生命周期管理，如何构建特征商店（Feature Store）以保证训练与推理时特征的一致性。讲解模型序列化（如 ONNX）以及如何在容器化环境中实现低延迟的模型推理服务。 第十六章：向量数据库与语义搜索 探讨现代信息检索技术，介绍倒排索引与向量索引（如 HNSW）的区别。重点解析如何在向量数据库中存储、索引和查询高维数据，以及这些技术在推荐和问答系统中的应用。 第十七章：时序数据管理与分析 专注于处理传感器、日志或监控指标等时间序列数据。介绍专门的时序数据库（TSDB）架构，以及如何在这些数据库中高效执行范围查询、聚合计算和异常检测。 第五部分：系统安全与可观测性 (Chapters 18-20) 构建安全、透明的生产环境是现代软件的刚需。 第十八章：现代身份验证与授权机制 深入解析 OAuth 2.0 与 OpenID Connect (OIDC) 的授权流程，重点讲解 JWT (JSON Web Token) 的结构、签名验证以及刷新令牌机制。讨论基于角色的访问控制（RBAC）与基于属性的访问控制（ABAC）的设计差异。 第十九章：应用层安全防护实践 系统梳理 OWASP Top 10 风险，并提供针对性的防御策略。详细讲解输入验证、输出编码在防止 XSS 和 SQL 注入中的关键作用，以及如何安全地管理密钥和敏感配置。 第二十章：可观测性：日志、指标与追踪的融合 定义现代可观测性的三大支柱。重点介绍分布式追踪系统（如 OpenTelemetry 规范）的工作原理，如何通过 Span、Trace 关联请求路径，并结合日志聚合（ELK/Loki）和指标系统（Prometheus）进行故障快速定位。 目标读者 本书适合具备至少两年以上实际开发经验的软件工程师、系统架构师，以及希望系统性拓展技术视野、从特定语言使用者转变为全栈系统设计者的技术人员。它要求读者对基础编程概念有清晰的认识，并渴望深入理解技术背后的“为什么”和“如何实现”。 本书特色 1. 理论与实践的深度融合： 每项技术讲解均配备了从底层原理到实际架构选型的深入剖析。 2. 前沿性与实用性并重： 内容涵盖了当前业界最热门且正在被广泛采用的技术栈，避免了对已过时技术的冗余介绍。 3. 系统化知识构建： 结构设计遵循“底层 $ ightarrow$ 范式 $ ightarrow$ 复杂系统 $ ightarrow$ 支撑体系”的逻辑，确保读者构建起一个无缝衔接的知识网络。 4. 拒绝浅尝辄止： 聚焦于复杂问题的解决方案和背后的设计权衡，帮助读者建立批判性思维。 --- 《探寻编程的广阔疆域》 将是您通往下一阶段技术能力飞跃的必备指南。

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