Data Structures & Other Objects Using Java pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Addison Wesley Publishing Company

作者:M. Main

出品人:

页数:832

译者:

出版时间:2006-01

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9780321364128

丛书系列:

图书标签:

• 数据结构
• Java
• 算法
• 编程
• 计算机科学
• 面向对象
• 教学
• 教材
• 数据抽象
• 问题解决

好的，这是一份关于一本假设名称为《Data Structures & Other Objects Using Java》的图书的详细简介，内容完全聚焦于该书未包含的方面，以确保不提及原书的实际内容。 --- 《算法与现代系统设计：面向性能优化与并发编程实践》 导言：超越基础结构，迈向系统级思维 本书旨在为那些已经掌握了标准数据结构（如链表、树、图、散列表）以及面向对象编程基础的开发者提供一条进阶的路径。我们深知，在现代软件工程的复杂生态系统中，仅仅知道如何实现一个二叉搜索树是不够的。真正的挑战在于如何将这些抽象概念融入到对性能至关重要、对并发访问敏感的实际系统中。 《算法与现代系统设计》将焦点完全转移到性能瓶颈的诊断与规避，以及在多核、分布式环境下保障系统正确性的复杂技术。我们不再探讨如何构建一个基础的优先队列，而是深入研究如何为特定的I/O密集型任务设计出优化的、基于非阻塞结构的调度器。 第一部分：高级性能分析与系统级调优 本部分将基础算法知识置于操作系统和硬件的背景之下进行审视。我们假设读者对时间复杂度和空间复杂度有深刻理解，并将探讨更细致的性能指标。 第一章：缓存一致性与内存模型的影响 我们从不关注数据结构内部的指针操作，而是聚焦于这些结构在物理内存中的布局如何影响CPU的执行效率。 缓存行填充与伪共享（False Sharing）的规避： 深入解析L1/L2/L3缓存的工作机制。我们将分析标准Java `HashMap` 在高并发场景下，由于内存对齐不当导致的性能急剧下降问题，并提供结构化调整策略，例如使用填充字节或重新设计内存布局以优化伪共享的消除。 内存屏障与顺序一致性模型： 探讨Java内存模型（JMM）的严格规定，并展示在不依赖标准同步原语的情况下，如何通过特定的指令序列或底层API（如Unsafe类中的操作）来实现更精细的内存同步控制，从而在特定场景下超越传统锁的性能限制。 SIMD指令集在数据并行处理中的应用潜力： 虽然本书不教授汇编语言，但我们将介绍如何利用现代Java版本（如Project Panama/Loom的相关特性）来间接或直接地利用向量指令集（如AVX/SSE）来加速批量数据操作，例如在压缩、加密或大规模数值计算中的应用。 第二章：I/O驱动的性能优化 在网络和磁盘成为主要瓶颈的系统中，传统数据结构的应用效率往往受到I/O周期的严重限制。 零拷贝技术与直接缓冲区（Direct Buffers）： 详细剖析NIO/NIO.2中的`ByteBuffer`，重点关注其内存分配机制，以及如何避免数据在内核空间和用户空间之间的不必要复制。我们将设计一个基于事件驱动（如Linux的epoll或macOS的kqueue）的高效网络处理器原型，其中不涉及任何标准同步集合。 异步磁盘访问模式与日志结构化存储： 研究如何设计日志追加（Log-Structured Merge, LSM）树的替代方案，或者如何优化B+树的变体，以最小化随机磁盘寻道。我们关注的是如何通过数据流的顺序化来提升持久化层的性能，而非树本身的遍历效率。 第二部分：高并发与分布式一致性架构 本部分完全脱离单机数据结构实现细节，转而关注跨进程、跨机器的协调问题。 第三章：无锁（Lock-Free）与等待无关（Wait-Free）并发设计 我们假定读者熟悉`synchronized`和`ReentrantLock`的原理和局限性，转而研究更底层的并发控制机制。 CAS（Compare-And-Swap）循环的深度应用： 详细解析如何使用CAS操作构建高性能的无锁堆栈、无锁队列以及更复杂的基于A-B-A问题的解决方案。重点在于识别并避免循环次数的无限增加（即活锁问题）。 并发数据结构的设计模式： 分析如Michael & Scott队列、Helping机制等高级无锁结构的核心思想，并讨论它们在特定延迟要求下的适用性，而不是仅仅实现它们。 第四章：分布式共识与状态机复制 在分布式系统中，数据结构的概念扩展为系统状态的全局一致性。 Raft与Paxos算法的实践应用： 本章不涉及如何用Java实现一个二叉树，而是深入探讨如何基于这些共识算法构建一个高可用的键值存储或配置服务。重点在于领导者选举、日志复制和状态机安全性的保证。 时间戳与因果顺序： 研究Lamport时间戳和向量时钟在解决分布式系统中事件排序问题中的作用，以及它们如何影响数据更新的冲突解决策略，这比单一线程内的数据结构顺序重要得多。 第三部分：领域特定数据模型与优化策略 本部分探讨如何根据特定领域的访问模式，设计出完全不同于传统教科书定义的“结构”。 第五章：图计算的并行化与内存布局 对于图结构，我们不关注DFS/BFS的递归实现，而是关注如何在大规模图数据上实现高效并行遍历。 邻接矩阵与稀疏表示的内存优化： 研究Compressed Sparse Row (CSR) 等格式的内存效率，并探讨如何使用特定的内存池或内存映射文件来处理无法完全载入主存的超大规模图。 Pregel/Giraph模型下的消息传递与迭代优化： 聚焦于Graph Processing Frameworks（图处理框架）中的消息传递机制，及其如何将图的计算分解到多个Worker节点上，实现迭代计算的加速，完全超越了单机图算法的范畴。 第六章：面向时序数据的流式处理与窗口化 传统的集合结构难以有效管理无限流。 滑动窗口（Sliding Windows）与时间序列索引： 讨论如何设计高效的、能够快速丢弃过期数据的结构来支持复杂的时序分析（例如，计算过去五分钟内的平均值）。我们将分析Tumbling, Sliding, 和Session窗口背后的底层数据结构演进需求。 概率数据结构在流处理中的作用： 介绍布隆过滤器（Bloom Filters）、HyperLogLog等概率结构在需要极低内存占用、允许微小误差的流监控场景中的应用，这是传统精确数据结构无法替代的领域。 结论：从实现到架构的飞跃 本书的最终目标是培养读者从“实现一个数据结构”到“设计一个高性能、高并发、可扩展的软件系统”的思维转变。读者将不再局限于单一对象的方法论，而是掌握在复杂系统约束下进行架构选择和性能权衡的能力。掌握了本书内容，意味着您已准备好迎接现代分布式计算和系统编程的挑战。

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这本书的封面设计简洁大方，深蓝色调给人一种沉稳、专业的印象。拿到手里，分量感十足，厚实的纸张和精良的装帧预示着内容必然充实。我最初是冲着Java编程语言来的，希望能找到一本系统讲解数据结构的经典教材。这本书的排版非常清晰，代码块的着色和对齐处理得很到位，阅读起来丝毫没有吃力感。作者在章节的开头部分，总是会用非常生活化的例子来引入抽象的数据结构概念，比如用排队买票来解释队列，用家庭树来类比树结构。这种教学方式极大地降低了初学者的入门门槛，让人感觉原本高高在上的计算机科学知识，一下子变得触手可及。特别是对于那些编程经验尚浅，但对算法和数据结构有强烈兴趣的读者来说，这本书无疑是一盏明灯。它不是那种只罗列公式和代码的枯燥手册，而更像是一位经验丰富的导师，循循善诱地引导你领悟背后的逻辑和设计哲学。

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这本书的阅读体验，老实说，是带着一点挑战性的，但绝对是值得的。我不是科班出身，自学编程主要靠网络资源和一些在线课程。当我尝试啃下这本书的关于图论和高级查找算法的章节时，我不得不承认，它对读者的抽象思维能力要求是相当高的。作者的语言风格非常精准，每一个术语的定义都无可辩驳，但这中间的逻辑跳跃有时会让非专业背景的读者感到迷茫。比如，在讲解特定排序算法的最坏情况复杂度时，作者没有做大量的过渡性铺垫，直接就给出了严格的数学证明。我发现，我需要频繁地查阅一些离散数学的基础知识才能完全跟上思路。但这反过来也促使我停下来，真正去思考背后的数学原理，而不是简单地复制粘贴代码。这本书更像是大学高年级或研究生阶段的参考书，它不会为你铺好所有的路，而是要求你带上自己的工具箱去探索这片知识的森林。如果你想走马观花，它可能不太适合，但如果你决心要打下坚实的基础，这本书会逼着你成为一个更严谨的思考者。

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我是一位有多年C++开发经验的工程师，最近工作需要我快速切换到Java生态系统，尤其是在处理大规模数据处理和并发场景时，对底层数据结构和对象设计的理解深度提出了更高要求。坦白说，市面上很多Java数据结构的书籍要么过于基础，要么充斥着大量的API调用说明，缺乏对核心原理的深刻剖析。然而，这本书的独特之处在于，它似乎深谙专业人士的需求。它没有浪费笔墨在那些不痛不痒的Java基础回顾上，而是直接切入主题，用一种近乎严谨的数学推导来阐述复杂结构的性能分析，比如红黑树的平衡维护机制，以及B树在磁盘I/O优化中的实际应用。书中对于对象设计模式（Objects）的融入也极其自然，它不只是简单地讲数据结构是什么，更重要的是“如何用面向对象的方式优雅地实现”它们。这种对实现细节和理论深度的平衡把握，让我这个老兵也大有收获，它帮助我修正了一些过去基于C++思维定势形成的编码习惯，让我的Java代码结构更加健壮和地道。

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这本书的另一个突出优点是它的深度和广度完美结合，尤其体现在对“对象”的理解上。很多算法书籍只关注于过程（Procedure），而这本书则坚持用面向对象的视角来审视一切。例如，在讲解散列表（Hash Table）时，它不仅详细分析了冲突解决策略（链地址法与开放寻址法），更重要的是讨论了如何设计一个好的哈希函数，以及如何利用Java的`hashCode()`和`equals()`方法来保证对象在集合中的正确行为。这种深入到语言机制层面的探讨，使得我们对代码的理解不再停留在表面调用，而是触及到了内存模型和运行时行为。对于希望成为Java领域专家的读者来说，这种将底层结构与上层语言特性无缝连接的能力是至关重要的。总而言之，这本书不仅仅是一本工具书，它更像是一份关于如何用Java思维方式构建高效、优雅软件的路线图。它为你提供的不只是“做什么”的答案，更有“为什么”的深刻解释，并且教会你如何根据具体情境做出最优选择。

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我对这本书的补充材料和配套资源印象非常深刻。在每个主要章节的末尾，作者都设置了一系列难度递增的练习题。这些习题的设计简直是神来之笔，它们不仅仅是让你实现课本上讲过的经典算法，更多的是引导你思考如何在特定的应用场景下修改或优化这些结构。例如，有一个练习要求你实现一个支持快速范围查询的自定义堆结构，这立刻就将抽象的理论与实际的性能需求联系了起来。更重要的是，作者通过Java特有的特性，比如泛型（Generics）和接口（Interfaces），来强调代码的可重用性和模块化。很多其他的教材只是把Java作为一种实现工具，但这本书却真正利用了Java的面向对象优势来构建数据结构库。我感觉我不是在学习如何“写”数据结构，而是在学习如何“设计”一个健壮、可维护的数据结构框架。这种“设计”层面的指导，对于未来从事软件架构工作的人来说，是无价之宝。

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