Operating Systems/ Programming Java Pack pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Addison Wesley

作者:Jean Bacon

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2003-11-27

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9780582849587

丛书系列:

图书标签:

• 操作系统
• Java
• 编程
• 计算机科学
• 软件工程
• 编程入门
• 数据结构
• 算法
• 计算机基础
• 技术教程

深入探索，洞悉本质：掌握现代计算的基石 在信息爆炸的时代，对计算系统底层运作原理的理解，已成为每个技术从业者必备的核心竞争力。无论是渴望构建更高效、更稳定的软件应用，还是希望深入理解硬件与软件交互的奥秘，一本能够系统性梳理操作系统核心概念，并辅以实践性编程语言指导的书籍，无疑是您通往技术精深之路上的宝贵灯塔。 本书并非一本浅尝辄止的入门读物，而是致力于为您提供一个全面而深入的视角，去理解现代计算环境中最为关键的两个领域：操作系统和Java编程。这两个看似独立的领域，实则在底层逻辑上有着千丝万缕的联系，共同构成了我们今日数字化世界的基石。 第一部分：操作系统——现代计算的脉搏 在这一部分，我们将带领您穿越操作系统的迷人世界，揭示其如何管理和协调计算机硬件资源，为上层应用程序提供一个稳定、高效的运行环境。我们将从最基础的概念入手，逐步深入到操作系统的核心职能： 进程与线程管理： 理解程序是如何被执行的，进程与线程之间有什么区别，以及操作系统如何有效地调度它们，从而实现并发和并行。我们将探讨调度算法的原理，如先到先得（FCFS）、最短作业优先（SJF）、优先级调度以及时间片轮转（Round Robin），并分析它们的优缺点。您将学会如何创建、终止和管理进程，以及在多线程环境中处理同步和通信问题，如互斥锁、信号量和死锁的预防与检测。 内存管理： 内存是计算机的生命线，操作系统扮演着至关重要的角色，负责分配、释放和保护内存空间。我们将深入研究各种内存管理技术，包括连续分配（如固定分区、可变分区）、非连续分配（如分页、分段）以及更高级的虚拟内存概念。您将理解页面置换算法（如FIFO、LRU、OPT）的工作原理，以及它们如何影响系统性能。同时，我们将探讨内存碎片问题以及解决方案，确保程序的运行效率不受限制。 文件系统： 文件系统是组织和管理数据的关键。我们将解析文件系统的结构，包括目录结构、文件组织方式（如顺序文件、索引文件、散列表文件）以及文件存储的底层机制。您将了解文件的创建、删除、读写、查找等操作是如何实现的，以及文件权限管理和文件保护的重要性。磁盘调度算法（如FCFS、SSTF、SCAN、C-SCAN）的原理也将得到详细阐述，以优化磁盘I/O性能。 I/O系统： 输入/输出（I/O）是计算机与外部世界交互的桥梁。我们将探讨I/O设备的分类、I/O控制方式（如程序控制I/O、中断控制I/O、DMA）以及I/O缓冲技术。您将理解I/O软件层次结构，以及操作系统如何通过设备驱动程序来屏蔽硬件细节，实现对各种I/O设备的统一管理。 死锁： 在多进程、多线程的环境中，死锁是一个不容忽视的问题。我们将深入探讨死锁产生的四个必要条件（互斥、占有并等待、不可抢占、循环等待），并介绍死锁的预防、避免（如银行家算法）和检测与恢复策略。 通过对操作系统核心概念的透彻理解，您将能够更深刻地洞察程序的执行流程，优化资源利用率，并能更有效地诊断和解决系统层面的问题。 第二部分：Java编程——构建现代应用程序的利器 Java作为一门广泛应用于企业级应用、移动开发、大数据等领域的强大编程语言，其“一次编写，到处运行”的跨平台特性，以及面向对象的设计思想，使其成为开发健壮、可维护、可扩展软件的理想选择。在这一部分，我们将带领您领略Java编程的魅力，从基础语法到高级特性，助您成为一名优秀的Java开发者： Java基础： 我们将从Java的基本语法、数据类型、运算符、控制流程语句（if-else, switch, for, while, do-while）开始，确保您打下坚实的语言基础。您将学习如何声明变量，理解常量，以及掌握各种表达式的运算规则。 面向对象编程（OOP）： Java的核心是面向对象。我们将深入讲解类、对象、封装、继承、多态这四大核心概念。您将学会如何定义类，创建对象，以及如何使用构造方法和实例方法。继承的机制将帮助您构建层次化的类结构，而多态则赋予了代码极大的灵活性。抽象类和接口的概念也将得到详细的阐述，以实现更高级的设计模式。 Java核心API： Java强大的标准库（API）是其成功的关键之一。我们将重点介绍和运用常用的API，包括字符串处理（String类及其相关方法）、集合框架（List, Set, Map及其实现类如ArrayList, LinkedList, HashSet, HashMap）、输入/输出流（InputStream, OutputStream, Reader, Writer）、异常处理（try-catch-finally, throws）以及多线程（Thread类, Runnable接口, 线程同步）。 异常处理： 健壮的程序需要有效的异常处理机制。我们将深入讲解Java的异常分类（checked exceptions, unchecked exceptions），以及如何使用try-catch-finally块捕获和处理异常，如何创建自定义异常，以及如何使用throws关键字声明方法可能抛出的异常。 集合框架： 高效地组织和管理数据是编程的重要环节。我们将详细介绍Java集合框架的各种接口和实现类，包括List（ArrayList, LinkedList）、Set（HashSet, TreeSet）、Map（HashMap, TreeMap）等，并演示如何在实际应用中使用它们。您将学习泛型的概念，以实现类型安全的数据结构。 多线程与并发： 在现代多核处理器环境中，利用多线程可以显著提升程序的性能。我们将深入讲解Java中线程的创建方式（继承Thread类，实现Runnable接口），线程的生命周期，以及线程间的通信和同步。您将学习如何使用synchronized关键字、Lock接口、Condition对象来避免竞态条件和死锁，并了解ExecutorService框架的使用。 网络编程： Java提供了丰富的API支持网络通信。我们将介绍Socket编程，包括TCP和UDP协议，以及如何创建客户端和服务器端应用程序。您将了解URL类、URLConnection类以及更高级的NIO（Non-blocking I/O）概念。 文件I/O： Java提供了方便的文件操作API。我们将演示如何使用FileInputStream, FileOutputStream, FileReader, FileWriter等类进行文件的读写操作，以及如何处理文件路径和文件属性。 通过对Java编程的系统学习，您将能够掌握构建各种类型应用程序所需的核心技能，从简单的命令行工具到复杂的企业级系统，您都能游刃有余。 理论与实践的完美融合 本书不仅仅停留在理论的讲解，更注重理论与实践的结合。在每个关键概念讲解之后，我们会提供相应的代码示例，帮助您将所学知识转化为实际能力。通过分析和运行这些示例代码，您将更直观地理解操作系统的调度逻辑如何体现在Java线程的管理中，以及Java的内存模型如何与底层的操作系统内存管理相互作用。 无论您是希望深入理解操作系统的工作原理，以编写更优化的程序，还是希望掌握一门强大的编程语言来构建创新性的应用，亦或是希望将这两者融会贯通，找到软件开发中的“道”与“术”，本书都将是您宝贵的伙伴。踏上这段学习之旅，您将开启对计算世界的更深层次的洞察，为您的技术生涯注入强大的动力。

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作为一名长期从事嵌入式系统和实时操作系统（RTOS）开发的工程师，我常常需要处理资源极其有限的环境，任何微小的内存泄漏或不恰当的系统调用都可能导致灾难性的后果。我一直在寻找一本能连接传统“大系统”OS 概念和嵌入式实时性要求的桥梁书籍，而这本书的某些章节恰好填补了我的空白。它对虚拟内存管理的剖析极其细致，特别是关于页面置换算法（如 LRU 的变种）在大型服务器和小型嵌入式设备上的不同权衡。更让我惊喜的是，它探讨了内核态与用户态之间的上下文切换成本，并提供了降低这种成本的编程技巧，比如如何通过减少系统调用的次数（如使用更少的 I/O 扇区操作，或者使用零拷贝技术）来提升整体效率。虽然这本书可能更多聚焦于通用操作系统，但它关于中断处理、上下文保存与恢复的底层细节，是完全可以迁移到 RTOS 设计中的宝贵经验。我尤其关注了关于调度器优先级反转问题的论述，并将其与我正在研究的实时性保证模型进行了对比。这本书提供的坚实基础，让我能够更自信地去分析和优化那些对时序要求极高的任务。

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我对编译器和运行时环境的交互机制非常感兴趣，特别是了解 Java 虚拟机（JVM）是如何“欺骗”操作系统的。这本书在解释进程隔离和内存保护机制时，引入了地址空间的概念，这为理解 JIT 编译器的优化策略提供了绝佳的背景。我们都知道，JIT 编译器会进行大量的代码内联和逃逸分析，但这些优化要成功运行，必须建立在操作系统提供给进程的“假象”之上——即每个进程都独占了一整块连续的虚拟地址空间。这本书详细解释了页表是如何将这些虚拟地址映射到物理内存的，以及 TLB（Translation Lookaside Buffer）在性能中的关键作用。我特别喜欢它阐述了为什么在进行大量指针操作的代码中，缓存未命中的惩罚会如此之高，因为它不仅涉及主内存的访问延迟，还涉及跨越不同缓存层级的同步问题。这种自底向上的视角，帮助我理解为什么有时代码层面看起来很简单的循环，在实际运行中却表现得如此缓慢，根本原因在于它没有对内存访问的局部性做出友好配合。这本书提供了一种“反直觉”的洞察力，让开发者能从硬件层面去审视自己的代码设计。

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我最近开始转向函数式编程范式，对不变性（Immutability）和并发安全有了更深的理解需求。在学习 Scala 和 Kotlin 时，我发现自己对于底层内存模型和垃圾回收（GC）机制的理解还停留在比较表层的阶段，这直接影响了我设计长生命周期服务时的稳定性预期。这本书的并发原语部分，尤其是关于内存屏障（Memory Barriers）的阐述，达到了我期待的深度。它不仅仅是简单地罗列出 `volatile` 或 `synchronized` 的作用，而是深入到了 CPU 乱序执行的层面，解释了不同的内存一致性模型（如 TSO, PSO）是如何影响我们编写的并发代码的可见性（Visibility）的。我特别欣赏它在介绍 Java 内存模型（JMM）时，如何巧妙地穿插了操作系统对线程和进程的调度细节。例如，当一个线程因为等待 I/O 而阻塞时，内核是如何将其从运行队列中移除，并回收其时间片的；以及在多核环境下，伪共享（False Sharing）如何通过缓存行级别的锁定，即使没有显式的锁操作，也能拖垮整个系统的性能。这本书的论述逻辑非常严谨，每一层抽象的变动，都能在更底层找到对应的硬件或内核机制作为支撑，这对于构建健壮、可预测的并发系统至关重要。我打算将这本书作为我们团队内部关于并发编程规范制定的主要参考资料。

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在我看来，系统安全和稳定性是任何生产环境软件的生命线。这本书对操作系统的安全模型和权限分离的介绍，非常符合我目前在设计微服务网关时需要考虑的最小权限原则（Principle of Least Privilege）。它详细描述了 UID/GID 的工作机制、能力（Capabilities）的引入，以及内核如何通过这些机制来限制进程的潜在危害范围。我以前对 SELinux 或 AppArmor 这样的强制访问控制（MAC）系统的理解比较模糊，但读了这本书后，我明白了这些机制是如何在文件描述符、网络套接字和进程间通信（IPC）层面上施加限制的。更关键的是，它探讨了系统调用接口（Syscall Interface）的设计哲学——为什么有些操作必须通过内核完成，以及设计不良的系统调用如何成为潜在的攻击面。这本书让我更加警惕地审视我们代码中所有对外部资源的请求，确保我们只请求了绝对必要的权限。对于系统架构师而言，这本书不仅是关于“如何让系统工作”，更是关于“如何确保系统在面对恶意或错误输入时仍能保持弹性”的重要指南。

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这本书简直是为我量身定做的，我最近在钻研微服务架构的性能调优，尤其是在处理高并发请求时，延迟和吞吐量的平衡一直是个老大难问题。我一直在寻找一本能深入剖析操作系统底层机制，同时又紧密结合现代编程实践的参考书。这本书的内容结构安排得非常巧妙，它并没有停留在理论的堆砌上，而是用大量的实际案例，一步步引导我们理解上下文切换的开销、内存页的调度策略，以及 I/O 调度的各种算法对应用层性能的真实影响。特别是关于 NUMA 架构下进程调度和缓存一致性的章节，简直是醍醐灌顶。我过去常常为了提高响应时间，盲目地增加线程池大小，结果反而造成了更多的锁竞争和上下文切换的抖动。这本书清晰地解释了这种“过度优化”的陷阱，并提供了基于系统调用跟踪和性能分析工具（如 `perf`）来定位瓶颈的系统方法。对于我们这些每天和 Linux 内核交互、试图榨干每一分硬件性能的开发者来说，这本书提供的视角是极其宝贵的，它把抽象的操作系统概念直接映射到了我们代码的运行效率上，这种连接性是其他纯理论书籍难以比拟的。我甚至觉得，这本书的价值远超一本普通的教科书，它更像是一本实战手册，帮助我们理解代码“跑”在“哪里”以及“如何”跑得更快。

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