Developing Ambient Intelligence pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Lotz, Volkmar

出品人:

页数:159

译者:

出版时间:

价格:$ 90.34

装帧:

isbn号码:9782287474699

丛书系列:

图书标签:

• Ambient Intelligence
• Smart Environments
• Ubiquitous Computing
• Human-Computer Interaction
• Artificial Intelligence
• IoT
• Sensor Networks
• Context-Awareness
• Pervasive Computing
• Machine Learning

好的，这是一份关于一本名为《深入理解并发编程：从底层原理到高效实践》的图书简介，内容详尽，旨在全面介绍该书涵盖的知识体系。 --- 图书名称：《深入理解并发编程：从底层原理到高效实践》 图书简介 在当今多核处理器和分布式系统日益普及的计算环境中，并发编程已不再是可选项，而是构建高性能、高可靠性软件的基石。《深入理解并发编程：从底层原理到高效实践》旨在为读者提供一个系统化、深入且实践导向的学习路径，全面剖析现代并发模型、底层同步机制、并发数据结构设计，以及在不同编程语言和框架中实现高效并发的策略。 本书的结构设计力求严谨，理论深度与工程实践紧密结合，确保读者不仅知其然，更能知其所以然。全书内容横跨操作系统原理、计算机体系结构、算法设计与数据结构等多个领域，最终落脚于如何设计、编写、调试和优化高并发应用程序。 --- 第一部分：并发编程的理论基石与模型 本部分是全书的理论基础，着重于建立读者对并发世界的基本认知框架。 第一章：计算机体系结构与并发的缘起 本章首先回顾了摩尔定律的演变，解释了从单核到多核、多处理器的硬件发展趋势如何迫使软件必须转向并发设计。详细探讨了缓存一致性协议（如MESI协议），指令级并行（ILP），以及现代CPU如何通过乱序执行（Out-of-Order Execution）影响程序的确定性。理解这些底层机制是理解并发“陷阱”的先决条件。 第二章：进程、线程与执行上下文 深入剖析了操作系统中进程与线程的区别和联系。重点讨论了线程的创建、切换成本、栈帧结构、用户级线程与内核级线程的实现差异。本章还将介绍现代操作系统（如Linux、Windows）的调度策略（如分时调度、优先级抢占），以及调度器对并发性能的实际影响。 第三章：并发模型与抽象层次 本章对比了主流的并发编程模型。详细介绍了顺序一致性（Sequential Consistency）模型作为理论基准，并引出更弱的内存模型，如C++的内存模型、Java的Happens-Before原则。随后，探讨了Actor模型、CSP（Communicating Sequential Processes）模型（如Go语言的Goroutines和Channels）以及基于事件循环（Event Loop）的异步I/O模型，分析每种模型的适用场景和设计哲学。 --- 第二部分：同步、互斥与底层机制 本部分深入操作系统的内核层面，探究实现正确同步的原子操作和基本同步原语。 第四章：硬件原子操作与内存屏障 这是本书最核心的部分之一。详细解析了CPU提供的底层原子指令，如`Compare-and-Swap (CAS)`、`Fetch-and-Add`。重点讲解了如何利用这些指令构建无锁（Lock-Free）数据结构。此外，深入剖析了编译器和CPU为了优化性能而引入的指令重排，并详细阐述了内存屏障（Memory Barriers/Fences）的类型（如Load Barrier, Store Barrier, Full Barrier）及其在保证跨处理器数据可见性中的关键作用。 第五章：经典的同步原语实现与分析 本章转向操作系统提供的同步工具。详尽分析了互斥锁（Mutex）、读写锁（RWLock）、信号量（Semaphore）和条件变量（Condition Variable）的内部工作原理，包括它们如何在内核态进行线程阻塞和唤醒。特别关注了在不同场景下选择何种锁机制（如自旋锁 vs 阻塞锁）的性能权衡。 第六章：死锁、活锁与资源竞争的避免策略 系统性地分类了并发中的三大陷阱：死锁（Deadlock）、饥饿（Starvation）和活锁（Livelock）。深入讲解了死锁的四个必要条件（互斥、占有并等待、不可抢占、循环等待），并提供了预防、避免（如银行家算法的变体思路）和检测死锁的实用技术。 --- 第三部分：高效并发数据结构与算法 本部分将理论知识转化为实际可用的并发组件设计。 第七章：无锁数据结构设计原理 重点介绍如何摆脱传统锁的性能瓶颈，构建基于CAS操作的无锁（Lock-Free）和无等待（Wait-Free）数据结构。详细剖析了无锁栈、无锁队列（如Michael & Scott算法）的实现细节，包括如何处理ABA问题及其解决方案（如使用版本号或双指针技术）。 第八章：并发集合类的设计与优化 探讨标准库中常见的并发数据结构，如Java的`ConcurrentHashMap`和C++的并发容器。通过反向工程分析这些成熟容器的设计思路，例如`ConcurrentHashMap`中的分段锁策略，以及如何通过优化哈希冲突和增加并发粒度来提升吞吐量。 第九章：并发算法：并行化搜索与规约 聚焦于如何将经典的算法（如图搜索、排序）并行化。详细介绍`Fork/Join`框架的原理，它如何高效地管理任务的分解与合并。同时，讲解并行规约（Parallel Reduction）在累加、求和等操作中的应用，及其与顺序实现的时间复杂度对比分析。 --- 第四部分：实战：语言特性与调试优化 本部分侧重于在主流编程语言环境中应用并发知识，并提供调试和性能分析的实战技巧。 第十章：主流语言的并发编程范式 本章对比分析不同语言处理并发的方式： 1. C/C++ (Pthreads/std::thread): 强调对底层同步原语和内存模型的精确控制。 2. Java/C (JVM/CLR): 深入讲解内存模型、`volatile`关键字、`synchronized`块、`java.util.concurrent`包下的高级工具类（如`CountDownLatch`, `CyclicBarrier`, `ExecutorService`）。 3. Go语言 (Goroutines & Channels): 详细阐述CSP模型的优势，Goroutine的调度机制（M:N调度），以及Channel作为通信原语的同步保证。 第十一章：并发程序的调试与验证 并发程序的调试难度远高于顺序程序。本章提供了一套系统的调试方法论，包括如何使用Thread Sanitizer (TSan) 等工具检测数据竞争。讲解了模糊测试（Fuzzing）在发现罕见并发错误中的应用。此外，介绍模型检测（Model Checking）技术在验证复杂同步逻辑的正确性方面的潜力。 第十二章：性能分析与优化实践 并发优化并非总是增加线程数。本章教授如何使用性能分析工具（如Perf, VTune）来识别瓶颈。重点分析了过度竞争（Lock Contention）、缓存伪共享（False Sharing，及其与缓存行的关系）、以及不合理的内存访问模式对性能的影响，并提供实际的代码重构策略来缓解这些问题。 --- 目标读者 本书适合有一定编程基础，希望深入理解系统底层、精通高性能计算、或正在构建大规模分布式系统的软件工程师、系统架构师和计算机科学专业学生。阅读本书后，读者将能够自信地设计、实现和维护健壮、高效且可扩展的并发应用程序。

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