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页数:284

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出版时间:2010-5

价格:29.00元

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isbn号码:9787113113148

丛书系列:

图书标签:

• Java
• 程序设计
• 试题
• 编程
• 练习
• 教材
• 计算机
• 软件工程
• 算法
• 数据结构

探索与实践：现代软件工程核心技术精选 本书聚焦于当前软件开发领域的前沿技术与核心实践，旨在为读者提供一套系统化、高强度的技术进阶路径。我们深入剖析了构建高性能、高可靠性系统的关键要素，内容涵盖了从底层架构设计到上层应用落地的多个维度，是致力于成为优秀软件工程师的必备参考资料。 --- 第一部分：分布式系统与微服务架构深度解析 本部分旨在构建读者对现代大规模应用系统架构的深刻理解。我们不再停留在传统的单体应用模式，而是全面转向面向高并发、高可用性的分布式系统设计哲学。 1. 分布式系统基础理论与挑战： CAP理论的实践意义与权衡： 详细探讨了在不同业务场景下，如何根据实际需求对一致性（Consistency）、可用性（Availability）和分区容错性（Partition Tolerance）进行取舍。通过对Google Spanner、CockroachDB等新一代数据库的案例分析，展示理论在现实世界中的应用边界。 分布式事务的复杂性与解决方案： 深入剖析 2PC、3PC 的局限性。重点讲解基于 TCC（Try-Confirm-Cancel）模式、Saga 模式在微服务环境下的落地实践，以及如何利用事件溯源（Event Sourcing）和物化视图（Materialized View）来简化状态管理。 时间同步与一致性模型： 讨论了 Lamport 时间戳、向量时钟在保证事件顺序中的作用。特别关注 Google 的 TrueTime 机制，以及在缺乏硬件支持的情况下，如何通过软件算法实现逻辑时钟的精确对齐，这对跨数据中心的协调至关重要。 分布式锁的设计与陷阱： 不仅仅是 Redis 的 SETNX 命令，而是深入探讨了 ZooKeeper 的 ZAB 协议在实现公平锁和租约锁中的作用。分析了使用 RedLock 算法时可能遇到的网络抖动和时钟漂移问题，并提供基于 Raft 协议的健壮性锁实现方案。 2. 微服务架构的演进与治理： 服务拆分策略： 探讨DDD（领域驱动设计）在服务边界划分中的核心作用，讲解如何识别“限界上下文”（Bounded Contexts）。对比了按业务域、子域、技术栈划分的优劣，并辅以实际业务重构案例。 服务间通信协议的选择： 深入对比 gRPC（基于 HTTP/2 和 Protocol Buffers）与 RESTful API 的性能差异和适用场景。分析了消息队列（如 Kafka, RabbitMQ）在异步通信、削峰填谷方面的最佳实践，并讨论了 CQRS（命令查询职责分离）模式如何与消息驱动架构结合。 服务治理体系构建： 详细介绍服务注册与发现机制（如 Consul, Eureka 的工作原理）。重点阐述熔断（Circuit Breaker）、限流（Rate Limiting）和降级（Fallback）策略的设计与实现，使用 Hystrix 或 Resilience4j 库进行代码级演练，确保系统面对故障时的韧性。 配置中心与动态发布： 探讨配置管理的集中化，分析 Nacos、Apollo 等工具的架构，以及配置变更的灰度发布和快速回滚机制。 --- 第二部分：高性能数据存储与查询优化 本部分聚焦于如何设计和维护能够支撑高并发读写的持久化层，确保数据访问效率最大化。 1. 关系型数据库的高级特性与调优： 索引的深度剖析： 不止于 B+ 树，深入讲解哈希索引、全文索引的适用场景。重点分析 MySQL InnoDB 存储引擎的聚簇索引与二级索引的工作机制，以及索引合并、索引选择器的底层逻辑。 锁机制与并发控制： 详述 SQL 标准的隔离级别（Read Uncommitted 到 Serializable）在不同数据库中的实际效果，特别是 MVCC（多版本并发控制）是如何在不加重锁负担的情况下实现高并发读取的。演示如何利用 `FOR UPDATE` 等语句进行精确的行级锁控制。 慢查询的系统性诊断： 教授如何使用 `EXPLAIN` 命令的深度分析，识别索引失效、全表扫描、临时表、文件排序等性能瓶颈。提供一套标准化的 SQL 重构流程。 2. NoSQL 数据库的选型与应用： 键值存储（Key-Value Store）： 探讨 Redis 在缓存、会话管理中的高级用法，包括 HyperLogLog, 排序集合（Sorted Set）在排行榜实现中的高效应用。 文档数据库（Document Database）： 分析 MongoDB 的聚合管道（Aggregation Pipeline）在复杂数据转换和分析中的强大能力，以及其分片（Sharding）策略的优劣。 图数据库（Graph Database）： 介绍 Neo4j 等图数据库在处理复杂关系网络（如社交推荐、知识图谱）时的优势，并学习 Cypher 查询语言的基本操作。 --- 第三部分：云原生与 DevOps 实践 本部分将读者带入现代软件交付流水线的心脏地带，掌握容器化、自动化部署和可观测性。 1. 容器化与编排：Kubernetes 生态系统 Docker 容器技术： 深入理解镜像的分层构建原理（Union File System），并学习如何编写精简、安全的 Dockerfile，减少构建体积和攻击面。 Kubernetes 核心概念精通： 详细解析 Pod、Deployment、Service、Ingress 的资源对象定义。重点讲解 Kubernetes 的控制器模式（如 ReplicaSet Controller 的作用）。 网络与存储： 剖析 CNI 插件的工作机制，理解 Service IP 和 Pod IP 的路由过程。探讨 PersistentVolume (PV) 和 PersistentVolumeClaim (PVC) 如何实现有状态应用的持久化存储。 Helm 与 Operator 模式： 学习使用 Helm 进行复杂应用的打包与部署管理。初步接触 Operator 模式，理解它如何将人工经验固化到 Kubernetes 控制器中，实现对复杂应用生命周期的自动化管理。 2. 持续集成/持续交付 (CI/CD) 流水线 自动化构建与测试： 结合 Jenkins/GitLab CI/GitHub Actions，设计多阶段的构建流程，包括单元测试、集成测试、代码质量扫描（SonarQube 集成）。 蓝绿部署与金丝雀发布： 介绍零停机部署策略的实现细节，特别是 Istio/Linkerd 等服务网格如何在流量层面实现精细化的灰度控制。 3. 可观测性 (Observability) 体系 日志聚合： 搭建基于 ELK Stack (Elasticsearch, Logstash, Kibana) 或 Loki 的集中式日志系统，学习如何通过结构化日志（JSON 格式）实现高效检索。 指标监控与告警： 深入 Prometheus 的数据模型（时序数据库）和工作原理，学习编写 Exporter 采集自定义应用指标。结合 Alertmanager 建立可靠的告警规则。 分布式追踪 (Tracing)： 介绍 OpenTracing/OpenTelemetry 标准，使用 Jaeger 或 Zipkin 实现请求在微服务间的完整链路追踪，从而快速定位延迟瓶颈。 --- 第四部分：面向性能的编程范式与安全强化 本部分关注在具体代码层面上如何提升执行效率，并确保应用程序的健壮性与安全性。 1. 现代并发编程模型： 异步与非阻塞 I/O： 深入研究 Reactor 模式，理解 Netty 或 Vert.x 等框架中事件驱动模型的精髓。对比传统多线程模型与事件循环模型的性能优势。 内存管理与垃圾回收优化： 针对 JVM 环境，详细分析 G1、ZGC 等新型垃圾收集器的内部工作原理，并提供 JVM 启动参数调优的实战指南，以最小化 STW (Stop-The-World) 时间。 2. 应用程序安全基础： OWASP Top 10 深度防御： 针对 SQL 注入、跨站脚本 (XSS) 等常见攻击，不仅讲解预防方法，更侧重于在框架层面（如输入校验、输出编码）的自动化防御机制。 认证与授权机制： 详细解析 JWT（JSON Web Token）的工作流程，包括签名校验、令牌续期。探讨 OAuth 2.0 授权流程在前后端分离架构中的最佳实践。 --- 本书的特点在于其高度的实践导向性。每一章节都设计了大量的架构图、源码片段解析和性能测试数据，确保读者不仅知其然，更能知其所以然，具备将理论转化为生产力系统的实战能力。

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