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出版者:清华大学出版社

作者:孙永强

出品人:

页数:488

译者:

出版时间:2002-8-1

价格:41.0

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787302056928

丛书系列:

图书标签:

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深度探索数据库设计与优化：从理论基石到实践精通 本书聚焦于现代企业级应用的核心——数据库系统，全面覆盖从基础概念构建到高级性能调优的全过程。它不仅仅是一本技术手册，更是一本指导读者构建健壮、高效、可扩展数据架构的实践指南。 本书旨在为有志于精通数据库技术的开发人员、系统架构师和数据库管理员提供一个系统、深入的学习路径。我们摒弃了浮于表面的介绍，转而深入探究数据管理的本质、不同数据库范式的内在逻辑，以及如何将这些理论知识转化为生产环境中的卓越性能。 第一部分：数据库理论与关系代数基石 本部分将奠定坚实的理论基础，确保读者对数据存储和管理的基本原理有深刻的理解。 第一章：数据模型演进与关系理论重溯 我们将回顾数据模型的历史变迁，重点解析关系模型的数学基础。深入讲解集合论在数据库中的应用，并详细剖析关系代数（Relational Algebra）的各项操作符——选择（Select）、投影（Project）、连接（Join）、并（Union）、差（Difference）和笛卡尔积（Cartesian Product）。我们将通过大量的实例演示，展示如何利用关系代数表达式来精确地描述复杂查询，这是理解SQL优化器工作原理的前提。 第二章：范式化与反范式化的艺术 函数依赖是理解规范化的核心。本章将详尽阐述第一范式（1NF）到巴斯-科德范式（BCNF）的推导过程，并讨论保持无损连接的分解算法。深入探讨第四范式（4NF）和第五范式（5NF）在处理多值依赖和连接依赖时的应用场景。随后，我们将转向实践的权衡：在数据冗余和查询性能之间如何平衡？详细分析反范式化（Denormalization）的设计模式，包括使用汇总表（Summary Tables）和冗余列来提升读取速度，并讨论其在数据一致性维护上的挑战与对策。 第三章：事务管理与并发控制的深度剖析 事务的ACID特性是数据库可靠性的保证。我们将不仅仅停留在定义层面，而是深入研究事务隔离级别（Read Uncommitted, Read Committed, Repeatable Read, Serializable）在实际系统中的实现机制（如锁升级、MVCC的内部工作原理）。重点剖析并发控制协议，如两阶段锁定（2PL）及其改进版本（如严格2PL、时间戳排序）。此外，还将讲解死锁的检测、预防和恢复策略，确保系统在多用户访问下的稳定运行。 第二部分：高级SQL编程与查询优化实践 掌握SQL语言本身只是第一步，如何写出“高效”的SQL是区分专业人士的关键。 第四章：复杂查询结构与窗口函数的高级应用 本章将彻底解析嵌套查询、公共表表达式（CTE）的递归用法，以及集合操作符（INTERSECT, EXCEPT）的实际效率对比。我们将花费大量篇幅介绍分析函数（Window Functions），包括`ROW_NUMBER()`, `RANK()`, `LAG()`, `LEAD()`, 以及复杂的聚合窗口函数（如滑动平均值的计算），演示它们如何替代复杂的自连接操作，极大地简化和加速报告生成。 第五章：执行计划的阅读与性能瓶颈定位 这是优化实践的核心。我们将教会读者如何请求和解读数据库的执行计划（Execution Plan）。详细分析关键操作符的成本模型：表扫描（Table Scan）、索引查找（Index Seek）、索引扫描（Index Scan）、嵌套循环连接（Nested Loop Join）、哈希连接（Hash Join）和归并连接（Merge Join）的内部工作机制和适用场景。重点讲解如何识别“代价最高的步骤”以及常见的性能陷阱，如不必要的数据排序和临时表的生成。 第六章：索引设计的精妙策略 索引是提升查询性能的利器，但设计不当反而会拖慢写入速度。本章全面覆盖各种索引类型：B-Tree、位图索引（Bitmap Index）、全文索引、散列索引（Hash Index）。我们将深入讲解复合索引（Composite Index）的列顺序原则（最左前缀原则的精细化应用），以及如何利用索引覆盖（Covering Index）避免数据页读取。此外，还将讨论索引的维护成本、碎片整理的最佳实践，以及何时应该放弃使用某些索引。 第三部分：面向高可用性的架构设计 现代应用对数据服务的可用性和可伸缩性提出了极高的要求。本部分聚焦于构建企业级的数据解决方案。 第七章：数据分区与横向扩展策略 数据量过大时，垂直扩展（提升硬件）终将触及瓶颈。本章探讨数据分区（Partitioning）技术，包括范围分区、列表分区和哈希分区在大型表上的应用，以及它们如何辅助维护和优化查询。随后，我们将介绍数据库的横向扩展策略，对比主从复制（Master-Slave）、多主复制（Multi-Master）以及读写分离架构的优缺点，并探讨数据分片（Sharding）的基本概念和实施挑战。 第八章：高可用性（HA）与灾难恢复（DR）方案 构建容错系统是架构师的职责。本章详细对比高可用性解决方案：从基于文件系统和存储阵列的解决方案，到数据库内置的集群技术（如Always On Availability Groups, Galera Cluster）。我们将分析不同故障切换（Failover）机制的RTO（恢复时间目标）和RPO（恢复点目标），并讲解如何设计有效的备份与恢复策略，包括增量备份、差异备份与日志传送（Log Shipping）的组合运用。 第九章：数据库安全与合规性强化 数据安全是不可妥协的红线。本章涵盖了从网络层到应用层的全方位安全措施。详细讲解数据加密（静态加密与传输加密）的实现，用户权限模型的最小权限原则（Principle of Least Privilege）应用，角色（Role）的管理与审计机制。同时，我们将探讨数据脱敏（Data Masking）技术在开发和测试环境中的应用，确保敏感数据在非生产环境中的合规性。 第四部分：面向性能的数据库调优与诊断 本部分是面向实战的精炼总结，侧重于通过度量和调试来解决实际生产问题。 第十章：性能监视指标与诊断工具集 “没有度量，就没有优化”。本章列举了一系列关键性能指标（KPIs）：缓冲池命中率、锁等待时间、I/O延迟、查询每秒执行次数（QPS）等。我们将指导读者如何利用系统自带的性能视图（如动态性能表）和第三方专业监控工具，建立一个全面的数据库健康仪表盘。重点讲解如何快速从海量日志中提取有价值的慢查询信息。 第十一章：内存管理与缓存策略的精细调校 数据库性能往往受限于内存配置。本章深入探讨了数据库核心内存结构（如共享缓冲区、排序空间、连接缓冲区）的作用。我们将分析不同数据库引擎对内存分配的差异，并提供基于工作负载（Read-heavy vs Write-heavy）的内存参数调整指导方针，以最大限度地利用物理内存，减少昂贵的磁盘I/O。 第十二章：存储引擎的选择与特定优化 不同的业务需求需要不同的存储引擎。我们将对比分析当前主流数据库（如PostgreSQL, MySQL, SQL Server等）中不同存储引擎（如InnoDB, MyISAM, Heap, ColumnStore）的底层设计差异。重点在于何时选择行存（Row-Store）以支持OLTP，何时选择列存（Columnar Store）以加速OLAP分析，并针对特定引擎的特性（如InnoDB的MVCC实现或SQL Server的Clustered Index结构）进行定制化优化。 结论：面向未来的数据架构思维 本书最后将总结，未来的数据库管理不仅仅是维护已有的系统，更在于对新兴技术（如NewSQL、分布式事务）的理解和整合能力。通过本书的学习，读者将掌握一套完整的方法论，能够自信地设计、实现、优化和维护任何复杂的企业级数据服务。

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这本书的实战应用价值，是我认为它最值得称赞的地方。许多技术书籍在理论讲解上头头是道，一旦涉及到实际项目部署或框架集成时就显得力不从心，但这本书在这方面表现出了惊人的成熟度。作者似乎将自己多年的一线开发经验浓缩在了每一个案例之中。书中提供的代码示例，并非那种为了演示某个功能而搭建的简陋“玩具代码”，而是结构完整、可直接用于项目参考的“最小可行性工程”。更重要的是，它清晰地区分了理论代码和生产级代码之间的差异，指出了在真实世界中，仅仅满足功能正确性是不够的，还需要考虑异常处理、日志记录、资源释放等一系列工程化问题。我曾尝试将书中某个关于数据持久层的设计模式应用于我当前负责的一个模块，效果立竿见影，不仅代码量减少了，而且后期的维护成本也显著下降。这种直接的、可迁移的经验传递，是任何单纯的官方手册或在线教程都难以匹敌的，它真正实现了“授人以渔”的最高境界，让读者能够将学到的知识立刻转化为生产力。

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如果从一个追求极致精度的技术读者的角度来看，这本书在技术的前沿性和深度上，展现出了极强的自洽性与前瞻性。它似乎并不满足于仅仅停留在当前主流版本的特性上，而是巧妙地将一些即将成为行业标准或者已经在特定领域被证明高效的“新范式”融入了讲解体系。例如，对于异步编程模型（Async/Await）的解析，书中没有停留在表面的语法糖层面，而是深入到了状态机转换的细节，帮助读者理解编译器在幕后做了哪些工作，这对于深度调试和性能调优至关重要。此外，书中对设计模式的讨论，也体现出一种与时俱进的姿态，它没有固守经典的“四人帮”理论，而是结合现代组件化、微服务架构的特点，讨论了如何灵活运用SOLID原则来构建高内聚、低耦合的系统。这种对技术脉搏的精准把握，使得这本书不仅在当下具有极高的参考价值，更具备了相当长的生命周期，即使未来.NET平台发生重大迭代，其中蕴含的底层设计思想和编程哲学依然能够指导我们的实践。

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这本书的知识密度高到令人咋舌，但奇怪的是，阅读起来的疲惫感却很低，这得益于作者在内容组织上对知识颗粒度的精妙把控。他似乎非常清楚一个技术学习者大脑的“信息缓冲区”极限在哪里。在讲解一个复杂主题时，作者往往会先用几句精炼的概述定下基调，然后将细节拆分成若干个逻辑清晰的子模块，每个子模块的篇幅控制得非常得当，不多不少，刚好让人在吸收完当前内容后，能有一个短暂的喘息和消化时间，然后才自然地过渡到下一个知识点。这种“微嚼碎咽”式的教学方法，极大地提升了知识的留存率。我发现自己不仅记住了“如何做”，更理解了“为什么这样做”，并且能够清晰地在脑海中构建出一幅完整的技术图谱，知道这个知识点在整个C#.NET生态系统中的位置。这种结构化的知识构建能力，远比单纯记忆零散的技术点更有价值，它让这本书成为了一个强大的心智模型构建器，而非仅仅是一个代码查询手册。

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阅读这本书的过程，感觉就像是跟随一位经验极其丰富、耐心又极具洞察力的导师进行一对一辅导。这本书的叙述风格非常具有个人色彩，它不像某些官方文档那样冷冰冰，也不像某些畅销书那样过度渲染和浮夸，而是保持着一种恰到好处的平衡——既有技术上的精确性，又有人文关怀的温度。我特别欣赏作者在讲解一些常见陷阱和性能优化点时所采用的语气。他不是直接给出“正确答案”，而是先描述一个初学者可能会犯的错误场景，然后带领读者一起分析错误背后的深层原因，最后才给出健壮的解决方案。这种“带着思考去学习”的引导方式，极大地培养了读者的独立解决问题的能力。例如，在处理多线程并发问题时，书中对锁机制的讲解，其深度和广度都让人惊叹，它不仅讲解了`lock`关键字的用法，还对比了读写锁、信号量的应用场景，甚至触及到了底层内存屏障的概念，但所有的阐述都紧密围绕着“如何写出安全且高效的代码”这一核心目标，让人读来倍感充实，每翻一页都能感觉到自己的技术栈在坚实地增长，而不是在虚空中漂浮。

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这本书的装帧设计和内容排版着实让人眼前一亮。从我翻开它的第一页开始，那种扑面而来的专业感和严谨性就让我对其内容质量有了很高的期待。纸张的质感上乘，印刷清晰，即使是长时间阅读，眼睛也不会感到明显的疲劳，这一点对于一本技术类的书籍来说至关重要。更值得称赞的是，作者在章节划分上做得极为巧妙，逻辑链条清晰流畅，从基础概念的引入到复杂功能的讲解，过渡自然得仿佛在进行一场精心策划的知识漫步。比如，书中对于面向对象编程核心思想的阐述，没有采用那种枯燥的理论堆砌，而是通过一系列生动的小例子，将抽象的概念具象化，使得即便是初学者也能迅速抓住要领。而对于进阶部分的布局，更是体现了作者的深厚功力，它并非简单地罗列API，而是深入到.NET框架的底层设计哲学，引导读者思考“为什么是这样设计”，而非仅仅停留在“如何使用”的层面。尤其是图示的使用，简直是神来之笔，那些精心绘制的流程图和架构图，极大地降低了理解复杂软件工程概念的难度，让原本可能需要花费数小时钻研的难点，在图表的辅助下豁然开朗。整体来看，这本书在视觉传达和阅读体验上，已经超越了许多同类产品，它不仅仅是一本工具书，更像是一件精心制作的工艺品。

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