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出版者:中国水利水电出版社

作者:刘玉英

出品人:

页数:212

译者:

出版时间:2002-8

价格:20.00元

装帧:

isbn号码:9787508411637

丛书系列:

图书标签:

• C语言
• 编程入门
• 学习指南
• 题解
• 算法
• 数据结构
• 程序设计
• 教材
• 练习题
• 计算机基础

编程思想的基石：现代软件工程与系统级编程的深度探索 图书名称： 现代软件工程与系统级编程实战指南 图书简介： 本书旨在为渴望在复杂软件系统构建和底层硬件交互领域取得深入进展的读者提供一份全面、实用的指南。它并非重复介绍基础语言语法或初级数据结构，而是聚焦于将理论知识转化为高效、健壮、可维护的工程实践的关键技能。 第一部分：现代软件工程范式与架构设计 软件的复杂性日益增加，传统的瀑布模型和简单的过程化编程范式已无法适应快速迭代和高并发的需求。本部分深入探讨当前主流的软件工程范式，旨在构建可扩展、可维护的系统骨架。 1. 敏捷开发与DevOps的深度整合： 我们将超越敏捷的基本术语，重点讲解如何将持续集成/持续部署（CI/CD）管道无缝嵌入到项目生命周期中。讨论如何利用自动化测试（单元测试、集成测试、端到端测试）的覆盖率来驱动开发决策，并引入“基础设施即代码”（IaC）的概念，使用Terraform或Ansible等工具管理部署环境，确保开发环境与生产环境的高度一致性，从源头上消除“在我机器上能跑”的问题。 2. 微服务架构的权衡与实践： 并非所有系统都适合微服务，本章详述了何时选择单体、何时转向服务化。内容涵盖服务间通信协议的选择（gRPC的性能优势、REST的通用性），服务发现机制（Consul、Etcd），以及分布式事务的挑战（Saga模式、两阶段提交的局限性）。特别关注故障隔离和熔断机制的实现，例如使用Hystrix或Resilience4j库，确保部分服务故障不至于导致整个系统崩溃。 3. 设计模式的系统化应用与反模式分析： 仅了解设计模式的名称远远不够。本书将这些模式置于真实的架构背景下进行剖析，例如，如何在高并发场景下应用工厂模式和桥接模式来解耦并发访问点；深入分析“上帝对象”和“过度设计”等常见反模式，并提供重构策略。重点讲解领域驱动设计（DDD）的核心概念——限界上下文、聚合根和实体，指导读者如何构建清晰的领域模型，而非仅仅停留在技术实现层面。 第二部分：系统级编程与性能调优 软件的性能瓶颈往往潜藏在操作系统、内存管理和并发控制的深层细节中。本部分将带领读者进入系统调优的“内核”区域。 1. 内存管理的高级技巧与剖析： 深入探究操作系统如何管理虚拟内存和物理内存。详细解析堆（Heap）和栈（Stack）的分配机制，以及内存碎片化对性能的影响。针对特定应用场景（如图形处理、大数据缓冲），讨论如何利用内存映射文件（mmap）绕过标准I/O路径，实现零拷贝操作。分析不同分配器（如jemalloc, tcmalloc）的内部工作原理及其对多线程性能的影响。 2. 并发、并行与同步机制的精细控制： 超越简单的互斥锁。本书全面讲解原子操作（Atomic Operations）在无锁数据结构设计中的应用，如无锁队列和栈的实现原理。深入剖析上下文切换的成本，对比线程与协程（Fiber/Goroutine）在资源占用和调度效率上的差异。重点讨论死锁的检测、预防与恢复策略，以及如何使用读写锁、屏障（Memory Barrier）来保证跨处理器缓存一致性。 3. 性能分析工具链与瓶颈定位： 无法测量，就无法优化。本部分详细介绍专业的性能分析工具。学习如何使用`perf`（Linux）、DTrace/eBPF等动态追踪技术，实时监控内核事件、系统调用延迟和函数执行时间。掌握火焰图（Flame Graphs）的解读方法，精确识别热点代码路径。此外，涵盖I/O性能分析，包括磁盘调度策略（如CFQ、Deadline）对应用程序吞吐量的影响。 第三部分：面向硬件的软件优化 现代CPU架构的复杂性要求软件开发者必须理解硬件的限制和优化点。 1. CPU缓存体系结构与代码优化： 深入理解L1、L2、L3缓存的容量、延迟和关联性。讲解数据局部性（时间与空间）如何直接影响程序执行速度。指导读者如何组织数据结构，优化循环嵌套，以最大化缓存命中率，避免因Cache Miss导致的性能急剧下降。讨论伪共享（False Sharing）问题及其在多线程编程中的规避方法。 2. SIMD指令集与向量化编程： 介绍单指令多数据（SIMD）的概念，例如SSE、AVX指令集。探讨如何通过编译器优化（如自动向量化）或直接使用内联汇编/特定库（如OpenMP）来使代码能够并行处理多个数据元素，这对于信号处理、加密和矩阵运算至关重要。 3. 嵌入式系统与资源受限环境下的开发哲学： 探讨在资源（内存、CPU周期）极度受限的环境下，如何进行权衡取舍。讲解实时操作系统（RTOS）的任务调度策略，以及如何设计对延迟敏感的系统。强调代码尺寸优化和启动时间缩减的技术，这与大型服务器应用的处理思路形成鲜明对比，提供了对“极致效率”的另一种理解。 本书的每一章都辅以实际的工程案例和挑战性的思考题，旨在培养读者从“代码编写者”向“系统架构师”转变所需的深度技术洞察力和解决复杂问题的能力。它假定读者已经掌握了基本的编程语法结构，致力于填补学术理论与高要求工业实践之间的鸿沟。

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