掌握Java设计之钥 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国铁道出版社

作者:江义华

出品人:

页数:496

译者:

出版时间:2007-10

价格:50.00元

装帧:

isbn号码:9787113083007

丛书系列:

图书标签:

• Java
• 设计模式
• 软件架构
• 面向对象
• 代码质量
• 可维护性
• 重构
• 最佳实践
• 进阶
• 实战

好的，这是一份关于一本名为《掌握C++性能调优的艺术》的图书简介，内容详实，旨在深入探讨现代C++在高性能计算领域中的优化实践。 --- 《掌握C++性能调优的艺术：从底层架构到并发模型的高效实践》 书籍定位： 本书并非一本C++语言基础入门指南，而是面向有一定C++编程经验，希望将代码性能推向极限的开发者、系统架构师以及嵌入式工程师。它聚焦于现代C++（C++11/14/17/20）标准下的高级特性与底层机制如何协同作用，以实现极致的计算效率和资源利用率。全书以“理解比优化更重要”为核心理念，深入剖析硬件架构对软件性能的影响，提供一套系统化、可复用的性能分析与优化方法论。 内容深度与广度： 本书结构分为五大部分，层层递进，从宏观的系统视角深入到微观的指令级优化。 第一部分：理解现代硬件与编译器的协同作用 (The Synergy of Hardware and Compiler) 本部分是全书的基石，强调性能优化的前提是对底层运行环境的深刻洞察。 1. 现代处理器架构深度解析： 深入讲解乱序执行（Out-of-Order Execution）、分支预测（Branch Prediction）的原理及其对程序流程控制的影响。详述L1/L2/L3缓存的工作机制，Cache Line的对齐与伪共享（False Sharing）问题。 2. 内存层次结构与访问模式： 探讨主存（DRAM）与非易失性内存（NVM）的延迟特性。重点分析如何通过改变数据布局（Data Layout）来最大化缓存命中率，并介绍结构化绑定（Struct of Arrays vs. Array of Structs）的选择。 3. 编译器优化哲学与陷阱： 剖析GCC/Clang等主流编译器在不同优化级别（-O1, -O2, -O3, -Ofast）下的核心优化策略，包括循环展开、函数内联、常量折叠等。特别指出在追求极致速度时，需要警惕编译器过度激进优化导致的未定义行为（Undefined Behavior）和逻辑错误。 4. 链接时优化（LTO）与剖析： 介绍如何利用LTO来打破模块边界进行全局优化，以及如何使用Link-Time Instrumentation来精确测量跨模块的函数调用成本。 第二部分：数据结构与算法的极致性能化 (Extreme Performance Data Structures) 本部分关注如何根据特定的访问模式，设计超越标准库的定制化数据结构。 1. 内存友好型容器设计： 探讨如何通过自定义分配器（Custom Allocators）来规避标准`std::vector`或`std::map`在特定场景下的内存碎片和分配开销。重点介绍Arena Allocation（内存池）和Bump Allocation在高频创建/销毁对象时的优势。 2. 键值存储的优化： 深入解析Hash Table（如Robin Hood Hashing, Cuckoo Hashing）的设计原理及其在缓存友好性上的权衡。对比B-Tree家族（B+树、B树）在SSD和内存环境下的适用性。 3. SIMD指令集与数据并行化： 详细介绍x86/ARM平台上的SSE/AVX/NEON指令集。通过实际案例（如图像处理、矩阵运算），展示如何使用intrinsics函数或更高级的库（如Eigen）来高效地利用寄存器宽度进行并行计算。 4. 移动与查找的成本控制： 讨论`std::move`的语义与实现，以及何时应该使用`std::swap`而非深拷贝。分析指针与迭代器在遍历性能上的差异。 第三部分：并发、并行与同步的低延迟之道 (Low-Latency Concurrency and Parallelism) 在多核时代，并发编程的效率往往受限于同步机制的开销。本部分致力于消除同步瓶颈。 1. 原子操作与内存模型： 深入剖析C++内存模型（`std::memory_order`的各种级别），理解`acquire-release`语义的实际效果。通过案例展示`std::atomic`相对于互斥量（Mutex）在低粒度同步中的巨大优势。 2. 无锁（Lock-Free）与无等待（Wait-Free）算法： 详述如何使用CAS（Compare-and-Swap）循环来构建高性能的无锁队列和栈。重点分析实现ABA问题的规避策略以及内存屏障（Memory Barriers）的必要性。 3. 现代并行范式： 探讨基于任务的并行（如TBB, HPX）与基于线程的并行（`std::thread`）的适用场景。重点解析如何利用OpenMP或`std::for_each`的并行版本来自动优化循环级并行。 4. 线程池与调度优化： 设计高效、低延迟的线程池模型，讨论工作窃取（Work Stealing）算法在负载均衡中的应用，以及如何通过CPU亲和性（Affinity）来避免缓存污染。 第四部分：I/O性能与系统交互优化 (System I/O and Interfacing) 高性能计算往往需要高效地与外部世界交互，本部分关注网络与磁盘I/O的优化。 1. 异步I/O的C++实践： 深入探讨`std::future`、`std::promise`与协程（Coroutines，C++20）在构建高吞吐量异步网络服务中的作用。对比Boost.Asio和libuv等库的设计哲学。 2. 零拷贝（Zero-Copy）与数据序列化： 讲解如何利用mmap、sendfile等系统调用减少数据在内核态和用户态之间的拷贝次数。对比Protobuf、FlatBuffers等序列化机制的性能特性，强调序列化对CPU和内存带宽的影响。 3. 性能分析工具链实战： 详细指导如何使用Linux下的Perf、Valgrind/Callgrind、火焰图（Flame Graphs）等工具进行系统级的性能瓶颈定位。强调从宏观指标（如IPC、Cache Miss Rate）到微观指令的分析流程。 第五部分：性能分析的哲学与持续集成 (The Philosophy of Profiling and CI) 性能优化并非一次性工作，而是一个持续的过程。 1. 基准测试（Benchmarking）的科学性： 介绍Google Benchmark库的使用，强调如何设计科学的测试用例，避免测量噪音，并确保测试结果的统计显著性。 2. 性能回归检测： 将性能测试集成到持续集成/持续部署（CI/CD）流程中，设置性能阈值，自动化阻止引入性能退化的代码合并。 3. 系统级功耗与热管理： 在移动或嵌入式环境中，性能与功耗密不可分。本章探讨如何通过指令选择和算法重构来降低平均功耗，延长电池寿命或避免热节流（Thermal Throttling）。 目标读者： 对现有C++代码性能不满意，希望进行深度挖掘的工程师。 开发高频交易系统、实时仿真、游戏引擎或大型科学计算库的开发者。 系统程序员和底层框架设计人员。 本书特色： 本书所有示例代码均基于C++20标准编写，并提供了针对主流编译器和操作系统的完整编译指南。书中每一个优化点都配有“优化前”和“优化后”的量化性能对比数据，确保读者能清晰地看到每项技术带来的实际效益。本书不仅仅是“做什么”，更重要的是解释了“为什么这样做能更快”。

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这本书的封面设计得非常吸引人，色彩搭配和字体选择都透露出一种专业而又不失活力的气息。我是在网上无意间看到它的推荐，当时就被书名中“掌握”和“设计之钥”这两个词吸引住了。我一直对Java编程很感兴趣，但总觉得在设计模式和架构思路上缺乏系统性的理解，很多时候写出来的代码像是零散的知识点堆砌，缺乏内在的逻辑和美感。拿到书后，我首先浏览了目录，发现它涵盖了从基础概念到高级应用的广泛内容，这让我对它的深度和广度有了初步的认识。尤其是一些章节标题，比如“解耦的艺术”和“灵活性的基石”，都让我感到这本书不仅仅是讲解语法或API，而是更侧重于编程思想的传授。书中的排版也十分清晰，图文并茂，使得复杂的概念更容易被理解和消化。我非常期待能通过这本书，真正理解那些优秀开源项目背后的设计哲学，让我的代码能力从“能用”提升到“优雅”。这种对知识的渴求和对工具本身的尊重，使得这本书在众多编程书籍中脱颖而出，成为我近期最期待阅读的一本技术著作。

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说实话，市面上的编程书籍良莠不齐，很多都是对官方文档或者流行博客的简单汇编，读起来总觉得是在浪费时间。但拿到这本《掌握Java设计之钥》后，我立刻感受到了它非同一般的价值。它并不是简单地罗列设计模式的名称，而是深挖了每种模式产生的历史背景和它所要解决的根本矛盾。我尤其喜欢作者探讨“为什么需要这种设计”的部分，而不是停留在“如何实现这种设计”。这种对设计哲学源头的追溯，极大地拓宽了我对软件架构的视野。比如，在讲解依赖倒置原则时，作者不仅画出了传统的紧耦合结构图，还通过一个动态的对比图，直观展示了松耦合带来的可替换性和可测试性的巨大飞跃。这种教学上的精细度，让我意识到，真正优秀的设计，是建立在深刻理解问题本质之上的。阅读过程中，我常常需要停下来思考，甚至拿出纸笔重新绘制这些结构图，以确保自己不仅记住了知识点，更领悟了背后的设计思维。这是一次对编程思维的深度重塑，收获远超我的预期。

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从排版的角度来看，这本书的装帧和用纸质量都达到了极高的水准，这对于一本厚重的技术书籍来说非常重要，因为它注定要伴随我们很长一段时间，经常翻阅。内页采用了哑光纸张，有效减少了长时间阅读带来的眼睛疲劳，这对于我们这些长期面对屏幕的开发者来说是一个贴心的设计。更值得称赞的是，书中对专业术语的处理方式。作者没有一股脑地使用晦涩难懂的英文术语，而是在首次引入关键概念时，会给出清晰的中文解释，并在括号内附上标准的英文名，这对于希望向国际标准看齐的读者非常友好。此外，书中的插图，特别是那些流程图和类图，线条流畅，信息密度适中，极大地帮助了对复杂交互流程的理解。我甚至注意到，作者在引用一些经典设计案例时，都注明了出处，体现了严谨的学术态度。这种对阅读体验的极致追求，让我感觉自己购买的不仅仅是一本技术手册，更是一件值得收藏的工艺品。

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这本书带给我的最大感受是“构建稳定的心智模型”。在过去的几年里，我不断学习新的框架和技术，总感觉自己像是在打地基不稳的高楼，每当遇到复杂需求时，就容易感到力不从心。这本书则像是为我的知识体系打下了一块坚实的地基。它没有急于介绍最新的流行框架，而是着眼于那些历经时间考验、永不过时的设计原则。作者通过深入浅出地剖析那些经典的设计模式，展示了如何在不同的技术栈和业务场景中，应用一套通用的、面向未来的解决方案。我记得其中有一章专门讨论了如何平衡设计的灵活性与实现上的简洁性，这触及了软件工程中最核心的权衡艺术。阅读这本书的过程，更像是一次与一位资深架构师进行的高质量对话，他不仅告诉你“怎么做”，更重要的是引导你思考“为什么应该这样做”。这种思维上的跃迁，让我看待任何新的技术挑战时，都有了一套可以遵循的、自洽的设计框架作为支撑，极大地增强了我的职业信心和解决问题的能力。

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这本书的作者显然是位经验极其丰富的实战派高手，这一点从他讲解问题的角度就能清晰地看出来。很多技术书籍在阐述理论时，往往陷入晦涩的数学推导或者过于抽象的描述，让人读起来干巴巴的，难以应用到实际工作中。然而，这本书的叙述方式非常贴近一线开发者的痛点。例如，在谈到如何处理高并发场景下的数据一致性问题时，作者没有直接抛出复杂的算法，而是先用一个非常生动的业务场景作为引子，描绘出如果没有妥善设计会产生的灾难性后果，然后才循序渐进地引出解决方案，并对比了不同方案的优劣。这种“先有病，后开方”的讲解模式，极大地提高了阅读的代入感和学习效率。我个人尤其欣赏作者在代码示例上的严谨性，每一个片段都经过了精心的打磨，既能清晰展示核心概念，又避免了不必要的冗余，使得我们这些读者能够快速抓住重点，并尝试在自己的项目中进行模仿和实践。这简直就是一本写给渴望提升实战水平的程序员的葵花宝典，阅读过程令人心潮澎湃，总有“原来如此”的顿悟感。

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