分布式服务架构:原理、设计与实战

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出版者:电子工业出版社
作者:李艳鹏
出品人:
页数:400
译者:
出版时间:2017-8
价格:89.00
装帧:平装
isbn号码:9787121315787
丛书系列:
图书标签:
  • 分布式
  • 架构
  • 微服务
  • 软件架构
  • 软件开发
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  • Java
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  • 分布式服务架构
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  • 微服务
  • 系统架构
  • 高可用
  • 负载均衡
  • 容错
  • 性能优化
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具体描述

《分布式服务架构:原理、设计与实战》全面介绍了分布式服务架构的原理与设计,并结合作者在实施微服务架构过程中的实践经验,总结了保障线上服务健康、可靠的最佳方案,是一本架构级、实战型的重量级著作。

《分布式服务架构:原理、设计与实战》以分布式服务架构的设计与实现为主线,由浅入深地介绍了分布式服务架构的方方面面,主要包括理论和实践两部分。理论上,首先介绍了服务架构的背景,以及从服务化架构到微服务架构的演化;然后提出了保证分布式服务系统架构一致性的方案和模式,并介绍了互联网架构评审的方法论;最后给出了一个简要的非功能质量的技术评审提纲。实践上,首先提供了一个互联网项目的性能和容量评估的真实案例,介绍了压测的方案设计和最佳实践,这些技术能够全面保证大规模、高并发项目的一致性、可用性和高并发性;然后讲解了大规模服务的日志系统的原理、设计与实践,包括ELK等框架的特点和使用方式等,并介绍了当前流行的APM系统的设计与实现,主要包括调用链和业务链的跟踪与恢复,涵盖了线上应急和技术攻关的流程及重点,也结合服务化系统线上应急过程进行分析并总结了其中需要用到的Java虚拟机、Linux和定制化脚本等命令,这些命令都是每个开发人员都会用到的解决线上问题的利器;最后,阐述了系统服务的容器化过程,并详细介绍了敏捷开发流程和实现自动化的常用工具等,让读者既能学到架构设计的基础理论,也能结合书中的原理、设计与方法论来解决大规模、高并发互联网项目中的现实问题。

无论是对于软件工程师、测试工程师、运维工程师、软件架构师、技术经理、技术总监,还是对于资深IT人士来说,《分布式服务架构:原理、设计与实战》都有很强的借鉴性和参考价值。

图书简介:现代软件系统构建的基石 书名:现代软件系统构建的基石 副标题:从基础理论到高性能、高可用的架构实践 --- 内容概述 本书并非聚焦于特定的技术栈或某一种分布式框架的实现细节,而是致力于构建一套系统化、工程化的软件架构思维体系。我们深入剖析支撑现代复杂软件系统稳定运行的底层原理、核心设计哲学以及经过时间检验的工程实践。全书旨在为读者提供一个清晰的知识地图,使之能够从容应对业务快速迭代带来的技术挑战,构建出既能满足当前需求又具备良好未来扩展性的软件基础设施。 本书涵盖了从最基础的计算模型到前沿的架构范式,强调理论指导实践,注重原理对决策的支撑作用。 --- 第一部分:计算与数据模型的基础重构 本部分聚焦于理解现代计算环境的本质特征,并探讨如何基于这些特征来重构传统的数据处理和通信范式。 第一章:计算环境的本质演变 从单机到多核的思维转变: 深入探讨 Moore 定律的终结与并行计算时代的来临。阐述并发(Concurrency)与并行(Parallelism)的本质区别,以及在多核处理器上如何有效利用资源。 延迟、吞吐量与可用性的关系: 分析现代网络和存储介质的性能瓶颈,建立对“慢”的量化认知。引入延迟预算(Latency Budget)的概念,指导系统设计中的性能目标设定。 CAP 原理的现代解读与实践取舍: 超越教科书式的定义,探讨在实际应用场景中,一致性、可用性和分区容错性之间动态的权衡艺术。分析不同业务对“强一致性”需求的差异化。 第二章:数据一致性的理论基石与工程实践 分布式事务的挑战与解决方案: 详尽解析两阶段提交(2PC)、三阶段提交(3PC)的局限性。重点讲解补偿性事务(Saga 模式)在微服务架构中的应用场景和复杂性管理。 基于日志的复制与状态机:深入理解 Raft/Paxos 协议的精髓——领导者选举、日志复制与安全提交。这不是简单的协议描述,而是对其在保证强一致性服务(如配置中心、分布式锁)中的核心作用的剖析。 最终一致性的应用场景与实现: 探讨向量时钟(Vector Clocks)和倾斜一致性模型(Causal Consistency)在低延迟场景下的应用,以及如何设计应用层逻辑来优雅地处理数据同步延迟。 --- 第二部分:构建高可靠性的基础设施 本部分关注系统如何从单点故障中恢复,以及如何通过冗余和隔离机制确保服务的持续运行。 第三章:服务的韧性设计与故障注入 故障域的划分与隔离: 探讨如何通过集群、机房、区域级别的划分来限制故障的影响范围。介绍 Bulkhead(舱壁)模式在资源隔离中的应用。 超时、重试与断路器的工程艺术: 详细阐述指数退避(Exponential Backoff)策略的设计,以及何时启用和禁用重试。重点剖析断路器(Circuit Breaker)如何防止雪崩效应,并分析其对系统响应时间的影响。 混沌工程的实践哲学: 从理论到实践,介绍如何构建一个可靠的故障注入平台,系统性地验证系统的“预想”行为与“实际”行为是否一致,从而提前暴露设计缺陷。 第四章:高效能的资源调度与编排 容器化带来的抽象层级: 分析容器技术(如 Cgroups 和 Namespaces)如何提供轻量级的资源隔离和可移植性。 声明式系统与控制循环: 深入理解声明式API(Declarative API)的核心思想,即系统应持续工作以消除当前状态与期望状态之间的偏差。解析控制循环(Control Loop)在自动化运维中的作用。 资源调度算法的权衡: 探讨主流调度器(如 Mesos, Kubernetes Scheduler)在亲和性/反亲和性、资源预留和污点/容忍度(Taints/Tolerations)方面的设计考量,目标是实现资源利用率与服务质量的平衡。 --- 第三部分:高性能数据流与通信机制 本部分聚焦于数据在系统内部和外部高效、可靠地传输所依赖的核心技术和模式。 第五章:异步消息与事件驱动架构的深度解析 消息队列的生命周期管理: 不仅限于使用,更深入探讨消息的持久化、顺序保证(Ordering)以及“恰好一次”(Exactly Once)语义的实现挑战。 发布/订阅模式的演进: 分析传统消息队列与流处理平台(如 Kafka)在数据保留、回溯能力和消费者模型上的根本差异。 事件溯源(Event Sourcing)的设计模式: 探讨如何将系统状态的变更历史作为核心数据模型,以及这对审计、调试和状态重建带来的巨大价值和技术成本。 第六章:网络通信协议与性能优化 TCP/IP 栈的性能瓶颈: 分析拥塞控制算法(如 Cubic, BBR)对应用层吞吐量的实际影响。 从 REST 到 RPC 的范式切换: 对比 HTTP/1.1, HTTP/2, HTTP/3 的特性,分析其在不同网络拓扑下的性能表现。重点解析二进制协议(如 gRPC)在序列化效率和传输紧凑性上的优势。 连接管理与连接池的精细化调优: 探讨长连接的维护成本、TLS 握手开销,以及如何设计自适应的连接池策略来避免资源耗尽。 --- 第四部分:架构的运维、可观测性与安全边界 本部分将视角拉高,关注系统从部署到日常运营的整体健康状态管理。 第七章:可观测性:构建系统的“内省”能力 三驾马车(Metrics, Logs, Traces)的协同作用: 阐述如何将这三类数据结构化地结合起来,以实现从宏观趋势(Metrics)到具体请求路径(Traces)和底层细节(Logs)的无缝追溯。 分布式追踪系统: 深入解析 Span、Trace Context 的传播机制,以及如何在高并发环境下进行采样(Sampling)而不损失关键信息。 健康检查与主动探测: 设计 Liveness 和 Readiness 探针的细粒度策略,确保服务在启动、恢复和负载均衡切换过程中的平稳过渡。 第八章:架构的安全性与治理 服务间认证与授权: 详述基于令牌(Token-based)的身份验证机制(如 JWT, OAuth 2.0),以及服务网格(Service Mesh)在零信任网络中的应用。 配置管理的生命周期: 探讨配置与代码分离的最佳实践,配置的动态更新机制,以及如何确保配置变更的原子性与可回滚性。 API 网关的角色与职责: 分析 API 网关不仅是路由层,更是安全、限流、缓存和协议转换的统一入口点,及其对系统边界的强化作用。 --- 读者对象 本书面向具有一定软件开发经验的工程师、系统架构师以及技术管理者。它要求读者熟悉至少一种编程语言,并对操作系统和网络有基本的理解。本书的深度旨在帮助初级架构师快速建立正确的系统观,并为资深工程师提供更深层次的理论支撑和工程验证。 通过阅读本书,您将获得一套成熟的、可移植的架构设计工具箱,而非一套临时的技术解决方案。

作者简介

李艳鹏

现任易宝支付产品中心首席架构师,曾在花旗银行、甲骨文、路透社、新浪微博等大型IT互联网公司担任技术负责人和架构师,现专注于大规模、高并发的线上和线下支付平台的应用架构和技术架构的规划与落地,负责交易、支付、渠道、出款、风控、对账等核心支付系统的设计与实现,对移动支付、聚合支付、合规账户、扫码支付、标记化支付等业务场景有产品应用架构规划与落地的实践经验。

杨 彪

现任某创业公司技术总监及合伙人,在互联网和游戏行业有近10年工作经验,曾在酷我音乐盒、人人游戏和掌趣科技等上市公司担任核心研发职位,在互联网公司做过日活跃用户量达千万的项目,也在游戏公司做过多款月流水千万以上的游戏。喜欢研究问题,追求前沿技术,学无止境。

目录信息

第1章 分布式微服务架构设计原理 1
1.1 从传统单体架构到服务化架构 2
1.1.1 JEE架构 2
1.1.2 SSH架构 5
1.1.3 服务化架构 8
1.2 从服务化到微服务 11
1.2.1 微服务架构的产生 12
1.2.2 微服务架构与传统单体架构的对比 13
1.2.3 微服务架构与SOA服务化的对比 15
1.3 微服务架构的核心要点和实现原理 16
1.3.1 微服务架构中职能团队的划分 16
1.3.2 微服务的去中心化治理 18
1.3.3 微服务的交互模式 18
1.3.4 微服务的分解和组合模式 22
1.3.5 微服务的容错模式 35
1.3.6 微服务的粒度 41
1.4 Java平台微服务架构的项目组织形式 42
1.4.1 微服务项目的依赖关系 42
1.4.2 微服务项目的层级结构 43
1.4.3 微服务项目的持续发布 45
1.5 服务化管理和治理框架的技术选型 45
1.5.1 RPC 46
1.5.2 服务化 47
1.5.3 微服务 49
1.6 本章小结 52
第2章 彻底解决分布式系统一致性的问题 54
2.1 什么是一致性 55
2.2 一致性问题 56
2.3 解决一致性问题的模式和思路 57
2.3.1 酸碱平衡理论 58
2.3.2 分布式一致性协议 61
2.3.3 保证最终一致性的模式 67
2.4 超时处理模式 75
2.4.1 微服务的交互模式 76
2.4.2 同步与异步的抉择 77
2.4.3 交互模式下超时问题的解决方案 78
2.4.4 超时补偿的原则 85
2.5 迁移开关的设计 87
2.6 本章小结 88
第3章 服务化系统容量评估和性能保障 89
3.1 架构设计与非功能质量 90
3.2 全面的非功能质量需求 91
3.2.1 非功能质量需求的概述 91
3.2.2 非功能质量需求的具体指标 92
3.3 典型的技术评审提纲 97
3.3.1 现状 97
3.3.2 需求 98
3.3.3 方案描述 98
3.3.4 方案对比 99
3.3.5 风险评估 100
3.3.6 工作量评估 100
3.4 性能和容量评估经典案例 100
3.4.1 背景 100
3.4.2 目标数据量级 101
3.4.3 量级评估标准 101
3.4.4 方案 102
3.4.5 小结 107
3.5 性能评估参考标准 108
3.5.1 常用的应用层性能指标参考标准 108
3.5.2 常用的系统层性能指标参考标准 109
3.6 性能测试方案的设计和最佳实践 112
3.6.1 明确压测目标 112
3.6.2 压测场景设计和压测方案制定 114
3.6.3 准备压测环境 121
3.6.4 压测的执行 122
3.6.5 问题修复和系统优化 123
3.7 有用的压测工具 123
3.7.1 ab 123
3.7.2 jmeter 125
3.7.3 mysqlslap 125
3.7.4 sysbench 129
3.7.5 dd 134
3.7.6 LoadRunner 135
3.7.7 hprof 136
3.8 本章小结 138
第4章 大数据日志系统的构建 140
4.1 开源日志框架的原理分析与应用实践 142
4.1.1 JDK Logger 142
4.1.2 Apache Commons Logging 143
4.1.3 Apache Log4j 147
4.1.4 Slf4j 156
4.1.5 Logback 160
4.1.6 Apache Log4j 2 164
4.2 日志系统的优化和最佳实践 168
4.2.1 开发人员的日志意识 168
4.2.2 日志级别的设置 168
4.2.3 日志的数量和大小 169
4.2.4 切割方式 170
4.2.5 日志格式的配置 170
4.2.6 一行日志导致的线上事故 177
4.3 大数据日志系统的原理与设计 178
4.3.1 通用架构和设计 179
4.3.2 日志采集器 180
4.3.3 日志缓冲队列 186
4.3.4 日志解析器 187
4.3.5 日志存储和搜索 187
4.3.6 日志展示系统 188
4.3.7 监控和报警 188
4.3.8 日志系统的容量和性能评估 188
4.4 ELK系统的构建与使用 190
4.4.1 Elasticsearch 191
4.4.2 Logstash 193
4.4.3 Kibana 196
4.5 本章小结 198
第5章 基于调用链的服务治理系统的设计与实现 199
5.1 APM系统简介 200
5.1.1 优秀的开源APM系统 200
5.1.2 国内商业APM产品的介绍 202
5.2 调用链跟踪的原理 203
5.2.1 分布式系统的远程调用过程 204
5.2.2 TraceID 207
5.2.3 SpanID 208
5.2.4 业务链 210
5.3 调用链跟踪系统的设计与实现 211
5.3.1 整体架构 211
5.3.2 TraceID和SpanID在服务间的传递 213
5.3.3 采集器的设计与实现 217
5.3.4 处理器的设计与实现 222
5.3.5 调用链系统的展示 225
5.4 本章小结 226
第6章 Java服务的线上应急和技术攻关 227
6.1 海恩法则和墨菲定律 227
6.2 线上应急的目标、原则和方法 229
6.2.1 应急目标 229
6.2.2 应急原则 229
6.2.3 线上应急的方法和流程 230
6.3 技术攻关的方法论 233
6.4 环境搭建和示例服务启动 236
6.5 高效的服务化治理脚本 240
6.5.1 show-busiest-java-threads 240
6.5.2 find-in-jar 243
6.5.3 grep-in-jar 244
6.5.4 jar-conflict-detect 245
6.5.5 http-spy 247
6.5.6 show-mysql-qps 248
6.5.7 小结 249
6.6 JVM提供的监控命令 249
6.6.1 jad 249
6.6.2 btrace 250
6.6.3 jmap 252
6.6.4 jstat 255
6.6.5 jstack 256
6.6.6 jinfo 258
6.6.7 其他命令 258
6.6.8 小结 259
6.7 重要的Linux基础命令 260
6.7.1 必不可少的基础命令和工具 260
6.7.2 查看活动进程的命令 268
6.7.3 窥探内存的命令 270
6.7.4 针对CPU使用情况的监控命令 272
6.7.5 监控磁盘I/O的命令 273
6.7.6 查看网络信息和网络监控命令 275
6.7.7 Linux系统的高级工具 287
6.7.8 /proc文件系统 288
6.7.9 摘要命令 288
6.7.10 小结 290
6.8 现实中的应急和攻关案例 291
6.8.1 一次OOM事故的分析和定位 291
6.8.2 一次CPU 100%的线上事故排查 301
6.9 本章小结 304
第7章 服务的容器化过程 306
7.1 容器vs虚拟机 306
7.1.1 什么是虚拟机 306
7.1.2 什么是容器 306
7.1.3 容器和虚拟机的区别 307
7.1.4 容器主要解决的问题 307
7.1.5 Docker的优势 310
7.2 Docker实战 311
7.2.1 Docker的架构 311
7.2.2 Docker的安装 315
7.2.3 Docker初体验 319
7.2.4 Docker后台服务的管理 322
7.2.5 Docker的客户端命令 328
7.2.6 Docker Compose编排工具的使用 372
7.3 容器化项目 379
7.3.1 传统的应用部署 380
7.3.2 将应用程序部署在虚拟机上 380
7.3.3 容器化部署应用 381
7.3.4 Docker实现的应用容器化示例 382
7.4 本章小结 384
第8章 敏捷开发2.0的自动化工具 385
8.1 什么是敏捷开发2.0 385
8.1.1 常用的4种开发模式 385
8.1.2 什么是DevOps 390
8.1.3 敏捷开发2.0解决的问题 392
8.2 敏捷开发的自动化流程 393
8.2.1 持续集成 393
8.2.2 持续交付和持续部署 397
8.3 敏捷开发的常用自动化工具 400
8.3.1 分布式版本控制工具Git 400
8.3.2 持续集成和持续交付工具Jenkins 410
8.3.3 基础平台管理工具SaltStack 418
8.3.4 Docker容器化工具 421
8.4 本章小结 422
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读后感

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能利用当前流行的技术对复杂问题进行技术选型并给出合理架构方案的人更是凤毛麟角。 第1章 分布式服务架构设计原理 较新的架构思想是基于原有的架构思想在某个特定领域下满足特定需求演化而来的。 JEE架构 JEE将企业级软件架构分为三层: 1、Web层:负责与用户交互或者对外提供...  

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能利用当前流行的技术对复杂问题进行技术选型并给出合理架构方案的人更是凤毛麟角。 第1章 分布式服务架构设计原理 较新的架构思想是基于原有的架构思想在某个特定领域下满足特定需求演化而来的。 JEE架构 JEE将企业级软件架构分为三层: 1、Web层:负责与用户交互或者对外提供...  

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能利用当前流行的技术对复杂问题进行技术选型并给出合理架构方案的人更是凤毛麟角。 第1章 分布式服务架构设计原理 较新的架构思想是基于原有的架构思想在某个特定领域下满足特定需求演化而来的。 JEE架构 JEE将企业级软件架构分为三层: 1、Web层:负责与用户交互或者对外提供...  

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《分布式服务架构:原理、设计与实战》全面介绍了分布式服务架构的原理与设计,并结合作者在实施微服务架构过程中的实践经验,总结了保障线上服务健康、可靠的最佳方案,是一本架构级、实战型的重量级著作。 《分布式服务架构:原理、设计与实战》以分布式服务架构的设计与实现...

用户评价

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这本书的阅读体验,与其说是在读书,不如说是在进行一次深入的技术研讨会。作者的笔触间透露出一种对技术细节的偏执,这种偏执体现在对各种错误处理和边界条件的穷尽式思考上。举个例子,书中对超时与重试策略的讨论,远超出了简单的指数退避算法,而是深入探讨了在幂等性无法保证的服务调用链中,如何设计带上下文的幂等检查机制,以及如何通过Quorum机制来保证高可用数据在多数派达成一致前的“不确定性”状态管理。这种对“一切皆有可能出错”的系统进行防御性设计的理念,深深地烙印在了我的脑海中。它教会我,一个健壮的分布式系统,其精彩之处往往隐藏在那些看似微不足道的错误处理逻辑中,而不是那些光鲜亮丽的“Happy Path”代码里。

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我必须承认,这本书的叙述风格非常“硬核”,它几乎不给初学者任何喘息的机会。如果你期待的是那种循序渐进、生怕你学不会的入门指南,那这本书可能不太适合你。它的语言是面向资深架构师的,充满了对性能指标、资源消耗和复杂交互的精准量化描述。例如,在谈论分布式缓存一致性时,它没有浪费篇幅去解释什么是缓存,而是直接抛出了“Cache-Aside”与“Write-Through”在特定读写比例下的性能损耗模型,并给出了优化建议。这种开门见山、直击痛点的写作方式,虽然对新人不太友好,但对于已经在工作中与分布式系统打了几年交道、正面临扩展性瓶颈的技术人员来说,简直是醍醐灌顶。它迫使你重新审视自己过去的一些“约定俗成”的实践,挑战你的固有认知,推动你迈向下一个层次的思考。

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这本书的实战性绝对是它的杀手锏,它没有沉溺于纯粹的理论构建,而是紧密结合了云计算和微服务爆炸式增长的时代背景。我发现,书中所举的案例,无论是服务发现、API网关的设计,还是熔断限流的具体代码级实现思路,都像是直接从一线互联网公司的技术分享PPT里截取出来的干货。特别是关于消息队列的选型与使用策略,作者不仅对比了Kafka、RabbitMQ的优劣,更深入地探讨了如何利用延迟队列和死信队列来构建健壮的异步处理流程,这对于处理高并发订单系统或者日志系统至关重要。很多书籍只是告诉你“应该”用什么,而这本书告诉你“为什么”要这么用,以及“怎么做”才能避免常见的陷阱。对于我这种需要快速将知识转化为生产力的人来说,这种贴近实战的叙述方式,大大缩短了学习曲线。

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从整体的知识体系构建来看,这本书的编排逻辑堪称教科书级别。它不是简单地堆砌技术点,而是构建了一个清晰的、由底层到上层的技术栈地图。从最基础的网络通信协议(如TCP/IP的深度理解如何影响RPC性能)开始,逐步过渡到服务注册与发现的机制,再到服务治理(负载均衡、链路追踪),最后汇聚到Saga、TCC等高级事务模式的应用场景分析。这种层层递进的结构,让读者能够构建起一个完整的“分布式系统全景图”,而非碎片化的知识点。我特别欣赏作者对于不同技术方案的历史演进和设计哲学都有所交代,这使得读者在面对新技术涌现时,能够迅速判断其在整个技术谱系中的位置和价值,而不是盲目追逐热点。

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这本书的深度简直令人震惊,它不仅仅是泛泛而谈地罗列了各种技术名词,而是真正钻进了分布式系统的“骨髓”。从CAP理论的底层逻辑到一致性模型在不同场景下的权衡取舍,作者的讲解清晰而富有洞察力。我尤其欣赏它对分布式事务处理方案的剖析,特别是那些在实际生产环境中经常遇到的“灰色地带”问题,比如网络分区导致的脑裂现象如何通过业务层面的补偿机制来巧妙规避。市面上很多书籍在讲到Raft或Paxos时往往止步于算法描述,而这本书却花了大量篇幅讨论如何将这些理论模型落地,如何设计出既高性能又高可靠的共识服务。阅读过程中,我时常需要停下来反复琢磨那些架构图上的数据流向,那种抽丝剥茧般的严谨感,让我感觉自己像是在参与一次顶级的系统设计面试,收获远超预期。它不愧是为有一定基础、渴望突破瓶颈的工程师准备的“进阶秘籍”。

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值得一读的好书!

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整体对我有帮助。

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值得一读的好书!

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前几章挺好的,后面的就太水了,整了好多不相关的内容

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只能算是一本浅显的入门书吧,虽然有一定的广度,但是都很表面。

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