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出版者:Addison Wesley

作者:John Lewis

出品人:

页数:360

译者:

出版时间:2008-02-22

价格:USD 108.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780321512093

丛书系列:

图书标签:

• 编程
• Alice
• Java
• 可视化编程
• 面向对象
• 初学者
• 教育
• 计算机科学
• 编程入门
• 教学

深入理解现代软件开发：以 C++ 和 Python 为核心的技术精选 本书旨在为读者提供一个全面且深入的视角，聚焦于当代软件开发领域中至关重要的两种核心语言——C++ 和 Python。本书的重点不在于介绍入门级的编程概念，而是致力于构建一套扎实的、面向项目和性能的知识体系，使读者能够胜任复杂的系统设计、高性能计算以及数据驱动的应用程序开发。 第一部分：C++ 现代编程范式与性能优化 本部分将彻底颠覆读者对 C++ 的传统认知，着重讲解自 C++11 以来语言的现代化演进，强调如何编写出既高效又易于维护的现代 C++ 代码。 1. C++ 核心语言的深度剖析与范式转换 我们将从底层内存管理和编译模型入手，深入探讨 C++17 和 C++20 标准带来的革命性变化。内容涵盖： 智能指针的精细控制： 深入理解 `std::unique_ptr`、`std::shared_ptr` 和 `std::weak_ptr` 的生命周期管理，探讨在多线程环境下的原子操作和引用计数安全。不仅仅是“使用”，而是“何时使用”以及“为何使用”它们来替代裸指针。 移动语义与完美转发： 详尽解析右值引用、移动构造函数和移动赋值运算符，展示如何通过这些机制显著减少深拷贝带来的性能开销，尤其是在处理大型容器和自定义资源时。 模板元编程（TMP）的现代应用： 摒弃早期晦涩难懂的 TMP 写法，转而聚焦于 `constexpr` 函数、类型特征（Type Traits）以及 C++20 的 Concepts。重点阐述如何利用 Concepts 提高模板代码的可读性和编译错误信息的可理解性，实现编译期多态。 并发编程的基石： 深入探讨 C++ 标准库中的并发模型。详细讲解 `std::thread` 的正确启动与同步机制，包括互斥量（Mutexes）、条件变量（Condition Variables）和未来（Futures）。特别关注原子操作（Atomics）在实现无锁数据结构时的核心作用，并结合硬件缓存一致性模型（如 MESI 协议的软件视角）来解释性能瓶颈的来源。 2. 高性能计算与系统级编程实践 C++ 的核心优势在于其无与伦比的性能。本章将指导读者如何将理论知识转化为实际的性能提升。 内存访问模式优化： 探讨 CPU 缓存层次结构（L1, L2, L3）对程序性能的决定性影响。通过具体实例分析如何重排数据结构（如，使用 SoA 替代 AoS 布局）以实现更好的数据局部性和缓存命中率。 向量化与 SIMD 指令集： 介绍如何利用编译器内在函数（Intrinsics）或高级库（如 Eigen）来利用现代 CPU 的单指令多数据（SIMD）能力，例如 SSE、AVX 扩展，以实现数据并行处理。 低延迟网络编程： 结合高性能网络库（如 Boost.ASIO 的底层原理），剖析异步 I/O 模型，并对比同步阻塞模型的局限性。重点讲解如何设计事件驱动的服务器架构以最小化上下文切换的开销。 构建系统与依赖管理： 深入学习现代 C++ 项目的构建核心——CMake。内容涵盖跨平台配置、目标属性管理、依赖注入以及如何集成第三方高性能库（如 Protobuf, gRPC）。 第二部分：Python 在数据科学与后端服务中的深度应用 本部分聚焦于 Python 在数据密集型应用中的实际操作和生态系统，强调如何利用 Python 的高级特性和外部库来实现快速迭代和大规模计算。 1. Python 运行时机制与性能瓶颈突破 理解 Python 的“慢”并非终点，而是优化的起点。 GIL (全局解释器锁) 的本质与影响： 深入解析 CPython 解释器的 GIL 机制，阐明它在多核 CPU 上的限制。通过对比不同的并发模型（多进程 `multiprocessing` vs. 多线程 `threading`）来指导读者何时选择哪种并行策略。 高效数值计算的桥梁： 详细讲解 NumPy 的核心设计——广播（Broadcasting）机制和 C 语言扩展的底层接口（如 C API 或 Cython）。展示如何将性能关键的循环部分用矢量化操作替代，从而释放底层 C/Fortran 库的计算能力。 Just-In-Time (JIT) 编译器的应用： 探讨 Numba 的使用场景，特别是它如何通过 LLVM 后端，将部分 Python 函数编译成高度优化的机器码，从而在科学计算中获得接近原生代码的性能。 2. 现代 Web 服务架构与异步编程 本章关注如何利用 Python 构建高并发、响应迅速的后端服务。 AsyncIO 框架的深入理解： 不仅停留在 `async/await` 语法层面，而是深入讲解事件循环（Event Loop）的工作原理、协程（Coroutines）的切换机制，以及如何正确使用 `asyncio.gather` 和取消机制。 高性能 Web 框架的异步哲学： 对比传统的 WSGI 模型和现代 ASGI 框架（如 FastAPI 或 Starlette）。重点分析其如何通过异步 I/O 机制，在单个进程中高效处理数千个并发连接，这是传统阻塞 I/O 模型难以企及的。 数据序列化与网络协议： 深入探讨数据在网络传输中的效率问题。对比 JSON、Protocol Buffers (Protobuf) 和 MessagePack 的序列化性能和数据体积，并提供在 Django/FastAPI 中集成 Protobuf 的实践指南。 第三部分：系统集成与跨语言互操作性 现代软件往往是多语言混合的产物。本部分旨在弥合 C++ 的性能优势与 Python 的开发速度之间的鸿沟。 Python C 扩展的高级技术： 讲解如何使用 Pybind11 这一现代工具，高效地将现有的 C++ 库封装成可供 Python 直接调用的模块。这包括处理复杂的 C++ 类型（如 `std::vector`, `std::map`）到 Python 数据结构之间的自动转换，以及管理引用计数。 数据共享与零拷贝技术： 探讨在 C++ 运行高性能算法后，如何将结果高效传递给 Python 进行可视化或分析。重点介绍共享内存机制（如 Apache Arrow 格式）在避免数据在进程间序列化和反序列化时的巨大优势。 容器化部署与环境隔离： 结合 Docker 和 Kubernetes，讲解如何构建包含 C++ 编译产物和 Python 运行时环境的最小化、可复现的部署镜像。强调编译时依赖（如 OpenMP 库）与运行时环境的正确分离和打包策略。 目标读者： 本书适合已有至少两年编程经验，熟悉至少一门编程语言（如 Java、C 或基础 C++/Python），并希望向高性能计算、底层系统优化或大规模数据服务方向深入发展的开发者、资深学生及研究人员。本书要求读者具备较强的抽象思维能力和对计算机体系结构的基本理解。

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这本书《Programming with Alice and Java》对我而言，绝对是一次颠覆性的学习体验。在此之前，我对编程的印象就是黑乎乎的屏幕和令人头疼的错误信息，完全提不起兴趣。但这本书完全打破了我的固有认知。Alice的引入简直是神来之笔，它将编程变成了一种视觉化的艺术。看着我写下的代码驱动着三维模型做出各种动作，那种感觉就像是在指挥一支虚拟的乐队，每一个指令都精准地传达，然后呈现出完美的合奏。我曾经在学习其他编程语言时，常常因为无法直观地理解代码的执行过程而感到沮丧，但Alice让这一切变得简单明了。我能够清晰地看到变量的变化，循环的迭代，函数的调用，这些抽象的概念在Alice的二维和三维世界中得到了具象化的呈现。而书中将Alice的学习经验无缝地过渡到Java，这一点做得非常出色。从Alice的拖拽式编程到Java的面向对象编程，这种转变并不是生硬的，而是在概念上保持了一致性，只是表达方式更加专业和强大。我发现，我通过Alice建立起来的逻辑思维和问题解决能力，在学习Java时起到了巨大的推动作用。许多在Alice中已经掌握的编程思想，在Java中只是需要用不同的语法来表达。作者在讲解Java时，也十分注重循序渐进，从基础的数据类型和控制结构，到类、对象、继承、多态，每一个章节都设计得环环相扣，层层递进。大量的代码示例和清晰的解释，让我能够轻松地理解每一个概念，并且能够举一反三。我甚至开始尝试着修改书中的示例代码，添加自己的想法，这种主动学习的乐趣是前所未有的。这本书让我看到了编程不仅仅是写代码，更是一种创造力的释放，一种逻辑思维的锻炼，一种解决问题的工具。

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在我翻阅《Programming with Alice and Java》之前，我一直认为编程是一门高不可攀的学问，是那些“天才”的专属技能。这本书的出现，彻底颠覆了我的这一认知。它以一种极其友好的方式，将编程的复杂性化繁为简。Alice这个工具的运用，简直就是给初学者注入了一剂强心针。通过Alice，我能够以一种非常直观和有趣的方式来理解编程的基本概念，比如序列、循环、条件判断等等。我不再是面对枯燥的代码，而是能够看到我的代码在三维世界里创造出生动的动画，让虚拟角色按照我的意愿行动。这种视觉化的反馈，极大地降低了学习的门槛，也让编程变得充满乐趣。我清晰地记得，第一次成功让Alice中的一个角色跳起舞来时，那种喜悦和成就感是多么的强烈。而这本书的伟大之处在于，它并没有仅仅停留在Alice这个初学者友好的环境中，而是非常自然地将学习的重点过渡到了Java。从Alice的图形化编程到Java的文本化编程，这种衔接做得非常巧妙，让我不会感到突兀，并且能够将我在Alice中学到的编程思想，顺利地应用到Java的学习中。作者在讲解Java时，更是展现出了深厚的功底。他们将晦涩难懂的概念，用通俗易懂的语言进行解释，并辅以大量的生动示例。我尤其喜欢书中关于面向对象编程的讲解，作者通过丰富的例子，让我深刻理解了类、对象、继承、多态等核心概念。这本书不仅仅是一本技术书籍，更像是一位循循善诱的老师，它点燃了我对编程的热情，让我看到了一个充满创造力和可能性的世界。

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《Programming with Alice and Java》这本书，简直是我编程学习道路上的“启明星”。我曾多次尝试接触编程，但每次都被晦涩难懂的术语和抽象的概念劝退。然而，这本书的出现，彻底改变了我的经历。Alice的学习环境，可以说是这本书最大的亮点之一。它通过三维动画的形式，将编程逻辑可视化，让我不再是枯燥地记忆语法，而是能够直观地看到代码是如何被执行的。我能够清晰地理解变量的变化，循环的迭代，以及函数是如何工作的。这种直观的反馈，极大地增强了我的学习兴趣和自信心。我记得，当我第一次成功地让Alice中的小猫跳起来时，那种成就感是无法言喻的。而这本书更让我惊喜的是，它并没有仅仅停留在Alice这个图形化编程环境，而是非常平滑地将学习的重点转移到了Java。从Alice的图形化编程到Java的文本化编程，这种过渡做得非常自然，让我能够将我在Alice中建立起来的编程思维，顺利地迁移到Java的学习中。作者在讲解Java时，更是展现出了高超的教学技巧。他们将复杂的概念，用通俗易懂的语言进行解释，并辅以大量的实际代码示例。我尤其对书中关于面向对象编程的讲解印象深刻，作者用生动形象的比喻，让我对类、对象、继承、多态等概念有了深刻的理解。这本书不仅仅教会了我编程的知识，更重要的是，它点燃了我对编程的热情，让我看到了一个可以通过代码创造无限可能性的世界。

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我必须坦诚地说，《Programming with Alice and Java》这本书，是我近期阅读过的最有价值、最令人兴奋的技术书籍。在此之前，我对编程的认知可谓是“一片空白”，总觉得那是一门高深莫测的学问，非“技术宅”莫属。然而，这本书彻底颠覆了我的这一固有印象。Alice的学习环境，简直是为我这样的编程“小白”量身打造的。它通过生动的三维动画，将抽象的编程概念变得触手可及。我不再是孤立地记忆语法和逻辑，而是能够通过屏幕上角色的动作，直观地理解代码的执行过程。这就像给编程增加了一个“可视化”的引擎，让我能够清晰地看到每一个指令带来的变化。从变量的创建到循环的嵌套，我都能在Alice的世界里找到直观的对应。这种学习方式，极大地降低了编程的学习门槛，也让我第一次感受到了编程的乐趣。更让我惊喜的是，这本书并没有止步于Alice，它非常平滑地将学习的重心转移到了Java。从Alice的图形化编程到Java的文本化编程，这种过渡做得非常自然，让我能够将之前建立起来的编程思维，无缝地应用到Java的学习中。作者在讲解Java时，更是将复杂的概念拆解得极其精细，并且辅以大量的代码示例，让我能够举一反三，真正理解编程的奥秘。我尤其喜欢书中关于面向对象编程的讲解，作者用生动形象的比喻，让我瞬间领悟了类、对象、封装、继承、多态等核心概念。这本书不仅仅是一本技术书籍，更像是一次精彩的探索之旅，它让我看到了编程的无限可能性，并且点燃了我持续学习的热情。

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我想说，《Programming with Alice and Java》这本书就像一把金钥匙，为我打开了通往编程世界的大门。我曾经尝试过其他编程书籍，但总是因为内容枯燥、概念抽象而半途而废。然而，这本书的出现彻底改变了我的看法。Alice的引入，简直是为我这样的编程“小白”量身定制的。它用生动形象的三维动画来展示代码的执行过程，让我不再是被动地接受枯燥的文字描述，而是能够直观地看到代码是如何工作的。每一次按下“运行”按钮，看着屏幕上的人物按照我的指令做出反应，那种成就感是无法用语言形容的。我能够清晰地理解变量在内存中的变化，循环是如何一遍遍地执行，条件语句是如何做出判断。这对于建立扎实的编程基础至关重要。更令人惊喜的是，这本书并没有仅仅停留在Alice这个可视化编程环境，而是非常巧妙地将学习的重点转移到了Java。从Alice的图形化编程到Java的文本化编程，这种过渡非常平滑，让我能够将之前在Alice中建立起来的编程思维迁移到Java中。我发现，那些在Alice中理解起来有些困难的概念，在Java中通过更严谨的语法和面向对象的思想，变得更加清晰和强大。作者在讲解Java时，循序渐进，从最基础的语法到面向对象的关键概念，都做了非常详尽的阐述。而且，书中提供了大量的示例代码，这些示例都非常有启发性，让我能够看到理论知识是如何转化为实际应用的。我甚至开始尝试自己构思一些小项目，然后用Java来实现。这本书不仅教会了我编程的知识，更重要的是，它激发了我对编程的兴趣，让我看到了编程的无限可能。

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我不得不承认，《Programming with Alice and Java》这本书，给我带来了前所未有的学习体验。在此之前，我对编程的理解仅仅停留在“写代码”这个层面，认为它是一项枯燥且技术要求极高的技能。然而，这本书却像一位经验丰富的向导，带领我踏上了一段充满乐趣和启发的编程探索之旅。Alice的学习环境，绝对是这本书最大的亮点之一。它通过三维动画的形式，将抽象的编程概念转化为直观的视觉效果，让我不再是死记硬背语法，而是能够亲眼看到我的代码是如何驱动虚拟角色行动的。这种学习方式，极大地激发了我对编程的兴趣，也让我能够更深入地理解编程的逻辑。我记得，当我第一次成功地让Alice中的人物跳舞时，那种喜悦和成就感是无法用言语形容的。更让我惊喜的是，这本书并没有仅仅停留在Alice这个易于上手的环境，而是非常顺滑地将学习的重点转移到了Java。从Alice的图形化编程到Java的文本化编程，这种过渡做得非常自然，让我能够将之前建立的编程思维，轻松地迁移到Java的学习中。作者在讲解Java时，更是展现出了深厚的功底。他们将复杂的概念，用通俗易懂的语言进行解释，并辅以大量的生动示例。我尤其对书中关于面向对象编程的讲解印象深刻，作者用生动形象的比喻，让我对类、对象、封装、继承、多态等核心概念有了深刻的理解。这本书不仅仅教会了我编程的技术，更重要的是，它点燃了我对编程的热情，让我看到了一个充满创造力和无限可能性的世界。

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《Programming with Alice and Java》这本书，对我来说，是一场意外的惊喜，也是一次意义深远的启蒙。我一直对编程这个领域充满好奇，但又畏惧于它的复杂和抽象。直到我遇到这本书，我才真正体会到，原来编程也可以如此有趣和富有启发性。Alice的引入，是我完全没有预料到的亮点。它将抽象的编程概念，通过生动的三维动画呈现出来，让我能够直观地理解代码是如何一步步执行的。从最简单的指令，到复杂的逻辑，我都能在Alice的世界里看到它的具象化结果。这种学习方式，极大地激发了我的学习兴趣，也让我不再感到枯燥和乏味。我能够清晰地看到变量如何变化，循环如何执行，函数如何被调用。这为我打下了坚实的编程基础。而这本书最让我赞叹的是，它并没有仅仅停留在Alice的易用性上，而是非常顺畅地将学习的重心转移到了Java。从Alice的图形化编程，到Java的文本化编程，这种过渡做得非常自然，让我能够将之前建立的编程思维，无缝地迁移到Java的学习中。作者在讲解Java时，更是将复杂的概念分解得极其细致，并且辅以大量贴合实际的示例。我印象深刻的是，书中对面向对象编程的讲解，通过生动形象的比喻，让我茅塞顿开，彻底理解了类、对象、封装、继承、多态等核心概念。这本书不仅教会了我编程的技术，更重要的是，它点燃了我对编程的热情，让我看到了一个用代码创造无限可能的世界。

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天哪，当我翻开《Programming with Alice and Java》这本书的时候，我完全没有想到它会带我进入一个如此奇妙的学习旅程。我一直以为编程是个枯燥乏味、充满晦涩术语的领域，但这本书却像一位技艺高超的向导，用最生动、最有趣的方式为我揭开了编程的神秘面纱。Alice 这个虚拟编程环境简直是为初学者量身定做的，它以三维动画的形式呈现代码执行的结果，让那些抽象的概念变得触手可及。我不再是坐在冰冷的电脑前，面对一堆绿色的文字发呆，而是看着屏幕上的人物翩翩起舞，场景栩栩如生，仿佛我真的在创造一个属于自己的虚拟世界。从最基础的变量、循环，到复杂的对象、方法，每一个概念的讲解都充满了趣味性。作者巧妙地将编程逻辑融入到解决一个个小问题中，比如让小猫跳舞，或者制作一个简单的互动游戏。每一次成功运行代码，看着屏幕上的变化，那种成就感简直无法言喻，比在游戏中通关还要让人兴奋。更重要的是，这本书并没有止步于Alice，它顺滑地过渡到了Java。从Alice的图形化编程到Java的文本化代码，这种衔接做得非常自然，让我不会感到突兀。我发现，在Alice中建立起来的编程思维，在Java中得到了很好的延续和深化。那些在Alice中理解的逻辑，现在可以用更强大的Java语言来实现，而且可以做出更复杂、更精妙的应用。我迫不及待地想用Java写出更多有趣的东西，比如一个在线聊天程序，或者一个简单的网页。这本书的例子也都非常贴合实际，而且有大量的练习题，让我能够巩固所学知识。我真的非常感谢作者，他们不仅教会了我编程的技巧，更点燃了我对编程的热情，让我看到了一个全新的可能。

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《Programming with Alice and Java》这本书，绝对是我近年来最满意的一本编程学习入门书籍。在我翻阅它之前，我对编程的印象就是枯燥、晦涩，似乎遥不可及。然而，这本书却用一种极其友好的方式，将我带入了编程的世界。Alice的学习环境，绝对是这本书的“点睛之笔”。它通过生动形象的三维动画，将抽象的编程概念具象化，让我能够直观地理解代码的执行过程。我不再是盯着屏幕上的一堆绿色字符发呆，而是能够看到我的代码让虚拟角色活灵活现地动起来，执行我赋予的指令。这种学习方式，不仅极大地增强了我的学习兴趣，也让我能够更深刻地理解编程的逻辑。我清晰地记得，第一次成功地用Alice制作了一个简单的互动游戏时，那种成就感是无与伦比的。更让我欣喜的是，这本书并没有仅仅停留于Alice的易用性上，而是非常巧妙地将学习的重点转移到了Java。从Alice的图形化编程到Java的文本化编程，这种过渡做得非常自然，让我能够将之前在Alice中建立起来的编程思维，顺利地应用到Java的学习中。作者在讲解Java时，更是将复杂的概念拆解得极其细致，并且辅以大量的代码示例，让我能够举一反三，真正掌握编程的精髓。我尤其喜欢书中关于面向对象编程的讲解，作者用生动形象的比喻，让我对类、对象、封装、继承、多态等核心概念有了深刻的理解。这本书不仅仅教会了我编程的技术，更重要的是，它点燃了我对编程的热情，让我看到了一个充满创造力和可能性的世界。

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