具体描述
This text is intended for a 1-semester CS1 course sequence. The Brief Version contains the first 18 chapters of the Comprehensive Version. The first 13 chapters are appropriate for preparing the AP Computer Science exam.
For courses in Java Programming.
A fundamentals-first introduction to basic programming concepts and techniques
Designed to support an introductory programming course, Introduction to Java Programming and Data Structuresteaches you concepts of problem-solving and object-orientated programming using a fundamentals-first approach. Beginner programmers learn critical problem-solving techniques then move on to grasp the key concepts of object-oriented, GUI programming, data structures, and Web programming. This course approaches Java GUI programming using JavaFX, which has replaced Swing as the new GUI tool for developing cross-platform-rich Internet applications and is simpler to learn and use. The 11th edition has been completely revised to enhance clarity and presentation, and includes new and expanded content, examples, and exercises.
本书特色
New to this edition
About the Book
1. The title has been changed to Introduction to Java Programming and Data Structures, Comprehensive to reflect its use in data structures courses based on a practical approach to introduce design, implement, and use data structures that covers all topics in a typical data structures course.
2. UPDATED to Java 8 and 9. Examples and exercises are improved and simplified by using the new features in Java 8 and 9.
3. More examples and exercises in the data structures chapters use Lambda expressions to simplify coding.
4. Chapter 30 is brand new to introduce aggregate operations for collection streams.
Content Updates
1. The GUI chapters are updated to JavaFX 8. The examples are revised. The user interfaces in the examples and exercises are now resizable and displayed in the center of the window.
2. Chapter 13 introduces default and static methods
3. Chapter 15 covers inner classes, anonymous inner classes, and lambda expressions using practical examples
4. Chapter 20 introduces the forEach method as a simple alternative to the foreach loop for applying an action to each element in a collection.
5. Chapters 24-29 Use the default methods for interfaces in Java 8 to redesign MyList, MyArrayList, MyLinkedList, Tree, BST, AVLTree, MyMap, MyHashMap, MySet, MyHashSet, Graph, UnweightedGraph, and WeightedGraph
6. Chapter 31 introduces FXML and the Scene Buildervisual tools
深入探索现代软件工程:构建高效、可维护系统的蓝图 书名:构建现代软件系统的核心实践与架构设计 (暂定,旨在涵盖与Java编程基础截然不同的高级主题) --- 简介:驾驭复杂性,塑造未来软件架构 在这个技术快速迭代的时代,软件系统的规模和复杂度已远超初级编程语言特性所能覆盖的范围。《构建现代软件系统的核心实践与架构设计》 是一部专为资深开发者、系统架构师以及技术决策者设计的深度指南。它摒弃了对特定语言基础语法的冗余讲解,转而聚焦于如何使用经过时间检验的工程原则和前沿的架构模式,来设计、实现和维护企业级、高并发、高可用的复杂应用。 本书的基石在于“系统思维”——理解代码不仅仅是指令的集合,而是支撑业务流程的精密机器的一部分。我们将带领读者穿越从单体应用到分布式微服务的演进之路,剖析在每一个关键阶段所必须面对的权衡(Trade-offs)与最佳实践。 --- 第一部分:系统思维与工程基石(The Foundation of System Thinking) 本部分着重于建立坚实的软件工程哲学观,这是所有高效开发的基础。 第一章:现代软件的本质与挑战 复杂性管理: 探讨软件复杂性(实质复杂性与偶然复杂性)的来源,以及如何通过抽象层次、模块化和领域驱动设计(DDD)来控制蔓延的系统状态。 可维护性量化指标: 不再仅仅依赖代码行数或圈复杂度,我们深入研究认知负荷、变更成本与部署频率等关键指标,量化系统的健康状况。 演化式架构的必要性: 论述为何“一次性完美设计”是神话,以及如何采用进化而非瀑布的视角来规划系统蓝图,使其能够适应不断变化的需求。 第二章:深入理解分布式系统原理 在当前的应用环境中,单机性能已成为瓶颈。本章将深入剖析分布式系统的底层逻辑,这些原理是构建现代云原生应用的核心。 CAP 定理的现代解读与实际应用: 探讨在具体业务场景下(例如,金融交易系统与社交媒体信息流)如何根据需求选择一致性、可用性或分区容错性的侧重。 时钟、顺序与因果关系: 介绍 Lamport 时间戳、向量时钟等机制,理解在没有全局时钟的系统中如何确定事件的先后顺序,这是调试分布式 Bug 的关键。 容错与弹性设计: 深入研究断路器(Circuit Breaker)、限流(Rate Limiting)、熔断(Fusing)和重试策略的实现细节与调优,确保系统在部分组件失效时仍能提供降级服务。 第三章:数据一致性的高级策略 数据是系统的核心资产,本章关注如何在分布式环境下保障数据的正确性和一致性。 事务边界的重新定义: 从传统 ACID 事务的局限性出发,探讨 Saga 模式在长流程事务中的应用,以及补偿事务的设计与实现。 事件溯源(Event Sourcing, ES): 详细介绍 ES 的工作原理,如何将状态变化记录为不可变的事件流,以及它如何与命令查询职责分离(CQRS)模式协同工作,实现高性能查询与完整审计。 最终一致性与数据同步机制: 对比 Gossip 协议、Merkle Trees 在冲突解决中的应用,并分析 Raft 或 Paxos 协议在状态机复制中的核心思想。 --- 第二部分:架构模式的深度剖析与实践(Architecture Patterns in Depth) 本部分将系统性地评估主流的宏观架构模式,并提供实施指南。 第四章:微服务架构的成熟度与陷阱 微服务并非银弹。本章专注于如何健康地采用微服务,避免陷入“分布式单体”的泥潭。 服务边界的划分艺术: 使用领域驱动设计(DDD)的限界上下文(Bounded Context)作为核心划分依据,讲解如何识别真正的业务边界,而非仅仅按技术栈拆分。 服务间通信的权衡: 详尽对比同步调用(REST/gRPC)的适用场景、异步消息队列(如 Kafka, RabbitMQ)的可靠性保证,以及在不同通信模型下的安全性考量。 服务治理与可观测性: 部署服务网格(Service Mesh,如 Istio/Linkerd)的必要性,以及如何通过集中式日志、分布式追踪(Tracing)和指标收集,实现对成百上千个服务的实时洞察。 第五章:函数式范式在系统设计中的应用 本章探讨将函数式编程(FP)的核心思想融入命令式语言的架构设计中,以提高代码的纯净度和可测试性。 不可变性(Immutability)作为默认选项: 如何在面向对象的环境中强制实施不可变数据结构,减少并发编程中的副作用。 高阶抽象与副作用控制: 介绍 Monads(或类似概念)在管理外部交互(I/O、数据库访问)时的作用,如何将纯逻辑与副作用清晰分离。 函数式数据流与反应式编程: 探讨如何使用响应式流规范处理大规模、高吞吐量的数据管道,实现非阻塞式的资源利用。 第六章:数据密集型应用的数据存储选型 选择错误的数据库是系统失败的常见原因之一。本章提供了一个超越“NoSQL vs. SQL”的决策框架。 多模态数据持久化策略: 深入分析图数据库(Graph DB)在关系复杂的场景(如推荐系统、身份验证)中的优势,以及时序数据库(TSDB)在物联网和监控数据处理中的关键作用。 关系型数据库的极限扩展: 研究读写分离、数据分片(Sharding)的复杂性,以及如何使用数据库代理层来优化连接管理和负载均衡。 缓存策略的演进: 从简单的旁路缓存到读穿透(Read-Through)/写回(Write-Back)模式,重点讨论缓存失效策略和分布式锁在缓存一致性中的角色。 --- 第三部分:持续交付与工程文化(Delivery & Engineering Culture) 优秀的架构必须能够快速、安全地推向生产环境。 第七章:构建云原生与自动化流水线 本部分聚焦于如何将系统从开发环境平稳过渡到生产环境,并实现持续的反馈循环。 容器化与编排的深度理解: 不仅仅是使用 Docker 和 Kubernetes,而是深入理解它们如何影响资源隔离、网络模型(CNI)和声明式配置的哲学。 GitOps 实践: 介绍如何将 Git 仓库作为系统的唯一真相来源(Single Source of Truth),实现基础设施和应用配置的自动化部署和审计。 蓝绿部署与金丝雀发布的风险控制: 详细阐述这些高级部署策略背后的流量控制、状态迁移和快速回滚机制。 第八章:安全左移与韧性工程 现代安全不再是事后补救,而是贯穿整个生命周期的责任。 威胁建模(Threat Modeling): 介绍 STRIDE 等框架,如何在设计早期识别和减轻潜在的安全风险,而不是仅仅依赖运行时保护。 零信任架构(Zero Trust): 探讨在微服务环境中如何实施细粒度的身份验证和授权(如 mTLS、JWT 策略),确保服务间的通信安全。 混沌工程(Chaos Engineering): 实践如何主动向系统中注入故障(如网络延迟、服务宕机),以验证系统的设计韧性,并发现隐藏的弱点。 --- 目标读者: 拥有数年软件开发经验,正面临或计划构建大规模、高并发、高可用系统的技术人员。本书旨在提供超越基础语法层面的“思维工具箱”,帮助读者构建出既能满足当前业务需求,又能优雅地适应未来变革的复杂软件系统。