具體描述
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.
本書特色
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
深入探索現代軟件工程:構建高效、可維護係統的藍圖 書名:構建現代軟件係統的核心實踐與架構設計 (暫定,旨在涵蓋與Java編程基礎截然不同的高級主題) --- 簡介:駕馭復雜性,塑造未來軟件架構 在這個技術快速迭代的時代,軟件係統的規模和復雜度已遠超初級編程語言特性所能覆蓋的範圍。《構建現代軟件係統的核心實踐與架構設計》 是一部專為資深開發者、係統架構師以及技術決策者設計的深度指南。它摒棄瞭對特定語言基礎語法的冗餘講解,轉而聚焦於如何使用經過時間檢驗的工程原則和前沿的架構模式,來設計、實現和維護企業級、高並發、高可用的復雜應用。 本書的基石在於“係統思維”——理解代碼不僅僅是指令的集閤,而是支撐業務流程的精密機器的一部分。我們將帶領讀者穿越從單體應用到分布式微服務的演進之路,剖析在每一個關鍵階段所必須麵對的權衡(Trade-offs)與最佳實踐。 --- 第一部分:係統思維與工程基石(The Foundation of System Thinking) 本部分著重於建立堅實的軟件工程哲學觀,這是所有高效開發的基礎。 第一章:現代軟件的本質與挑戰 復雜性管理: 探討軟件復雜性(實質復雜性與偶然復雜性)的來源,以及如何通過抽象層次、模塊化和領域驅動設計(DDD)來控製蔓延的係統狀態。 可維護性量化指標: 不再僅僅依賴代碼行數或圈復雜度,我們深入研究認知負荷、變更成本與部署頻率等關鍵指標,量化係統的健康狀況。 演化式架構的必要性: 論述為何“一次性完美設計”是神話,以及如何采用進化而非瀑布的視角來規劃係統藍圖,使其能夠適應不斷變化的需求。 第二章:深入理解分布式係統原理 在當前的應用環境中,單機性能已成為瓶頸。本章將深入剖析分布式係統的底層邏輯,這些原理是構建現代雲原生應用的核心。 CAP 定理的現代解讀與實際應用: 探討在具體業務場景下(例如,金融交易係統與社交媒體信息流)如何根據需求選擇一緻性、可用性或分區容錯性的側重。 時鍾、順序與因果關係: 介紹 Lamport 時間戳、嚮量時鍾等機製,理解在沒有全局時鍾的係統中如何確定事件的先後順序,這是調試分布式 Bug 的關鍵。 容錯與彈性設計: 深入研究斷路器(Circuit Breaker)、限流(Rate Limiting)、熔斷(Fusing)和重試策略的實現細節與調優,確保係統在部分組件失效時仍能提供降級服務。 第三章:數據一緻性的高級策略 數據是係統的核心資産,本章關注如何在分布式環境下保障數據的正確性和一緻性。 事務邊界的重新定義: 從傳統 ACID 事務的局限性齣發,探討 Saga 模式在長流程事務中的應用,以及補償事務的設計與實現。 事件溯源(Event Sourcing, ES): 詳細介紹 ES 的工作原理,如何將狀態變化記錄為不可變的事件流,以及它如何與命令查詢職責分離(CQRS)模式協同工作,實現高性能查詢與完整審計。 最終一緻性與數據同步機製: 對比 Gossip 協議、Merkle Trees 在衝突解決中的應用,並分析 Raft 或 Paxos 協議在狀態機復製中的核心思想。 --- 第二部分:架構模式的深度剖析與實踐(Architecture Patterns in Depth) 本部分將係統性地評估主流的宏觀架構模式,並提供實施指南。 第四章:微服務架構的成熟度與陷阱 微服務並非銀彈。本章專注於如何健康地采用微服務,避免陷入“分布式單體”的泥潭。 服務邊界的劃分藝術: 使用領域驅動設計(DDD)的限界上下文(Bounded Context)作為核心劃分依據,講解如何識彆真正的業務邊界,而非僅僅按技術棧拆分。 服務間通信的權衡: 詳盡對比同步調用(REST/gRPC)的適用場景、異步消息隊列(如 Kafka, RabbitMQ)的可靠性保證,以及在不同通信模型下的安全性考量。 服務治理與可觀測性: 部署服務網格(Service Mesh,如 Istio/Linkerd)的必要性,以及如何通過集中式日誌、分布式追蹤(Tracing)和指標收集,實現對成百上韆個服務的實時洞察。 第五章:函數式範式在係統設計中的應用 本章探討將函數式編程(FP)的核心思想融入命令式語言的架構設計中,以提高代碼的純淨度和可測試性。 不可變性(Immutability)作為默認選項: 如何在麵嚮對象的環境中強製實施不可變數據結構,減少並發編程中的副作用。 高階抽象與副作用控製: 介紹 Monads(或類似概念)在管理外部交互(I/O、數據庫訪問)時的作用,如何將純邏輯與副作用清晰分離。 函數式數據流與反應式編程: 探討如何使用響應式流規範處理大規模、高吞吐量的數據管道,實現非阻塞式的資源利用。 第六章:數據密集型應用的數據存儲選型 選擇錯誤的數據庫是係統失敗的常見原因之一。本章提供瞭一個超越“NoSQL vs. SQL”的決策框架。 多模態數據持久化策略: 深入分析圖數據庫(Graph DB)在關係復雜的場景(如推薦係統、身份驗證)中的優勢,以及時序數據庫(TSDB)在物聯網和監控數據處理中的關鍵作用。 關係型數據庫的極限擴展: 研究讀寫分離、數據分片(Sharding)的復雜性,以及如何使用數據庫代理層來優化連接管理和負載均衡。 緩存策略的演進: 從簡單的旁路緩存到讀穿透(Read-Through)/寫迴(Write-Back)模式,重點討論緩存失效策略和分布式鎖在緩存一緻性中的角色。 --- 第三部分:持續交付與工程文化(Delivery & Engineering Culture) 優秀的架構必須能夠快速、安全地推嚮生産環境。 第七章:構建雲原生與自動化流水綫 本部分聚焦於如何將係統從開發環境平穩過渡到生産環境,並實現持續的反饋循環。 容器化與編排的深度理解: 不僅僅是使用 Docker 和 Kubernetes,而是深入理解它們如何影響資源隔離、網絡模型(CNI)和聲明式配置的哲學。 GitOps 實踐: 介紹如何將 Git 倉庫作為係統的唯一真相來源(Single Source of Truth),實現基礎設施和應用配置的自動化部署和審計。 藍綠部署與金絲雀發布的風險控製: 詳細闡述這些高級部署策略背後的流量控製、狀態遷移和快速迴滾機製。 第八章:安全左移與韌性工程 現代安全不再是事後補救,而是貫穿整個生命周期的責任。 威脅建模(Threat Modeling): 介紹 STRIDE 等框架,如何在設計早期識彆和減輕潛在的安全風險,而不是僅僅依賴運行時保護。 零信任架構(Zero Trust): 探討在微服務環境中如何實施細粒度的身份驗證和授權(如 mTLS、JWT 策略),確保服務間的通信安全。 混沌工程(Chaos Engineering): 實踐如何主動嚮係統中注入故障(如網絡延遲、服務宕機),以驗證係統的設計韌性,並發現隱藏的弱點。 --- 目標讀者: 擁有數年軟件開發經驗,正麵臨或計劃構建大規模、高並發、高可用係統的技術人員。本書旨在提供超越基礎語法層麵的“思維工具箱”,幫助讀者構建齣既能滿足當前業務需求,又能優雅地適應未來變革的復雜軟件係統。