Java编程的逻辑

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马俊昌 著
图书标签:
  • Java
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出版社: 机械工业出版社
ISBN:9787111587729
版次:1
商品编码:12299018
品牌:机工出版
包装:平装
丛书名: Java核心技术系列
开本:16开
出版时间:2018-01-01
用纸:胶版纸
页数:675

具体描述

产品特色

编辑推荐

适读人群 :本书面向所有希望透彻理解编程的主要概念、实现原理和思维逻辑的读者,具体来说:初中级Java开发者:本书采用Java语言,侧重于剖析编程概念背后的实现原理和内在逻辑
  

Java专家用心力作,力求透彻讲解每个知识点,逐步建立编程知识图谱

以Java语言为例,由基础概念入手,到背后实现原理与逻辑,再到应用实践,融会贯通


  

内容简介

  

Java专家撰写,力求透彻讲解每个知识点,逐步建立编程知识图谱。本书以Java语言为例,由基础概念入手,到背后实现原理与逻辑,再到应用实践,融会贯通。全书共六大部分,其要点如下。

第一部分(第1~2章)讲解计算机程序的基本执行流程与元素,以及数据背后的二进制表示,帮读者掌握编程的基本概念。

第二部分(第3~7章)讲解面向对象的编程原理与逻辑,涉及类、继承与多态、接口与抽象类、异常与常用基础类,让读者透彻了解Java的重要基础——面向对象。

第三部分(第8~12章)介绍泛型与容器及其数据结构和算法,涵盖泛型、列表和队列、各种Map和Set、堆与优先级队列等。

第四部分(第13~14章)介绍文件处理。涵盖文件的基本概念、二进制文件和字节流、文本文件和字符流、文件和目录操作,以及文件处理的一些高级技术,包括常见文件类型的处理、随机读写文件、内存映射文件、标准序列化机制,以及Jackson序列化。

第五部分(第15~20章)介绍并发,包括线程的传统基础知识和Java并发包。传统基础知识包括线程的基本概念与基本的同步、协作和中断机制;Java并发包涵盖原子变量、显式锁、显式条件、并发容器、异步任务执行服务、同步和协作工具类。

第六部分(第21~26章)介绍动态和声明式编程编程思路、API与技巧,涵盖反射、注解、动态代理、类加载机制、正则表达式、Java 8引入的函数式编程等。


  

作者简介

马俊昌,邻家科技CTO和联合创始人。北京理工大学博士,曾就职于IBM,从事中间件、云计算架构和开发工作,在万普世纪负责移动广告平台大数据分析和算法优化工作。2014年联合创立邻家科技,主要产品“到位APP”是一个到家生活服务平台。十多年来,一直从事Java编程,积累了比较丰富的经验。平时喜欢读书,研究技术与创新,乐于分享编程心得,欢迎关注我的微信公众号“老马说编程”,和你一起探索编程本质。


精彩书评

  

Comment 读者评论

我觉得你的文章跟一般Java教程的不同在于,你把各个知识点的“为什么”都解释得很清楚,非常对味,非常感谢。很多网上教程,都是直接教如何做的,主要是动手能力。可是做完了还是云里雾里。结合你的文章,一下子就通透了。

—Hannah


  

老马说编程,太好了。把神秘的编程,通俗地讲解,使编程者认识了本质。每个专题的介绍都是深入浅出,有分析,有总结,有详细例子,真是爱不释手的宝书。

—张工荣成


  

其实老马写的东西网上都有大把的类似文章,但是老马总是能把复杂的东西讲得深入浅出,把看似简单的东西分析得细致深入!

—VitaminChen


  

文章比其他文章的亮点:有情景带入,重点突出,让人耳目一新,读起来很方便。感谢辛苦付出。

—hellojd


  

虽然我使用Java多年,可是阅读作者的文章仍然觉得受益匪浅。并发总结得很好,对前面讲的并发知识作了很好的总结和梳理。

—彭越


  

我不是初学者,依然能从这里学到很多东西。对不了解原理的非初学者来说,像回头捡落下的宝贝似的。关于编码,之前一直云里雾里的,找了几篇文章都没读进去。你的讲解浅显易懂!

—Keyirei


  

用平实的语言把计算机科学的思维方法由浅入深,娓娓道来,让人如沐春风,醍醐灌顶。这里面没有复制、粘贴的拼凑,更没有生硬古怪的翻译腔,文章中句句都能感觉到老马理解、实践、贯通后表达出来的逻辑严密周全和通透流畅。

—杜鹏


  

最近从PHP转Java,从您的文章学到了很多知识,很系统地重构了对计算机以及程序语言的认知,很感谢。

—房飞


  

多线程一直连概念也模糊,阅读后真的受益匪浅!异常处理,看着简单,刚开始学习时,自己也是胡乱try和throw,不过到开发时,才体会到正确处理的重要性。感谢这篇文章。比起学习使用庞大的框架,我觉得基础知识是更重要的,对于一个知识点的理解,细细琢磨,知道实现原理,也是一种收获。

—Chain


  

目录

Contents 目录

读者评论

前言

第一部分 编程基础与二进制

第1章 编程基础2

1.1 数据类型和变量3

1.2 赋值4

1.2.1 基本类型4

1.2.2 数组类型6

1.3 基本运算8

1.3.1 算术运算8

1.3.2 比较运算10

1.3.3 逻辑运算10

1.3.4 小结11

1.4 条件执行11

1.4.1 语法和陷阱11

1.4.2 实现原理14

1.5 循环16

1.5.1 循环的4种形式16

1.5.2 循环控制19

1.5.3 实现原理20

1.5.4 小结20

1.6 函数的用法21

1.6.1 基本概念21

1.6.2 进一步理解函数23

1.6.3 小结27

1.7 函数调用的基本原理27

1.7.1 栈的概念27

1.7.2 函数执行的基本原理28

1.7.3 数组和对象的内存分配29

1.7.4 递归调用的原理30

1.7.5 小结31

第2章 理解数据背后的二进制33

2.1 整数的二进制表示与位运算33

2.1.1 正整数的二进制表示33

2.1.2 负整数的二进制表示34

2.1.3 十六进制35

2.1.4 位运算36

2.2 小数的二进制表示37

2.2.1 小数计算为什么会出错37

2.2.2 二进制表示38

2.3 字符的编码与乱码39

2.3.1 常见非Unicode编码39

2.3.2 Unicode编码42

2.3.3 编码转换44

2.3.4 乱码的原因45

2.3.5 从乱码中恢复46

2.4 char的真正含义49

第二部分 面向对象

第3章 类的基础52

3.1 类的基本概念52

3.1.1 函数容器52

3.1.2 自定义数据类型53

3.1.3 定义第一个类55

3.1.4 使用第一个类55

3.1.5 变量默认值57

3.1.6 private变量57

3.1.7 构造方法58

3.1.8 类和对象的生命周期60

3.1.9 小结61

3.2 类的组合61

3.2.1 String和Date61

3.2.2 图形类62

3.2.3 用类描述电商概念63

3.2.4 用类描述人之间的血缘关系65

3.2.5 目录和文件66

3.2.6 一些说明67

3.2.7 小结68

3.3 代码的组织机制68

3.3.1 包的概念68

3.3.2 jar包71

3.3.3 程序的编译与链接71

3.3.4 小结72

第4章 类的继承73

4.1 基本概念73

4.1.1 根父类Object74

4.1.2 方法重写74

4.1.3 图形类继承体系75

4.1.4 小结80

4.2 继承的细节80

4.2.1 构造方法81

4.2.2 重名与静态绑定82

4.2.3 重载和重写83

4.2.4 父子类型转换85

4.2.5 继承访问权限protected85

4.2.6 可见性重写86

4.2.7 防止继承final87

4.3 继承实现的基本原理88

4.3.1 示例88

4.3.2 类加载过程90

4.3.3 对象创建的过程91

4.3.4 方法调用的过程92

4.3.5 变量访问的过程93

4.4 为什么说继承是把双刃剑94

4.4.1 继承破坏封装94

4.4.2 封装是如何被破坏的94

4.4.3 继承没有反映is-a关系97

4.4.4 如何应对继承的双面性97

第5章 类的扩展100

5.1 接口的本质100

5.1.1 接口的概念101

5.1.2 定义接口101

5.1.3 实现接口102

5.1.4 使用接口103

5.1.5 接口的细节105

5.1.6 使用接口替代继承106

5.1.7 Java 8和Java 9对接口的增强106

5.1.8 小结108

5.2 抽象类108

5.2.1 抽象方法和抽象类108

5.2.2 为什么需要抽象类109

5.2.3 抽象类和接口109

5.2.4 小结110

5.3 内部类的本质111

5.3.1 静态内部类111

5.3.2 成员内部类113

5.3.3 方法内部类115

5.3.4 匿名内部类117

5.4 枚举的本质119

5.4.1 基础120

5.4.2 典型场景122

第6章 异常125

6.1 初识异常125

6.1.1 NullPointerException(空指针异常)125

6.1.2 NumberFormatException(数字格式异常)126

6.2 异常类128

6.2.1 Throwable128

6.2.2 异常类体系129

6.2.3 自定义异常130

6.3 异常处理131

6.3.1 catch匹配131

6.3.2 重新抛出异常131

6.3.3 finally132

6.3.4 try-with-resources133

6.3.5 throws134

6.3.6 对比受检和未受检异常135

6.4 如何使用异常135

6.4.1 异常应该且仅用于异常情况136

6.4.2 异常处理的目标136

6.4.3 异常处理的一般逻辑137

第7章 常用基础类138

7.1 包装类138

7.1.1 基本用法139

7.1.2 共同点140

7.1.3 剖析Integer与二进制算法144

7.1.4 剖析Character149

7.2 剖析String155

7.2.1 基本用法156

7.2.2 走进String内部157

7.2.3 编码转换157

7.2.4 不可变性158

7.2.5 常量字符串159

7.2.6 hashCode160

7.2.7 正则表达式161

7.3 剖析StringBuilder162

7.3.1 基本用法162

7.3.2 基本实现原理162

7.3.3 String的+和+ =运算符165

7.4 剖析Arrays166

7.4.1 用法166

7.4.2 多维数组171

7.4.3 实现原理172

7.4.4 小结174

7.5 剖析日期和时间174

7.5.1 基本概念174

7.5.2 日期和时间API175

7.5.3 局限性182

7.6 随机183

7.6.1 Math.random183

7.6.2 Random184

7.6.3 随机的基本原理185

7.6.4 随机密码187

7.6.5 洗牌189

7.6.6 带权重的随机选择189

7.6.7 抢红包算法191

7.6.8 北京购车摇号算法192

7.6.9 小结193

第三部分 泛型与容器

第8章 泛型196

8.1 基本概念和原理196

8.1.1 一个简单泛型类197

8.1.2 容器类199

8.1.3 泛型方法201

8.1.4 泛型接口202

8.1.5 类型参数的限定202

8.1.6 小结205

8.2 解析通配符205

8.2.1 更简洁的参数类型限定205

8.2.2 理解通配符206

8.2.3 超类型通配符208

8.2.4 通配符比较211

8.3 细节和局限性211

8.3.1 使用泛型类、方法和接口211

8.3.2 定义泛型类、方法和接口213

8.3.3 泛型与数组214

8.3.4 小结217

第9章 列表和队列218

9.1 剖析ArrayList218

9.1.1 基本用法218

9.1.2 基本原理219

9.1.3 迭代221

9.1.4 ArrayList实现的接口225

9.1.5 ArrayList的其他方法227

9.1.6 ArrayList特点分析229

9.1.7 小结229

9.2 剖析LinkedList229

9.2.1 用法230

9.2.2 实现原理232

9.2.3 LinkedList特点分析238

9.3 剖析ArrayDeque239

9.3.1 实现原理239

9.3.2 ArrayDeque特点分析244

第10章 Map和Set245

10.1 剖析HashMap245

10.1.1 Map接口245

10.1.2 HashMap247

10.1.3 实现原理247

10.1.4 小结256

10.2 剖析HashSet256

10.2.1 用法256

10.2.2 实现原理258

10.2.3 小结259

10.3 排序二叉树260

10.3.1 基本概念260

10.3.2 基本算法261

10.3.3 平衡的排序二叉树263

10.3.4 小结264

10.4 剖析TreeMap264

10.4.1 基本用法265

10.4.2 实现原理267

10.4.3 小结273

10.5 剖析TreeSet274

10.5.1 基本用法274

10.5.2 实现原理275

10.5.3 小结276

10.6 剖析LinkedHashMap276

10.6.1 基本用法276

10.6.2 实现原理279

10.6.3 LinkedHashSet282

10.6.4 小结282

10.7 剖析EnumMap283

10.7.1 基本用法283

10.7.2 实现原理285

10.7.3 小结287

10.8 剖析EnumSet287

10.8.1 基本用法287

10.8.2 应用场景288

10.8.3 实现原理291

10.8.4 小结294

第11章 堆与优先级队列295

11.1 堆的概念与算法296

11.1.1 基本概念296

11.1.2 堆的算法298

11.1.3 小结302

11.2 剖析PriorityQueue302

11.2.1 基本用法302

11.2.2 实现原理304

11.2.3 小结309

11.3 堆和PriorityQueue的应用309

11.3.1 求前K个最大的元素309

11.3.2 求中值311

11.3.3 小结314

第12章 通用容器类和总结315

12.1 抽象容器类315

12.1.1 AbstractCollection316

12.1.2 AbstractList319

12.1.3 AbstractSequentialList321

12.1.4 AbstractMap323

12.1.5 AbstractSet325

12.1.6 AbstractQueue325

12.1.7 小结326

12.2 Collections326

12.2.1 查找和替换327

12.2.2 排序和调整顺序329

12.2.3 添加和修改332

12.2.4 适配器333

12.2.5 装饰器338

12.2.6 小结342

12.3 容器类总结342

12.3.1 用法和特点342

12.3.2 数据结构和算法344

12.3.3 设计思维和模式344

第四部分 文件

第13章 文件基本技术348

13.1 文件概述348

13.1.1 基本概念和常识348

13.1.2 Java文件概述352

13.2 二进制文件和字节流355

13.2.1 InputStream/OutputStream355

13.2.2 FileInputStream/File-OutputStream357

13.2.3 ByteArrayInputStream/ByteArrayOutputStream359

13.2.4 DataInputStream/Data-OutputStream361

13.2.5 BufferedInputStream/BufferedOutputStream363

13.2.6 实用方法364

13.2.7 小结365

13.3 文本文件和字符流365

13.3.1 基本概念366

13.3.2 Reader/Writer368

13.3.3 InputStreamReader/Output-StreamWriter368

13.3.4 FileReader/FileWriter369

13.3.5 CharArrayReader/Char-ArrayWriter370

13.3.6 StringReader/StringWriter370

13.3.7 BufferedReader/Buffered-Writer371

13.3.8 PrintWriter372

13.3.9 Scanner374

13.3.10 标准流374

13.3.11 实用方法376

13.3.12 小结377

13.4 文件和目录操作378

13.4.1 构造方法378

13.4.2 文件元数据378

13.4.3 文件操作379

13.4.4 目录操作380

第14章 文件高级技术383

14.1 常见文件类型处理384

14.1.1 属性文件384

14.1.2 CSV文件385

14.1.3 Excel388

14.1.4 HTML389

14.1.5 压缩文件391

14.2 随机读写文件394

14.2.1 用法394

14.2.2 设计一个键值数据库BasicDB396

14.2.3 BasicDB的实现397

14.2.4 小结401

14.3 内存映射文件402

14.3.1 基本概念402

14.3.2 用法403

14.3.3 设计一个消息队列BasicQueue404

14.3.4 实现消息队列406

14.3.5 小结409

14.4 标准序列化机制409

14.4.1 基本用法409

14.4.2 复杂对象411

14.4.3 定制序列化411

14.4.4 序列化的基本原理413

14.4.5 版本问题414

14.4.6 序列化特点分析414

14.5 使用Jackson序列化为JSON/XML/MessagePack415

14.5.1 基本概念415

14.5.2 基本用法415

14.5.3 容器对象418

14.5.4 复杂对象419

14.5.5 定制序列化420

14.5.6 Jackson对XML支持的局限性428

14.5.7 小结428

第五部分 并发

第15章 并发基础知识430

15.1 线程的基本概念430

15.1.1 创建线程430

15.1.2 线程的基本属性和方法432

15.1.3 共享内存及可能存在的问题435

15.1.4 线程的优点及成本438

15.2 理解synchronized439

15.2.1 用法和基本原理439

15.2.2 进一步理解synchronized443

15.2.3 同步容器及其注意事项445

15.3 线程的基本协作机制450

15.3.1 协作的场景450

15.3.2 wait/notify450

15.3.3 生产者/消费者模式453

15.3.4 同时开始455

15.3.5 等待结束456

15.3.6 异步结果458

15.3.7 集合点461

15.3.8 小结462

15.4 线程的中断463

15.4.1 取消/关闭的场景463

15.4.2 取消/关闭的机制463

15.4.3 线程对中断的反应464

15.4.4 如何正确地取消/关闭线程467

15.4.5 小结467

第16章 并发包的基石468

16.1 原子变量和CAS468

16.2 显式锁473

16.3 显式条件483

第17章 并发容器490

17.1 写时复制的List和Set490

17.2 ConcurrentHashMap493

17.3 基于跳表的Map和Set498

17.4 并发队列501

第18章 异步任务执行服务505

18.1 基本概念和原理505

18.2 线程池513

18.3 定时任务的那些陷阱518

第19章 同步和协作工具类527

19.1 读写锁ReentrantReadWrite-Lock527

19.2 信号量Semaphore529

19.3 倒计时门栓CountDownLatch531

19.4 循环栅栏CyclicBarrier533

19.5 理解ThreadLocal535

第20章 并发总结541

20.1 线程安全的机制541

20.2 线程的协作机制543

20.3 容器类544

20.4 任务执行服务546

第六部分 动态与函数式编程

第21章 反射550

21.1 Class类551

21.2 应用示例559

21.3 反射与泛型561

第22章 注解564

22.1 内置注解564

22.2 框架和库的注解566

22.3 创建注解568

22.4 查看注解信息570

22.5 注解的应用:定制序列化571

22.6 注解的应用:DI容器573

第23章 动态代理577

23.1 静态代理577

23.2 Java SDK动态代理579

23.3 cglib动态代理584

23.4 Java SDK代理与cglib代理比较585

23.5 动态代理的应用:AOP585

第24章 类加载机制592

24.1 类加载的基本机制和过程593

24.2 理解ClassLoader594

24.3 类加载的应用:可配置的策略597

24.4 自定义ClassLoader598

24.5 自定义ClassLoader的应用:热部署599

第25章 正则表达式603

25.1 语法603

25.2 Java API612

25.3 模板引擎618

25.4 剖析常见表达式619

第26章 函数式编程628

26.1 Lambda表达式628

26.2 函数式数据处理:基本用法637

26.3 函数式数据处理:强大方便的收集器647

26.4 组合式异步编程658

26.5 Java 8的日期和时间API668



前言/序言

Preface 前言

为什么要写这本书

写一本关于编程的书,是我大概15年前就有的一个想法,当时,我体会到了编程中数据结构的美妙和神奇,有一种收获的喜悦和分享的冲动。这种收获是我反复阅读教程十几遍,花大量时间上机练习调试得到的,这是一个比较痛苦的过程。我想,如果把我学到的知识更为清晰易懂地表达出来,其他人不就可以掌握编程容易一些,并体会到那种喜悦了吗?不过,当时感觉自己学识太浅,要学习的东西太多,想一想也就算了。

触发我开始写作是在2016年年初,可汗学院的事迹震撼了我。可汗学院的创始人是萨尔曼·可汗,他自己录制了3000多个短视频,主要教中小学生基础课。他为每门课程建立了知识地图,地图由知识点组成,知识点之间有依赖关系。每个知识点都有一个视频,每个视频10分钟左右,他的讲解清晰透彻,极受欢迎。比尔·盖茨声称可汗是他最欣赏的老师,邀请其在TED发表演讲,同时投资可汗成立了非营利机构可汗学院,可汗也受到了来自谷歌等公司的投资。可以说,可汗以一己之力推动了全世界的教育。

我就想,我可不可以学习可汗,为计算机编程教育做一点事情?也就是说,为编程的核心知识建立知识地图,从最基础的概念开始,分解为知识点,一个知识点一个知识点地讲解,每一个知识点都力争清晰透彻,阐述知识点是什么、怎么用、有什么用途、实现原理是什么、思维逻辑是什么、与其他知识点有什么关系等。可汗的形式是视频,但我想先从文字总结开始。我希望表达的是编程的通用知识,但编程总要用一个具体语言,我想就用我最熟悉的Java吧。

过去十几年,Java一直是软件开发领域最主流的语言之一,在可以预见的未来,Java还将是最主流的语言之一。但关于Java编程的书比比皆是,也不乏经典之作,市场还需要一本关于Java编程的书吗?甚至,还需要编程的书吗?如果需要,需要什么样的书呢?

关于编程的需求,我想答案是肯定的。过去几十年,IT革命深刻地改变了人们的生活,但这次革命还远远没有停止,在可以预见的未来,人工智能等前沿技术必将进一步改变世界,而要掌握人工智能技术,必须先掌握基本编程技术。人工智能在我国已经上升为国家战略。2017年7月,国务院印发了《新一代人工智能发展规划》,其中提到“实施全民智能教育项目,在中小学阶段设置人工智能相关课程,逐步推广编程教育”,未来,可能大部分人都需要学习编程。

关于编程的书是很多,但对于非计算机专业学生而言,掌握编程依然是一件困难的事情。绝大部分教程以及培训班过于追求应用,读者学完之后虽然能照着例子写一些程序,但却懵懵懂懂,知其然而不知其所以然,无法灵活应用,当希望进一步深入学习时,发现大部分专业书籍晦涩难懂,难以找到通俗易懂的与学过的应用相结合的进阶原理类书籍。

即使计算机专业的学生,学习编程也不容易。学校开设了很多理论课程,但学习理论的时候往往感觉比较枯燥,比如二进制、编码、数据结构和算法、设计模式、操作系统中的线程和文件系统知识等。而学习具体编程语言的时候,又侧重学习的是语法和API。学习计算机理论的重要目的是为了更好地编程,但学生却难以在理论和编程之间建立密切的联系。

这样,我的想法基本就确定了,用Java语言写一本帮助理解编程到底是怎么回事的书,尽量用通俗易懂的方式循序渐进地介绍编程中的主要概念、语法和类库,不仅介绍用法和应用,还剖析背后的实现原理,以与基础理论相结合,同时包含一些实用经验和教训,并解释一些更为高层的框架和库的基本原理,以与实践应用相结合,在此过程中,融合编程的一些通用思维逻辑。

我有能力写好吗?我并不是编程大师,但我想,可汗也不是每个领域的大师,但他讲授了很多领域的知识,的确帮助了很多人。过去十几年我一直从事编程方面的工作,也在不断学习和思考,我想,只要用心写,至少会给一些人带来一点帮助吧。

于是,我在2016年3月创建了微信公众号“老马说编程”,开始发布系列文章“计算机程序的思维逻辑”。每一篇文章对我都是一个挑战,每一个知识点我都花大量时间用心思考,反复琢磨,力求表达清晰透彻,做到最好。写作是一个痛苦和快乐交织的过程,最痛苦的就是满脑子都是相关的内容,但就是不知道该怎么表达的时候,而最快乐的就是写完一篇文章的时候。令人欣慰的是,这些文章受到了大量读者的极高评价,他们的溢美之词、自发分享和红包赞赏进一步增强了我写作的信心和动力。到2017年7月底,共写了95篇文章,关于Java编程的基本内容也就写完了。

在写作过程中,很多读者反馈希望文章可以尽快整理成书,以便阅读。2016年9月,机械工业出版社的高婧雅女士联系到了我,商讨出版的可能,在她的鼎力帮助和出版社的大力支持下,就有了大家看到的这本书。

本书特色

本书致力于帮助读者真正理解Java编程。对于每个语言特性和API,不仅介绍其概念和用法,还分析了为什么要有这个概念,实现原理是什么,背后的思维逻辑是什么;对于类库,分析了大量源码,使读者不仅知其然,还知其所以然,以透彻理解相关知识点。

本书虽然是Java语言描述,但以更为通用的编程逻辑为主,融入了很多通用的编程相关知识,如二进制、编码、数据结构和算法、设计模式、操作系统、编程思维等,使读者不仅能够学习Java语言,还可以提升整体的编程和计算机水平。

本书不仅注重实现原理,而且重视实用性。本书介绍了很多实践中常用的技术,包含不少实际开发中积累的经验和教训,使读者可以少走一些弯路。在实际开发中,我们经常使用一些高层的系统程序、框架和库,以提升开发效率,本书也介绍了如何利用基本API开发一些系统程序和框架,比如键值数据库、消息队列、序列化框架、DI(依赖注入)容器、AOP(面向切面编程)框架、热部署、模板引擎等,讲解这些内容的目的不是为了“重新发明轮子”,而是为了帮助读者更好地理解和应用高层的系统程序与框架。

本书高度注重表述,尽力站在读者的角度,循序渐进、简洁透彻,从最基本的概念开始,一步步推导出更为高级的概念,在介绍每个知识点时,都会尽力先介绍用法、示例和应用,再分析实现原理和思维逻辑,并与其他知识点建立联系,以便读者能够容易地、全面透彻地理解相关知识。

本书侧重于Java编程的主要概念,绝大部分内容适用于Java 5以上的版本,但也包含了最近几年Java的主要更新,包括Java 8引入的重要更新—Lambda表达式和函数化编程。

读者对象

本书面向所有希望进一步理解编程的主要概念、实现原理和思维逻辑的读者,具体来说有以下几种。

初中级Java开发者:本书采用Java语言,侧重于剖析编程概念背后的实现原理和内在逻辑,同时包含很多实际编程中的经验教训,所以,对于Java编程经历不多,对计算机原理不太了解、对Java的很多概念一知半解的开发人员,阅读本书的收获可能最大,通过本书可以快速提升Java编程水平。而零基础Java开发者,可跳过原理性内容阅读。

非Java语言的开发者:本书不假设读者有任何Java编程基础,系统、全面、细致地讲述了Java的语法和类库,给出了很多示例。另外,本书介绍了很多编程的通用概念、知识、数据结构、设计模式、算法、实现原理和思维逻辑。同时,全书的讨论都尽量站在一个通用的编程语言角度,而非Java语言特定的角度。通过阅读本书,读者可以快速学习和掌握Java,建立与其他语言之间的联系,提升整体编程思维和水平。

中高级Java开发者:经验丰富的Java开发者阅读本书的收获也会很大,可以通过本书对编程有更为系统、更为深刻的认识。

如何阅读本书

本书分为六大部分,共26章内容。

第一部分(第1~2章)介绍编程基础与二进制。第1章介绍编程的基础知识,包括数据类型、变量、赋值、基本运算、条件执行、循环和函数。第2章帮助读者理解数据背后的二进制,包括整数的二进制表示与位运算、小数计算为什么会出错、字符的编码与乱码。

第二部分(第3~7章)介绍面向对象。第3章介绍类的基础知识,包括类的基本概念、类的组合以及代码的基本组织机制。第4章介绍类的继承,包括继承的基本概念、细节、实现原理,分析为什么说继承是把双刃剑。第5章介绍类的一些扩展概念,包括接口、抽象类、内部类和枚举。第6章介绍异常。第7章剖析一些常用基础类,包括包装类、String、StringBuilder、Arrays、日期和时间、随机。

第三部分(第8~12章)介绍泛型与容器及其背后的数据结构和算法。第8章介绍泛型,包括其基本概念和原理、通配符,以及一些细节和局限性。第9章介绍列表和队列,剖析ArrayList、LinkedList以及ArrayDeque。第10章介绍各种Map和Set,剖析HashMap、HashSet、排序二叉树、TreeMap、TreeSet、LinkedHashMap、LinkedHashSet、EnumMap和EnumSet。第11章介绍堆与优先级队列,包括堆的概念和算法及其应用。第12章介绍一些抽象容器类,分析通用工具类Collections,最后对整个容器类体系从多个角度进行系统总结。

第四部分(第13~14章)介绍文件。第13章主要介绍文件的基本技术,包括文件的一些基本概念和常识、Java中处理文件的基本结构、二进制文件和字节流、文本文件和字符流,以及文件和目录操作。第14章介绍文件处理的一些高级技术,包括一些常见文件类型的处理、随机读写文件、内存映射文件、标准序列化机制,以及Jackson序列化。

第五部分(第15~20章)介绍并发。第15章介绍并发的传统基础知识,包括线程的基本概念、线程同步的基本机制synchronized、线程协作的基本机制wait/notify,以及线程的中断。第16章介绍并发包的基石,包括原子变量和CAS、显式锁与显式条件。第17章介绍并发容器,包括写时复制的List和Set、ConcurrentHashMap、基于跳表的Map和Set,以及各种并发队列。第18章介绍异步任务执行服务,包括基本概念和实现原理、主要的实现机制线程池,以及定时任务。第19章介绍一些专门的同步和协作工具类,包括读写锁、信号量、倒计时门栓、循环栅栏,以及ThreadLocal。第20章对整个并发部分从多个角度进行系统总结。

第六部分(第21~26章)介绍动态与函数式编程。第21章介绍反射,包括反射的用法和应用。第22章介绍注解,包括注解的使用、创建,以及两个应用:定制序列化和DI容器。第23章介绍动态代理的用法和原理,包括Java SDK动态代理和cglib动态代理以及一个应用:AOP。第24章介绍类加载机制,包括类加载的基本机制和过程,ClassLoader的用法和自定义,以及它们的应用:可配置的策略与热部署。第25章介绍正则表达式,包括语法、Java API、一个简单的应用(模板引擎),最后剖析一些常见表达式。第26章介绍Java 8引入的函数式编程,包括Lambda表达式、函数式数据处理、组合式异步编程,以及Java 8的日期和时间API。

对于有一定经验的读者,可以挑选感兴趣的章节直接阅读。而对于初学者,建议从头阅读,但对于一些比较深入的原理性内容,以及一些比较高级的内容,如果理解比较困难可以跳过,有一定实践经验后再回头阅读。任何读者都可以将本书作为一本案头参考书,以备随时查阅不确定的概念、用法和原理。

勘误和支持

由于笔者的水平有限,编写时间仓促,书中难免会出现一些错误或者不准确的地方,恳请读者批评指正。如果读者有更多的宝贵意见,欢迎关注我的微信公众号“老马说编程”,可在后台留言,在“关于”部分也有最新的微信和QQ群信息,欢迎加入讨论,我会尽量提供满意的解答。同时,读者也可以通过邮箱swiftma@sina.com联系到我。期待得到你们的真挚反馈,在技术之路上互勉共进。

致谢

感谢我的微信公众号“老马说编程”、掘金、开发者头条和博客园技术社区的广大读者,他们的极高评价、自发分享和红包赞赏让我备受鼓舞,更重要的是,他们指出了很多文章中的错误,使我可以及时修正。

感谢掘金和开发者头条技术社区,他们经常推荐我的文章,使更多人可以看到。

感谢我在北京理工大学学习时的老师和同学们,在老师的教导和同学们的探讨中,我掌握了比较扎实的计算机基础,特别是我的已故恩师古志民教授,古教授指导我完成了本科到博士的学业,他严谨认真的学术态度深深地影响了我。

感谢我工作以来的领导和同事们,由于他们的言传身教,我得以不断提高自己的技术水平。

感谢机械工业出版社的编辑高婧雅,在一年多的时间中始终支持我的写作,她的帮助和建议引导我顺利完成全部书稿。

特别致谢

特别感谢我的爱人吴特和儿子久久,我为写作这本书,牺牲了很多陪伴他们的时间,但也正因为有了他们的付出与支持,我才能坚持写下去。

特别感谢我岳父母,特别是我的岳母,不遗余力地帮助我们照顾儿子,有了他们的帮助和支持,我才有时间和精力去完成写作工作。

特别感谢我的父母,他们在困难的生活条件下,付出了巨大的汗水与心血,将我养育成人,使我能够完成博士学业,他们一生勤劳朴素的品质深深地影响了我。

特别感谢我的兄长马俊杰,他一直是我成长路上的指明灯,也是从他的耐心讲解中我第一次了解到了计算机的基本工作机制。

谨以此书献给我最亲爱的家人,以及众多热爱编程技术的朋友们!


马俊昌



《算法的优雅:从概念到实践的深度探索》 内容简介 在信息爆炸的时代,掌握高效解决问题的能力,如同拥有驾驭数据洪流的指南针。本书《算法的优雅》正是为你量身打造的这是一场深入剖析算法本质、理解其精妙之处,并将其转化为实际应用能力的旅程。我们抛开刻板的公式和晦涩的证明,回归算法的核心——逻辑、效率与美感,带你领略算法世界的独特魅力。 本书并非简单的算法罗列,而是致力于构建一种“算法思维”。我们相信,理解算法背后的思想,比记住其实现细节更为重要。因此,我们将从基础概念入手,循序渐进地引导读者深入理解各种经典算法的设计思想、适用场景以及性能分析。从排序、搜索这些基石,到图论、动态规划这些更为复杂的领域,本书都力求做到条理清晰、深入浅出。 第一部分:算法的基石——核心概念与基础模型 算法是什么? 我们将从最根本的层面出发,探讨算法的定义、特性(如输入、输出、确定性、有限性、有效性),以及它在计算机科学中的地位。这里,我们不会陷入抽象的理论泥沼,而是通过生动形象的比喻和实际生活中的例子,帮助读者建立对算法的直观认识。例如,我们会将查找算法比作在图书馆里找一本书,将排序算法比作整理一堆乱序的卡片,以此来揭示算法解决问题的本质。 程序的灵魂:数据结构与算法的关系。 数据结构是算法的载体,而算法是数据结构的灵魂。理解这两者之间的辩证统一至关重要。我们将详细介绍各种基本数据结构,如数组、链表、栈、队列,并解释它们如何影响算法的效率。我们会探讨链表为何在插入和删除操作上比数组更具优势,栈和队列在特定场景下的应用,以及如何根据问题选择最合适的数据结构。 衡量效率的标尺:时间复杂度和空间复杂度。 算法的优劣,最终体现在其运行效率上。本书将清晰地讲解时间复杂度和空间复杂度的概念,以及如何使用大O符号来表示它们。我们不会仅仅停留在理论层面,而是会通过大量的实例,演示如何分析不同算法的时间和空间复杂度。从常数时间 O(1) 到指数时间 O(2^n),我们将一步步揭示不同复杂度带来的性能差异,帮助读者理解为何一个高效的算法能够极大地提升程序的运行速度,甚至决定一个应用的成败。 第二部分:经典算法的深度剖析——从排序到搜索 排序的艺术: 排序是计算机科学中最基础也最重要的操作之一。我们将深入探讨几种经典的排序算法,包括: 冒泡排序、选择排序、插入排序: 作为入门算法,我们将分析它们的实现原理、时间复杂度(O(n^2)),并讨论它们在什么极端情况下可能有所用武之地,尽管在大多数实际场景中效率不高。 快速排序: 讲解其“分治”思想,如何通过“枢轴”元素将数组一分为二,并分析其平均时间复杂度O(n log n)的优势,同时也会探讨其最坏情况下的性能问题。 归并排序: 同样采用“分治”策略,但其稳定性(不改变相等元素的相对顺序)和在外部排序中的应用将是重点。 堆排序: 介绍堆(Heap)这一数据结构,以及如何利用堆进行高效排序,分析其O(n log n)的时间复杂度。 其他排序: 简要介绍计数排序、桶排序、基数排序等非比较排序算法,并说明它们的适用范围和性能特点。 搜索的智慧: 高效地从大量数据中找到所需信息,是信息检索的核心。我们将深入研究: 线性搜索: 最简单直观的搜索方法,并分析其O(n)的时间复杂度。 二分搜索: 演示如何在有序数组中实现O(log n)的高效搜索,强调其对数据有序性的前提要求。 哈希查找: 介绍哈希表这一强大的数据结构,以及哈希函数的设计原则,讲解如何实现接近O(1)的平均查找时间。 二叉搜索树(BST)与平衡二叉搜索树(AVL, 红黑树): 介绍基于树的搜索方法,以及如何通过平衡技术解决BST的退化问题,保证搜索效率。 第三部分:走向复杂——图论与动态规划 图的语言: 图是一种描述对象之间关系的强大模型,在现实世界中无处不在,例如社交网络、城市交通、通信线路。我们将深入探讨: 图的表示: 邻接矩阵与邻接表,各自的优缺点及适用场景。 图的遍历: 深度优先搜索(DFS)与广度优先搜索(BFS),它们的原理、实现方式以及在迷宫寻路、连通性判断等问题中的应用。 最短路径算法: Dijkstra算法: 解决单源最短路径问题,讲解其贪心策略。 Floyd-Warshall算法: 解决所有顶点对之间的最短路径问题。 最小生成树算法: Prim算法与Kruskal算法: 讲解如何构建包含所有顶点的最小权重生成树。 动态规划: 当问题具有“最优子结构”和“重叠子问题”这两个特征时,动态规划便成为了强大的解决方案。我们将: 揭示核心思想: 从“记忆化搜索”到“自底向上”的递推,讲解如何将复杂问题分解为相互关联的子问题,并通过存储子问题的解来避免重复计算。 经典案例分析: 斐波那契数列: 作为动态规划的入门,演示如何从递归的低效解法优化到线性时间。 背包问题(0/1背包,完全背包): 经典且具有广泛应用,我们将详细分析其状态定义和转移方程。 最长公共子序列/最长公共子串: 讲解如何处理序列比对问题。 硬币找零问题: 探讨如何用最少的硬币凑成给定金额。 识别与建模: 引导读者学会识别可以应用动态规划的问题,并构建合适的状态转移方程。 第四部分:算法的实践与优化——不止于理论 算法的性能分析与调优: 理论上的复杂度分析只是第一步,实际应用中还需要考虑常数因子、缓存、并行等因素。我们将探讨: 性能测试与基准测试: 如何衡量真实世界的算法性能。 算法优化技巧: 空间换时间,数据预处理,利用特定硬件特性等。 概率算法与近似算法: 在某些情况下,精确解法可能不可行或过于耗时,此时概率算法(如蒙特卡洛算法)和近似算法能提供高效的解决方案。 算法在实际中的应用: 从搜索引擎的网页排名,到社交网络的推荐系统,再到机器学习的底层模型,算法无处不在。本书将通过一些贴近实际的案例,展示算法的强大力量。 学习算法的进阶之路: 介绍更多高级算法领域,如字符串匹配算法(KMP、Boyer-Moore)、贪心算法、回溯算法、分支限界法等,并为读者指明进一步深入学习的方向。 《算法的优雅》 旨在培养读者独立思考、分析问题和设计高效解决方案的能力。我们相信,掌握了算法的精髓,就如同掌握了计算机科学的“内功心法”,能够让你在编程的道路上走得更远、更稳。本书将是你从一名代码编写者蜕变为一名优秀算法工程师的宝贵起点。

用户评价

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这本书给我最大的感受就是“严谨”和“实用”。我是一名在校大学生,学习 Java 已经有一段时间了,但总感觉自己的知识体系比较碎片化,遇到实际的项目开发时,常常感到力不从心。偶然的机会,我接触到了《Java 编程的逻辑》,这本书彻底改变了我的学习方式。它不像我之前看的一些书籍那样,只是堆砌概念和代码,而是更加注重“为什么”和“如何做”。比如,在讲解面向对象三大特性(封装、继承、多态)时,作者并没有简单地给出定义,而是通过一个接一个精心设计的案例,让我们体会到这些特性的实际好处,以及它们是如何解决现实世界中的复杂问题的。书中对于异常处理的讲解也尤为细致,让我明白了如何写出更健壮、更易于维护的代码。我尤其喜欢书中关于设计模式的章节,它并没有把设计模式当成是高深莫测的理论,而是将其融入到实际的代码实现中,让我们在不知不觉中就掌握了这些行之有效的解决方案。书中提供的代码示例,不仅能够运行,而且风格规范,易于阅读,这对于我养成良好的编程习惯非常有帮助。总的来说,这本书就像是一位经验丰富的老师,循循善诱,让我不仅学会了 Java 的语法,更重要的是培养了我的编程思维和解决问题的能力。

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这是一本让我能够“触类旁通”的 Java 教科书。我一直觉得,学习编程最重要的是建立起一种“通用”的思维模式,而不是仅仅局限于某一种语言的语法细节。《Java 编程的逻辑》在这方面给我带来了巨大的启发。作者在讲解 Java 的过程中,会不自觉地与 C++、Python 等其他语言进行对比,分析它们在设计理念上的异同,以及 Java 为什么会选择这样的实现方式。这种对比式教学,让我能够从更广阔的视角去理解 Java,也让我能够将从 Java 学到的知识,迁移到其他面向对象语言的学习中。书中对于数据结构和算法的讲解,虽然不是专门的算法书,但却能够让我们在实际的 Java 代码中,体会到不同数据结构和算法的优劣。比如,在讲解集合框架时,作者会穿插介绍 ArrayList 和 LinkedList 在性能上的差异,以及 HashMap 的哈希冲突处理。这些内容,让我明白,编程不仅仅是写出能够运行的代码,更重要的是写出高效、可扩展的代码。这本书的逻辑性非常强,每一个章节之间都有紧密的联系,形成了一个完整的知识体系。阅读过程中,我感觉自己不仅仅是在学习 Java,更是在学习一种“编程的艺术”。

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一本让人爱不释手的 Java 入门书。我是一名对编程充满好奇但毫无基础的初学者,一直想找一本能够循序渐进、并且不会让人望而却步的书来学习 Java。市面上相关的书籍琳琅满目,价格也参差不齐,让我一度感到迷茫。直到我偶然翻开了这本《Java 编程的逻辑》,我仿佛找到了救星。书的开篇并没有直接抛出晦涩难懂的概念,而是从最基础的“什么是编程”以及 Java 的独特魅力入手,用通俗易懂的语言,结合生活中的类比,让我对编程世界产生了浓厚的兴趣。随后,作者耐心地讲解了 Java 的基本语法,每一个概念都配有清晰的代码示例,并且这些示例都非常贴近实际应用,而不是那种为了讲概念而强行拼凑的“玩具代码”。我尤其喜欢书中对于变量、数据类型、运算符这些基础知识的讲解,作者不仅仅是告诉你“是什么”,更重要的是告诉你“为什么是这样”,以及“在什么场景下会用到”。这种深入浅出的讲解方式,让我感觉自己不是在被动地接受信息,而是在主动地构建知识体系。即使是那些初学者容易混淆的重点,比如方法重载和重写,书中也通过对比和详细的步骤拆解,让我能够清晰地区分和理解。总而言之,这本书为我打开了 Java 编程的大门,让我在学习的过程中充满了成就感,并且深深地爱上了这门语言。

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对于有一定其他语言基础,想要快速掌握 Java 精髓的开发者来说,《Java 编程的逻辑》绝对是一本不可多得的佳作。我之前接触过 Python 和 C++,对面向对象编程的理念有一定的理解,但总觉得在 Java 的世界里,某些概念的落地方式与我熟悉的有所不同,尤其是其强大的生态系统和 API。这本书在这方面做得尤为出色。它并没有将 Java 视作一门孤立的语言,而是将其置于整个软件开发的大背景下进行阐述。书中对于 Java 虚拟机(JVM)、垃圾回收(GC)机制的讲解,虽然不是深入到源码层面,但却能让开发者清晰地理解 Java 程序的运行原理,以及为什么 Java 拥有如此优秀的跨平台能力。更令我惊喜的是,书中对 Java API 的介绍,并没有泛泛而谈,而是选取了最常用、最核心的类库,比如集合框架、IO 流、多线程等,并详细讲解了它们的设计思想和使用场景。通过这些讲解,我不仅学会了如何使用这些 API,更重要的是理解了它们背后的设计哲学,这对于我日后独立解决复杂问题大有裨益。书中的例子也从一开始的简单应用,逐步深入到更具挑战性的实际场景,让我能够将学到的知识融会贯通,融为一体。这本书的逻辑非常清晰,层层递进,对于有经验的开发者来说,可以迅速填补 Java 知识体系中的空白,并对 Java 的理解上升到一个新的高度。

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如果说之前的 Java 书籍让我“会用”,那么《Java 编程的逻辑》则让我“理解”。我是一名工作多年的 Java 开发者,一直在一线写业务代码,虽然能熟练运用各种框架和工具,但对于 Java 底层的一些机制,比如类加载、反射、注解等,一直停留在“知道有这么回事”的层面。这本书恰恰弥补了我的这一短板。作者以一种抽丝剥茧的方式,将 Java 语言的内部工作机制展现在我们面前。书中对于类加载过程的讲解,让我恍然大悟,原来我们写的类文件并不是直接运行的,而是要经过 JVM 的一系列加载、链接、初始化过程。而反射机制的介绍,更是让我看到了 Java 强大的灵活性,可以动态地创建对象、调用方法,这在很多框架的实现中都起到了至关重要的作用。注解的讲解也让我明白了 Maven、Spring 等框架是如何通过注解来实现各种功能的。书中并没有回避那些相对复杂的概念,而是用清晰的图示和翔实的解释,将它们变得易于理解。通过阅读这本书,我不再仅仅是调用 API,而是能够更深入地理解它们的工作原理,这让我对 Java 语言的敬畏之心油然而生,也让我更有信心去解决那些棘手的性能问题和底层bug。

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本书不但由浅入深,还融合贯通。虽然使用JAVA开发多年,但依然收获很多,帮助很大。

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“年轻人千万不要碰的东西之一,便是能获得短期快感的软件。它们会在不知不觉中偷走你的时间,消磨你的意志力,摧毁你向上的勇气。”

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听说必须要十个字以上才能得京豆,而且内容越丰富奖励越好,那我只能再多说几句,凑一凑字数了,只要是我买的书都是觉得很不错才会买的,所以没什么好评价的,京东自营还是很ok的,送货速度是最nice的,好了差不多了,就这样吧,应该挺多字数的了

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书好厚,还没看,中国人写的,不知道怎么样,书包装不错,装订好

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不错,很值得够买,真心不错,宝贝真的跟不错,太喜欢啦,

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绝对的经典,jdk8.0解释

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真的细,讲的好,没想到会这么厚这么大,非常喜欢

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拿新版过一遍,CURD写多了都忘得差不多了。

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作为作者公众号的关注者,本书的内容基本上都见识过了,这本书很实用,知识点作者表述得很清楚,我最喜欢泛型和多线程部分,写得很明白。字符编码,基本类部分也比较深入,总之,如果你想用java做实际项目,这是本很好的入门书,我认为甚至比java编程思想和java核心编程更适合中国的开发者,它能花更少的时间让你成为一个合格的java开发者

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