架构师的自我修炼：技术、架构和未来

　　架构师的工作包罗万象，从开发基础框架到设计软件架构，从优化系统性能到修复重要Bug，从新技术选型到做出关键技术决策，从指导工程师开发到沟通、协调各种内外部关系。想要成为一个优秀的软件架构师，需要经过漫长的修炼，构建起自己的软件开发技术体系。但是一切看似纷繁复杂的技术技巧，均有其核心和基本的原理。 本书对架构师在职业进阶道路上必须牢固掌握的各项技术技能进行了梳理，涵盖基础知识、程序设计、系统架构、沟通管理4大方面。 本书包含38章，每一章都用一个软件开发中常见又经典的问题引出，深入浅出地剖析这个技术点背后的核心原理与外延扩展，进而帮助读者建立起自己的架构师知识体系。第1部分是架构师的基础知识修炼。软件的基础知识原理主要是操作系统、数据结构、数据库原理等，书中会从常见的问题入手，直达这些基础技术本质的原理，并覆盖这些基础技术的关键技术点，帮助读者理解这些基础技术原理和日常开发工作的关联关系，对这些基础技术有一个全新的认知。第2部分是架构师的程序设计修炼。讲述如何设计一个强大灵活、易复用、易维护的软件，在这个过程中，应该依赖哪些工具和方法，遵循哪些原则和思想，使用哪些模式和手段。第3部分是架构师的架构方法修炼。围绕目前主要的互联网分布式架构以及大数据、物联网架构分析这些架构背后的原理，详解它们都遵循了怎样的驱动力和设计思想，以及如何通过这些技术实现系统的高可用和高性能。第4部分是架构师的思维修炼。软件开发是一个实践性很强的活动，如果只是学习技术，那就是在纸上谈兵。只有将知识技能应用到工作实践中，才能真正体会到技术的关键点在哪里。如何在工作中处理好各种关系，得到充分的授权和信任，在工作中实践自己的技术思想，并为公司创造更多的价值，使自己的技术成长和职业发展进入互相促进的正向通道，也是架构师需要修炼与提升的。

　　李智慧， 资深架构专家，同程旅行交通首席架构师，曾在NEC、阿里巴巴、Intel等知名企业担任架构师，也曾在WiFi万能钥匙等企业担任CTO。长期从事大数据、大型网站的架构和研发工作，领导设计过多个日活用户在千万级以上的互联网系统架构，实战经验丰富。曾设计、开发过 Web 服务器防火墙、分布式NoSQL 系统、大数据仓库引擎、反应式编程框架等各种类型的软件系统。Apache Spark代码贡献者，腾讯云TVP，著有畅销书《大型网站技术架构》，同时也是极客时间《从0开始学大数据》《后端技术面试38讲》等专栏的作者。

【第一部分 　架构师的基础知识修炼】
第1章　操作系统原理：程序是如何运行和崩溃的 2
1.1　程序是如何运行起来的 2
1.2　一台计算机如何同时处理数以百计的任务 4
1.3　系统为什么会变慢，为什么会崩溃 5
1.4　小结 7
第2章　数据结构原理：Hash表的时间复杂度为什么是O(1) 8
2.1　数组的结构 8
2.2　链表的结构 9
2.3　Hash表的结构 10
2.4　栈的结构 12
2.5　队列的结构 13
2.6　树的结构 14
2.7　小结 14
第3章　Java虚拟机原理：JVM为什么被称为机器 16
3.1　JVM的构造 17
3.2　JVM的垃圾回收 19
3.3　Web应用程序在JVM中的执行过程 22
3.4　小结 24
第4章　网络编程原理：一个字符的互联网之旅 25
4.1　DNS域名解析原理 26
4.2　CDN 27
4.3　HTTP的结构 28
4.4　TCP的结构 29
4.5　链路层负载均衡原理 32
4.6　小结 33
第5章　文件系统原理：用1分钟遍历一个100TB的文件 34
5.1　硬盘结构原理 35
5.2　文件系统原理 36
5.3　RAID硬盘阵列原理 37
5.4　分布式文件系统架构原理 39
5.5　小结 40
第6章　数据库原理：SQL为什么要预编译 42
6.1　数据库架构与SQL执行过程 43
6.2　使用PrepareStatement执行SQL的好处 45
6.3　数据库文件存储与索引工作原理 46
6.4　小结 48
第7章　编程语言原理：面向对象编程是编程的终极形态吗 49
7.1　软件编程的远古时代 49
7.2　机器与汇编语言时代 51
7.3　高级编程语言时代 51
7.4　面向对象编程时代 52
7.5　编程语言的未来 53
7.6　小结 54

【第二部分 　架构师的程序设计修炼】
第8章　软件设计的方法论：软件为什么要建模 56
8.1　什么是软件建模 57
8.2　4+1视图模型 58
8.3　UML建模 59
8.4　小结 60
第9章　软件设计实践：使用UML完成一个设计文档 61
9.1　用类图设计对象模型 61
9.2　用序列图描述系统调用 62
9.3　用组件图进行模块设计 63
9.4　用部署图描述系统物理架构 64
9.5　使用用例图进行需求分析 65
9.6　用状态图描述对象状态变迁 66
9.7　用活动图描述调用流程 66
9.8　使用合适的UML模型构建一个软件设计文档 67
9.9　软件架构设计文档示例模板 68
9.10　小结 74
第10章　软件设计的目的：糟糕的程序差在哪里 75
10.1　糟糕的设计有多糟糕 76
10.2　一个设计“腐坏”的例子 77
10.3　解决之道 78
10.4　小结 80
第11章　软件设计的开闭原则：不修改代码却能实现需求变更 81
11.1　什么是开闭原则 81
11.2　一个违反开闭原则的例子 82
11.3　使用策略模式实现开闭原则 84
11.4　使用适配器模式实现开闭原则 85
11.5　使用观察者模式实现开闭原则 86
11.6　使用模板方法模式实现开闭原则 88
11.7　小结 89
第12章　软件设计的依赖倒置原则：不依赖代码却可以复用它的功能 91
12.1　依赖倒置原则 91
12.2　依赖倒置的关键是接口所有权的倒置 93
12.3　使用依赖倒置来实现高层模块复用 94
12.4　小结 96
第13章　软件设计的里氏替换原则：正方形可以继承长方形吗 97
13.1　里氏替换原则 98
13.2　一个违反里氏替换原则的例子 99
13.3　正方形可以继承长方形吗 100
13.4　子类不能比父类更严格 101
13.5　小结 102
第14章　软件设计的单一职责原则：一个类文件打开后最好不要超过一屏 104
14.1　单一职责原则 107
14.2　一个违反单一职责原则的例子 107
14.3　从Web应用架构演进看单一职责原则 108
14.4　小结 110
第15章　软件设计的接口隔离原则：如何对类的调用者隐藏类的公有方法 112
15.1　接口隔离原则 113
15.2　一个使用接口隔离原则优化的例子 114
15.3　接口隔离原则在迭代器设计模式中的应用 117
15.4　小结 117
第16章　设计模式基础：不会灵活应用设计模式，就没有掌握面向对象编程 119
16.1　面向对象编程的本质是多态 119
16.2　设计模式的精髓是对多态的使用 121
16.3　小结 123
第17章　设计模式应用：编程框架中的设计模式 125
17.1　什么是框架 125
17.2　Web容器中的设计模式 127
17.3　JUnit中的设计模式 129
17.4　小结 132
第18章　反应式编程框架设计：如何使程序调用不阻塞等待，立即响应 133
18.1　反应式编程 135
18.2　反应式编程框架Flower的基本原理 135
18.3　反应式编程框架Flower的设计方法 138
18.4　反应式编程框架Flower的落地效果 140
18.5　小结 141
第19章　组件设计原则：组件的边界在哪里 143
19.1　组件内聚原则 144
19.2　组件耦合原则 145
19.3　小结 147
第20章　领域驱动设计：35岁的程序员应该写什么样的代码 148
20.1　领域模型模式 149
20.2　领域驱动设计 151
20.3　小结 154

【第三部分 　架构师的架构方法修炼】
第21章　分布式架构：如何应对高并发的用户请求 156
21.1　垂直伸缩与水平伸缩 157
21.2　互联网分布式架构演化 157
21.3　小结 163
第22章　缓存架构：减少不必要的计算 165
22.1　通读缓存 166
22.2　旁路缓存 168
22.3　缓存注意事项 171
22.4　小结 173
第23章　异步架构：避免互相依赖的系统间耦合 174
23.1　使用消息队列实现异步架构 175
23.2　消息队列异步架构的好处 178
23.3　小结 180
第24章　负载均衡架构：用10行代码实现一个负载均衡服务 181
24.1　HTTP重定向负载均衡 181
24.2　DNS负载均衡 183
24.3　反向代理负载均衡 184
24.4　IP负载均衡 184
24.5　数据链路层负载均衡 186
24.6　小结 187
第25章　数据存储架构：改善系统的数据存储能力 188
25.1　数据库主从复制 188
25.2　数据库分片 190
25.3　关系数据库的混合部署 193
25.4　NoSQL数据库 196
25.5　小结 197
第26章　搜索引擎架构：瞬间完成海量数据检索 199
26.1　搜索引擎倒排索引 199
26.2　搜索引擎结果排序 202
26.3　小结 205
第27章　微服务架构：微服务究竟是“灵丹”还是“毒药” 206
27.1　单体架构的困难和挑战 206
27.2　微服务框架原理 208
27.3　微服务架构的落地实践 210
27.4　小结 211
第28章　高性能架构：除了代码，还可以在哪些地方优化性能 212
28.1　性能指标 212
28.2　性能测试 213
28.3　性能优化 215
28.4　小结 219
第29章　高可用架构：淘宝应用升级时，为什么没有停机 220
29.1　高可用的度量 221
29.2　高可用的架构 222
29.3　小结 225
第30章　安全性架构：为什么说用户密码泄露是程序员的问题 227
30.1　数据加密与解密 227
30.2　HTTP攻击与防护 230
30.3　小结 233
第31章　大数据架构：思想和原理 234
31.1　HDFS分布式文件存储架构 235
31.2　MapReduce大数据计算架构 236
31.3　Hive大数据仓库架构 238
31.4　Spark快速大数据计算架构 240
31.5　大数据流计算架构 242
31.6　小结 242
第32章　AI与物联网架构：从智能引擎到物联网平台 243
32.1　大数据平台架构 244
32.2　智能推荐算法 245
32.3　物联网大数据架构 249
32.4　小结 250
第33章　区块链技术架构：区块链到底能做什么 251
33.1　比特币与区块链原理 251
33.2　联盟链与区块链的企业级应用 255
33.3　小结 257

【第四部分 　架构师的思维修炼】
第34章　技术修炼之道：同样工作十几年，为什么有的人成为资深架构师，有的人失业 260
34.1　德雷福斯模型 261
34.2　如何在工作中成长 263
34.3　小结 264
第35章　技术进阶之道：你和世界上顶级的程序员差几个等级 265
35.1　软件技术的生态江湖与等级体系 265
35.2　技术进阶之捷径 267
35.3　小结 269
第36章　技术落地之道：你真的知道自己要解决的问题是什么吗 270
36.1　确定会议真正要解决的问题是什么 271
36.2　不需要去解决别人的问题，提醒他问题的存在即可 272
36.3　去解决那些被人们习以为常而忽略了的问题 273
36.4　小结 273
第37章　技术沟通之道：如何解决问题 275
37.1　让有能力解决问题的人感受到问题的存在 275
37.2　“直言有讳” 276
37.3　想解决一个大家都不关注的问题，可以等问题变得更糟 277
37.4　如果不填老师想要的答案，你就得不了分 278
37.5　小结 278
第38章　技术管理之道：真的要转管理吗 280
38.1　彼得定律 281
38.2　用目标驱动 282
38.3　小结 283
附录A　软件开发技术的第一性原理 284
附录B　我的架构师成长之路 287
附录C　无处不在的架构之美 293
附录D　软件架构师之道 298