序言
前言
作者簡介
審校者簡介 

【部分從設計模式開始】
第1章設計模式和相關原則 2
11設計模式的歷史 2
111設計模式的興起 3
112關於GoF模式的更多思考 3
113在本書中我們如何描述設計模式 4
12軟件設計原則 4
121SOLID原則 5
122DRY原則 6
123KISS原則 6
124POLA原則 7
125YAGNI原則 7
126POLP原則 8
13軟件質量目標 8
131可重用性 8
132性能 9
133可維護性 10
134安全性 11
14小結 11
15問題 12

【第二部分Julia基礎】

第2章模塊、包和數據類型 14
21技術要求 14
22程序開發中不斷增長的痛點 15
221數據科學項目 15
222企業應用程序 15
223適應增長 16
23使用命名空間、模塊和包 16
231理解命名空間 17
232創建模塊和包 17
233創建子模塊 23
234在模塊中管理文件 24
24管理包的依賴關繫 24
241理解語義版本控制方案 24
242指定Julia包的依賴關繫 25
243避免循環依賴 28
25設計抽像類型和具體類型 29
251設計抽像類型 29
252設計具體類型 33
253使用類型運算符 37
254抽像類型和具體類型的差異 39
26使用參數化類型 39
261使用參數化復合類型 40
262使用參數化抽像類型 42
27數據類型轉換 43
271執行簡單的數據類型轉換 44
272注意有損轉換 44
273理解數字類型轉換 45
274重溫自動轉換規則 45
275理解函數分派規則 47
28小結 48
29問題 49
第3章設計函數和接口 50
31技術要求 50
32設計函數 51
321用例——太空戰爭遊戲 51
322定義函數 51
323注釋函數參數 52
324使用可選參數 55
325使用關鍵字參數 57
326接受可變數量的參數 58
327splatting參數 59
328類實體函數 60
329開發匿名函數 61
3210使用do語法 62
33理解多重分派 63
331什麼是分派 63
332匹配窄類型 64
333分派多個參數 65
334分派過程中可能存在的歧義 67
335歧義檢測 68
336理解動態分派 70
34利用參數化方法 71
341使用類型參數 71
342使用類型參數替換抽像類型 72
343在使用參數時強制類型一致性 73
344從方法簽名中提取類型信息 74
35使用接口 75
351設計和開發接口 75
352處理軟契約 79
353使用特質 80
36小結 81
37問題 81
第4章編程 82
41技術要求 83
42編程的需求 83
421使用@time宏測量性能 83
422循環展開 84
43使用表達式 86
431試用解析器 86
432手動構造表達式對像 88
433嘗試更復雜的表達式 90
434計算表達式 93
435在表達式中插入變量 94
436對符號使用QuoteNode 95
437在嵌套表達式中插值 96
44開發宏 97
441什麼是宏 97
442編寫個宏 98
443傳遞字面量參數 98
444傳遞表達式參數 99
445理解宏擴展過程 100
446操作表達式 101
447理解衛生宏 104
448開發非標準字符串字面量 105
45使用生成函數 107
451定義生成函數 108
452檢查生成函數參數 109
46小結 110
47問題 110

【第三部分實現設計模式】
第5章可重用模式 114
51技術要求 114
52委托模式 114
521在銀行用例中應用委托模式 115
522現實生活中的例子 119
523注意事項 120
53Holy Traits模式 120
531重溫個人資產管理用例 121
532實現Holy Traits模式 122
533重溫一些常見用法 126
534使用SimpleTraitsjl包 129
54參數化類型模式 130
541在股票交易應用程序中使用刪除文本參數化類型 132
542現實生活中的例子 135
55小結 138
56問題 139
第6章性能模式 140
61技術要求 141
62全局常量模式 141
621使用全局變量對性能進行基準測試 141
622享受全局常量的速度 143
623使用類型信息注釋變量 143
624理解常量為何有助於性能 144
625將全局變量作為函數參數傳遞 145
626將變量隱藏在全局常量中 145
627現實生活中的例子 146
628注意事項 147

Julia是一個為開發出高性能應用程序而設計的高級編程語言，旨在提高開發人員的生產力。其動態特性可以讓你快速做一個小規模的測試，然後移植到大的應用程序中。它的內省工具可以通過分析高級代碼如何翻譯成低級代碼及機器碼來實現性能優化編程更能幫助高級開發人員為特定領域的使用建立自定義的語法。它的多重分派和泛型方法功能使得開發人員可以輕松地在已有的方法上擴展新功能。鋻於以上優點，Julia是可以在許多行業廣泛使用的優秀程序開發語言。
這本書滿足了那些期望編寫高效代碼、提升繫統性能以及設計出易維護軟件的Julia開發人員的需求。從Julia語言誕生到2018年8月的裡程碑版本10，許多源於Julia核心開發人員和Julia資深用戶的優秀設計模式都已盡收囊中。這些設計模式有時在博客或峰會中被提及，有時出現在Julia的Discourse論壇的某一次討論中，還有時出現在Julia Slack社區成員間的非正式談話中。本書收錄了這些設計模式，闡述了設計高質量的Julia應用程序的實踐。

本書的首要目標是規範這些被充分證明過的設計模式，以便於Julia開發者社區吸收和利用。
總結和命名這些模式有如下好處：
能讓開發者之間的交流變得更加容易。
能讓開發者更好地理解和使用這些設計模式的代碼。
能讓開發者明確何時正確地使用設計模式。
本書的目標簡單但十分強大，讀完本書，你會在使用Julia語言設計和開發軟件時變得輕松。除此之外，本書提供的材料對未來關於Julia設計模式的討論十分有用。根據以往經驗，新的設計模式將會隨著Julia語言的持續演化不斷地加入進來。
希望你能盡享閱讀本書的樂趣！

【本書的讀者對像】
本書的目標讀者是那些想為大型應用程序編寫符合Julia語言特性的代碼的初中級Julia開發人員。本書不是一本基礎書籍，所以希望你有一定的編程基礎。如果你對面向對像編程範式很熟悉，會發現本書非常有用，它會告訴你如何采用不同的方法解決同一個問題，而Julia的方式常常是更好的。
本書提及的許多設計模式廣泛適用於所有領域和使用場景。不管你是數據科學家、研究員、繫統開發人員還是企業軟件開發者，都會因在你的項目中使用這些設計模式而獲益。

【本書結構】
第1章介紹設計模式的歷史和如何利用設計模式開發應用程序。它包含了一些適用於任何編程語言和編程範式的工業級軟件設計原則。
第2章探討如何規劃大型程序及如何管理其依賴關繫，其中解釋了如何開發新的數據類型和表示層級關繫。
第3章解釋函數是如何定義的以及多重分派是如何運行的，還討論了參數化方法和接口。針對這些方法和接口，不同的函數可以基於預定契約彼此正確地工作。
第4章介編程以及如何將源代碼轉換成另外一種形式，還描述了一些高效開發和調試宏的技巧。
第5章介紹與代碼重用相關的設計模式，包含通過組合實現代碼重用的委托模式、更正式的Holy Traits模式，以及從參數化的數據結構創建新類型的參數化類型模式。
第6章介紹與提高繫統性能相關的設計模式，包含更好的類型穩定的全局常量模式、通過數據重排達到布局的數組結構模式、通過並行計算優化內存的共享數組模式、緩存前面計算結果的記憶模式，以及通過函數特化提升性能的閘函數模式。
第7章介紹與代碼可維護性相關的設計模式，包含便於管理大型代碼庫的子模塊模式、便於創建數據類型的關鍵字定義模式、用較少代碼定義許多相似函數的代碼生成模式，以及為特殊領域創建新的語法規則的領域特定語言模式。
第8章介紹幫助你編寫更加安全的代碼的設計模式，包含為字段提供標準訪問權限的訪問器模式、控制字段的訪問的屬性模式、限制變量範圍的let塊模式，以及處理錯誤的異常處理模式。
第9章介紹前面提到的幾類模式之外的設計模式，包含動態分派的單例類型分派模式、構建獨立測試的打樁/模擬模式，以及建立線性數據處理流水線的函數管道模式。
第10章介紹需要避免的設計模式。主要的反模式就是海盜反模式，例如為數據類型定義和擴展那些不屬於你的函數，還包含降低繫統性能的窄參數類型反模式和分散的非具體字段類型反模式。
第11章介紹GoF的Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software中描述的設計模式，還探討在Julia中如何簡化或以不同方式實現這些設計模式。
第12章探討Julia如何支持繼承，以及為什麼在Julia中繼承會被設計為和主流面向對像編程語言中的完全不同。然後討論類型變體（關於多重分派使用的數據類型之間的子類型關繫的重要概念）。 

【如何充分利用本書 】

你可以在Julia的官方網站（https://julialangorg/）下載版本。
本書每章所提及的代碼都在Github中如“技術要求”所述。編寫本書時，這些代碼都在Julia 130上通過了測試。

【下載示例代碼】

本書的代碼在Github的https://github.com/PacktPublishing/Hands-on-Design-Patterns-and-Best-Practices-with-Julia中。任何修改都會更新到Github的代碼倉庫中。

設計模式是編程語言的負空間，這些技術是開發人員為了撬動某一編程語言，以補償它的不足而想出來的。不管是有意還是無意，其實我們都在使用設計模式。出自四人組（Gang of Four，GoF）的Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software收錄了我們已經使用的設計模式，並進行分類編目，更重要的是，該書命名了常見的設計模式，這樣開發人員就可以輕松快速地理解常見模式。它給軟件開發這個行業的工具提供了共同語言。

傳統的設計模式書籍都以熟練掌握編程語言為前提，幾乎隻專注於模式本身，而本書兼顧Julia編程語言的優勢和不足。本書介紹模式所依賴的編程語言特性，即使那些不熟悉Julia編程的讀者也能快速上手。此外，本書將深入討論那些被Julia魔法化的著名的設計模式。當你讀完本書，一定會掌握這門編程語言。不過話說在前頭，與其他經典的編程書籍一樣，你可能需要反復閱讀纔能完全掌握本書內容。

創建一個被廣泛使用的編程語言，有趣的一點是看到人們利用它做出非凡且令人驚訝的事情。這包括人們用Julia構建的令人難以置信甚至會改變世界的應用程序——從指定FAA的下一代防撞繫統到繪制所有可見宇宙的天體，再到以前所未有的準確性和分辨率對氣候變化進行建模。它還包括人們想出巧妙的編程技巧來幫助自己達到目標。

我喜歡的是（Tim）Holy Traits技術，它利用了Julia可以根據需要有效分配任意數量的參數這一特性，以解決該語言缺乏多重繼承的問題，這一點我們將在第5章中討論。Julia不僅能做好工作，而且很多時候都能超出預期。比如特質（trait）可以依賴於類型的計算屬性，允許表示多繼承不能表示的關繫等。這表明Julia僅用一個聰明的設計模式就成功解鎖了這個語言的強大功能。

Tom的背景使他對編程語言及設計模式提出了專業、細致且平衡的觀點。他開始使用BASIC編程，但是從那時起，他就在專業環境中使用多種語言，包括C 、Java、Python、TypeScript、Scheme，還有Julia。他也將這些編程語言應用到了諸多行業，如金融、搜索引擎、電子商務、內容管理和資產管理。Julia在許多領域都獲得了廣泛認可，特別是那些有密集計算需求的領域，這可能並不是巧合。

我們的個人經歷往往造就了我們看待這個世界的方式，有時你會發現某個新的工具就是為你量身打造的。某個時候，你遇到一個新的編程語言，突然意識到這就是你一直夢寐以求的編程語言。對Tom和許多人來說，Julia就是這樣一門語言。期望它對你來說也一樣。

無論你是次嘗試Julia編程，還是已經使用Julia多年，如果想學習更多的高級技術，你會在本書中找到你想要的。享受用Julia編程的樂趣吧！

Stefan Karpinski

Julia語言聯合創始人

Julia計算公司（Julia Computing, Inc.）聯合創始人