Java 工程师成神之路 | 2019正式版

冷不防 2021-07-31 21:17 612阅读 0赞

作者：Hollis     首发：Hollis订阅号

<table> 
 <thead> 
 <tr> 
 <td>主要版本</td> 
 <td>更新时间</td> 
 <td>备注</td> 
 </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td>v1.0</td> 
 <td>2015-08-01</td> 
 <td>首次发布</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td>v1.1</td> 
 <td>2018-03-12</td> 
 <td>增加新技术知识、完善知识体系</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td>v2.0</td> 
 <td>2019-02-19</td> 
 <td>结构调整，更适合从入门到精通；进一步完善知识体系； 新技术补充；</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

***1***

**基础篇**

0 1

面向对象

#### **→ 什么是面向对象** ####

面向对象、面向过程

面向对象的三大基本特征和五大基本原则

#### → 平台无关性 ####

Java 如何实现的平台无关

JVM 还支持哪些语言（Kotlin、Groovy、JRuby、Jython、Scala）

#### → 值传递 ####

值传递、引用传递

为什么说 Java 中只有值传递

#### → 封装、继承、多态 ####

什么是多态、方法重写与重载

Java 的继承与实现

构造函数与默认构造函数

类变量、成员变量和局部变量

成员变量和方法作用域

Java 基础知识

#### → 基本数据类型 ####

8 种基本数据类型：整型、浮点型、布尔型、字符型

整型中 byte、short、int、long 的取值范围

什么是浮点型？什么是单精度和双精度？为什么不能用浮点型表示金额？

#### → 自动拆装箱 ####

什么是包装类型、什么是基本类型、什么是自动拆装箱

Integer 的缓存机制

#### → String ####

字符串的不可变性

JDK 6 和 JDK 7 中 substring 的原理及区别、

replaceFirst、replaceAll、replace 区别、

String 对“+”的重载、字符串拼接的几种方式和区别

String.valueOf 和 Integer.toString 的区别、

switch 对 String 的支持

字符串池、常量池（运行时常量池、Class 常量池）、intern

#### → 熟悉 Java 中各种关键字 ####

transient、instanceof、final、static、volatile、synchronized、const 原理及用法

#### → 集合类 ####

常用集合类的使用、ArrayList 和 LinkedList 和 Vector 的区别 、SynchronizedList 和 Vector 的区别、HashMap、HashTable、ConcurrentHashMap 区别、

Set 和 List 区别？Set 如何保证元素不重复？

Java 8 中 stream 相关用法、apache 集合处理工具类的使用、不同版本的 JDK 中 HashMap 的实现的区别以及原因

Collection 和 Collections 区别

Arrays.asList 获得的 List 使用时需要注意什么

Enumeration 和 Iterator 区别

fail-fast 和 fail-safe

CopyOnWriteArrayList、ConcurrentSkipListMap

#### → 枚举 ####

枚举的用法、枚举的实现、枚举与单例、Enum 类

Java 枚举如何比较

switch 对枚举的支持

枚举的序列化如何实现

枚举的线程安全性问题

#### → IO ####

字符流、字节流、输入流、输出流、

同步、异步、阻塞、非阻塞、Linux 5 种 IO 模型

BIO、NIO 和 AIO 的区别、三种 IO 的用法与原理、netty

#### → 反射 ####

反射与工厂模式、反射有什么用

Class 类、java.lang.reflect.\*

#### → 动态代理 ####

静态代理、动态代理

动态代理和反射的关系

动态代理的几种实现方式

AOP

#### → 序列化 ####

什么是序列化与反序列化、为什么序列化、序列化底层原理、序列化与单例模式、protobuf、为什么说序列化并不安全

####     ####

#### **→ 注解** ####

元注解、自定义注解、Java 中常用注解使用、注解与反射的结合

Spring 常用注解

#### → JMS ####

什么是 Java 消息服务、JMS 消息传送模型

#### → JMX ####

java.lang.management.\*、 javax.management.\*

#### → 泛型 ####

泛型与继承、类型擦除、泛型中 KTVE? object 等的含义、泛型各种用法

限定通配符和非限定通配符、上下界限定符 extends 和 super

List<Object> 和原始类型 List 之间的区别?

List<?> 和 List<Object> 之间的区别是什么?

#### → 单元测试    ####

junit、mock、mockito、内存数据库（h2）

#### → 正则表达式 ####

java.lang.util.regex.\*

#### → 常用的 Java 工具库 ####

commons.lang、commons.\*...、 guava-libraries、 netty

#### → API & SPI ####

API、API 和 SPI 的关系和区别

如何定义 SPI、SPI 的实现原理

#### → 异常 ####

异常类型、正确处理异常、自定义异常

Error 和 Exception

异常链、try-with-resources

finally 和 return 的执行顺序

#### → 时间处理 ####

时区、冬令时和夏令时、时间戳、Java 中时间 API

格林威治时间、CET,UTC,GMT,CST 几种常见时间的含义和关系

SimpleDateFormat 的线程安全性问题

Java 8 中的时间处理

如何在东八区的计算机上获取美国时间

#### → 编码方式 ####

Unicode、有了 Unicode 为啥还需要 UTF-8

GBK、GB2312、GB18030 之间的区别

UTF8、UTF16、UTF32 区别

URL 编解码、Big Endian 和 Little Endian

如何解决乱码问题

#### → 语法糖 ####

Java 中语法糖原理、解语法糖

语法糖：switch 支持 String 与枚举、泛型、自动装箱与拆箱、方法变长参数、枚举、内部类、条件编译、 断言、数值字面量、for-each、try-with-resource、Lambda 表达式

阅读源代码

String、Integer、Long、Enum、

BigDecimal、ThreadLocal、ClassLoader & URLClassLoader、

ArrayList & LinkedList、

HashMap & LinkedHashMap & TreeMap & CouncurrentHashMap、HashSet & LinkedHashSet & TreeSet

Java 并发编程

#### **→ 并发与并行**    ####

什么是并发、什么是并行

并发与并行的区别

#### **→ 什么是线程，与进程的区别** ####

线程的实现、线程的状态、优先级、线程调度、创建线程的多种方式、守护线程

线程与进程的区别

#### → 线程池 ####

自己设计线程池、submit() 和 execute()、线程池原理

为什么不允许使用 Executors 创建线程池

#### → 线程安全 ####

死锁、死锁如何排查、线程安全和内存模型的关系

#### → 锁 ####

CAS、乐观锁与悲观锁、数据库相关锁机制、分布式锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁、monitor、

锁优化、锁消除、锁粗化、自旋锁、可重入锁、阻塞锁、死锁

#### → 死锁 ####

什么是死锁

死锁如何解决

#### → synchronized ####

synchronized 是如何实现的？

synchronized 和 lock 之间关系、不使用 synchronized 如何实现一个线程安全的单例

synchronized 和原子性、可见性和有序性之间的关系

#### → volatile ####

happens-before、内存屏障、编译器指令重排和 CPU 指令重

volatile 的实现原理

volatile 和原子性、可见性和有序性之间的关系

有了 symchronized 为什么还需要 volatile

#### **→ sleep 和 wait** ####

#### **→ wait 和 notify** ####

#### **→ notify 和 notifyAll** ####

#### **→ ThreadLocal** ####

#### **→ 写一个死锁的程序** ####

#### **→ 写代码来解决生产者消费者问题** ####

#### **→ 并方包** ####

Thread、Runnable、Callable、ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock、Atomic\*、Semaphore、CountDownLatch、ConcurrentHashMap、Executors

***2***

**底层篇**

JVM

#### → JVM 内存结构 ####

class 文件格式、运行时数据区：堆、栈、方法区、直接内存、运行时常量池、

堆和栈区别

Java 中的对象一定在堆上分配吗？

#### **→ Java 内存模型** ####

计算机内存模型、缓存一致性、MESI 协议

可见性、原子性、顺序性、happens-before、

内存屏障、synchronized、volatile、final、锁

#### → 垃圾回收 ####

GC 算法：标记清除、引用计数、复制、标记压缩、分代回收、增量式回收

GC 参数、对象存活的判定、垃圾收集器（CMS、G1、ZGC、Epsilon）

#### → JVM 参数及调优 ####

\-Xmx、-Xmn、-Xms、Xss、-XX:SurvivorRatio、

\-XX:PermSize、-XX:MaxPermSize、-XX:MaxTenuringThreshold

#### → Java 对象模型 ####

oop-klass、对象头

#### → HotSpot ####

即时编译器、编译优化

#### → 虚拟机性能监控与故障处理工具 ####

jps, jstack, jmap, jstat, jconsole, jinfo, jhat, javap, btrace, TProfiler

Arthas

类加载机制

classLoader、类加载过程、双亲委派（破坏双亲委派）、模块化（jboss modules、osgi、jigsaw）

编译与反编译

什么是编译（前端编译、后端编译）、什么是反编译

JIT、JIT 优化（逃逸分析、栈上分配、标量替换、锁优化）

编译工具：javac

反编译工具：javap 、jad 、CRF

***3***

**进阶篇**

Java 底层知识

#### **→ 字节码、class 文件格式** ####

#### **→ CPU 缓存，L1，L2，L3 和伪共享** ####

#### **→ 尾递归** ####

#### **→ 位运算** ####

用位运算实现加、减、乘、除、取余

设计模式

设计模式的六大原则：

开闭原则（Open Close Principle）、里氏代换原则（Liskov Substitution Principle）、依赖倒转原则（Dependence Inversion Principle）

接口隔离原则（Interface Segregation Principle）、迪米特法则（最少知道原则）（Demeter Principle）、合成复用原则（Composite Reuse Principle）

**→ 了解 23 种设计模式**

创建型模式：单例模式、抽象工厂模式、建造者模式、工厂模式、原型模式。

结构型模式：适配器模式、桥接模式、装饰模式、组合模式、外观模式、享元模式、代理模式。

行为型模式：模版方法模式、命令模式、迭代器模式、观察者模式、中介者模式、备忘录模式、解释器模式（Interpreter 模式）、状态模式、策略模式、职责链模式(责任链模式)、访问者模式。

#### **→ 会使用常用设计模式** ####

单例的七种写法：懒汉——线程不安全、懒汉——线程安全、饿汉、饿汉——变种、静态内部类、枚举、双重校验锁

工厂模式、适配器模式、策略模式、模板方法模式、观察者模式、外观模式、代理模式等必会

#### **→** **不用 synchronized 和 lock，实现线程安全的单例模式** ####

#### **→ 实现 AOP**    ####

#### **→ 实现 IOC** ####

#### **→ nio 和 reactor 设计模式** ####

网络编程知识

**→ tcp、udp、http、https 等常用协议**

三次握手与四次关闭、流量控制和拥塞控制、OSI 七层模型、tcp 粘包与拆包

#### **→ http/1.0 http/1.1 http/2 之前的区别** ####

http 中 get 和 post 区别

常见的 web 请求返回的状态码

404、302、301、500分别代表什么

#### **→ http/3** ####

#### **→ Java RMI，Socket，HttpClient** ####

#### **→ cookie 与 session** ####

cookie 被禁用，如何实现 session

#### **→ 用 Java 写一个简单的静态文件的 HTTP 服务器** ####

#### **→ 了解 nginx 和 apache 服务器的特性并搭建一个对应的服务器** ####

#### **→ 用 Java 实现 FTP、SMTP 协议** ####

#### **→ 进程间通讯的方式** ####

#### **→ 什么是 CDN？如果实现？** ####

#### **→ DNS** ####

#### 什么是 DNS 、记录类型: A 记录、CNAME 记录、AAAA 记录等 ####

域名解析、根域名服务器

DNS 污染、DNS 劫持、公共 DNS：114 DNS、Google DNS、OpenDNS

#### **→ 反向代理**    ####

正向代理、反向代理

反向代理服务器

框架知识

**→ Servlet**

生命周期

线程安全问题

filter 和 listener

web.xml 中常用配置及作用

#### **→ Hibernate** ####

什么是 OR Mapping

#### Hibernate 的懒加载 ####

Hibernate 的缓存机制

Hibernate / Ibatis / MyBatis 之间的区别

#### **→ Spring ** ####

#### Bean 的初始化 ####

#### AOP 原理 ####

#### 实现 Spring 的IOC ####

#### Spring 四种依赖注入方式 ####

#### **→ Spring MVC** ####

什么是 MVC

Spring mvc 与 Struts mvc 的区别

#### **→ Spring Boot**    ####

Spring Boot 2.0、起步依赖、自动配置、

Spring Boot 的 starter 原理，自己实现一个 starter

#### **→ Spring Security** ####

### **→ Spring Cloud** ###

服务发现与注册：Eureka、Zookeeper、Consul

负载均衡：Feign、Spring Cloud Loadbalance

服务配置：Spring Cloud Config

服务限流与熔断：Hystrix

服务链路追踪：Dapper

服务网关、安全、消息

应用服务器知识

**→ JBoss**

#### **→ tomcat** ####

#### **→ jetty** ####

#### **→ Weblogic** ####

工具

**→ git & svn**

#### **→ maven & gradle** ####

#### **→ Intellij IDEA** ####

常用插件：Maven Helper 、FindBugs-IDEA、阿里巴巴代码规约检测、GsonFormat

Lombok plugin、.ignore、Mybatis plugin

***4***

**高级篇**

新技术

**→ Java 8**

lambda 表达式、Stream API、时间 API

#### **→ Java 9** ####

Jigsaw、Jshell、Reactive Streams

#### **→ Java 10** ####

局部变量类型推断、G1 的并行 Full GC、ThreadLocal 握手机制

#### **→ Java 11** ####

ZGC、Epsilon、增强 var

#### **→ Spring 5** ####

响应式编程

#### **→ Spring Boot 2.0** ####

#### **→ HTTP/2** ####

#### **→ HTTP/3    ** ####

性能优化

使用单例、使用 Future 模式、使用线程池

选择就绪、减少上下文切换、减少锁粒度、数据压缩、结果缓存

线上问题分析

**→ dump 获取**

线程 Dump、内存 Dump、gc 情况

#### **→ dump 分析** ####

分析死锁、分析内存泄露

#### **→ dump 分析及获取工具** ####

jstack、jstat、jmap、jhat、Arthas

#### **→ 自己编写各种 outofmemory，stackoverflow 程序** ####

HeapOutOfMemory、 Young OutOfMemory、

MethodArea OutOfMemory、ConstantPool OutOfMemory、

DirectMemory OutOfMemory、Stack OutOfMemory Stack OverFlow

#### **→ Arthas** ####

jvm 相关、class/classloader 相关、monitor/watch/trace 相关、

options、管道、后台异步任务

文档：https://alibaba.github.io/arthas/advanced-use.html

#### **→ 常见问题解决思路** ####

内存溢出、线程死锁、类加载冲突

#### **→ 使用工具尝试解决以下问题，并写下总结** ####

当一个 Java 程序响应很慢时如何查找问题

当一个 Java 程序频繁 FullGC 时如何解决问题

如何查看垃圾回收日志

当一个 Java 应用发生 OutOfMemory 时该如何解决

如何判断是否出现死锁

如何判断是否存在内存泄露

使用 Arthas 快速排查 Spring Boot 应用404/401问题

使用 Arthas 排查线上应用日志打满问题

利用 Arthas 排查 Spring Boot 应用 NoSuchMethodError

编译原理知识

**→ 编译与反编译**

#### **→ Java 代码的编译与反编译** ####

#### **→ Java 的反编译工具** ####

javap 、jad 、CRF

#### **→ 即时编译器** ####

#### **→ 编译过程** ####

#### 词法分析，语法分析（LL 算法，递归下降算法，LR 算法） ####

#### 语义分析，运行时环境，中间代码，代码生成，代码优化 ####

操作系统知识

#### **→ Linux 的常用命令** ####

#### **→ 进程间通信** ####

#### **→ 进程同步** ####

生产者消费者问题、哲学家就餐问题、读者写者问题

#### **→ 缓冲区溢出** ####

#### **→ 分段和分页** ####

#### **→ 虚拟内存与主存** ####

#### **→ 虚拟内存管理** ####

#### **→ 换页算法** ####

数据库知识

**→ MySQL 执行引擎**

#### **→ MySQL 执行计划** ####

如何查看执行计划，如何根据执行计划进行 SQL 优化

#### **→ 索引** ####

Hash 索引、B 树索引（B+树、和B树、R树）

普通索引、唯一索引

覆盖索引、最左前缀原则、索引下推

#### **→ SQL 优化** ####

#### **→ 数据库事务和隔离级别** ####

事务的隔离级别、事务能不能实现锁的功能

#### **→ 数据库锁** ####

行锁、表锁、使用数据库锁实现乐观锁、

#### **→ 连接** ####

内连接，左连接，右连接

#### **→ 数据库主备搭建** ####

#### **→ binlog** ####

#### **→ redolog** ####

#### **→ 内存数据库** ####

#### **→ 分库分表** ####

#### **→ 读写分离** ####

#### **→ 常用的 NoSql 数据库** ####

redis、memcached

#### **→ 分别使用数据库锁、NoSql 实现分布式锁** ####

#### **→ 性能调优** ####

#### **→ 数据库连接池** ####

数据结构与算法知识

**→ 简单的数据结构**

栈、队列、链表、数组、哈希表、

栈和队列的相同和不同之处

栈通常采用的两种存储结构

#### **→ 树** ####

二叉树、字典树、平衡树、排序树、

B 树、B+ 树、R 树、多路树、红黑树

#### **→ 堆** ####

大根堆、小根堆

#### **→ 图** ####

有向图、无向图、拓扑

#### **→ 排序算法** ####

稳定的排序：冒泡排序、插入排序、鸡尾酒排序、桶排序、计数排序、归并排序、原地归并排序、二叉排序树排序、鸽巢排序、基数排序、侏儒排序、图书馆排序、块排序

不稳定的排序：选择排序、希尔排序、Clover 排序算法、梳排序、堆排序、平滑排序、快速排序、内省排序、耐心排序

各种排序算法和时间复杂度

#### **→ 两个栈实现队列，和两个队列实现栈** ####

#### **→ 深度优先和广度优先搜索** ####

#### **→ ****全排列、贪心算法、KMP 算法、hash 算法** ####

#### **→ ****海量数据处理** ####

分治，hash 映射，堆排序，双层桶划分，Bloom Filter，bitmap，数据库索引，mapreduce 等。

大数据知识

**→ Zookeeper**

基本概念、常见用法

#### **→ Solr，Lucene，ElasticSearch** ####

在 linux 上部署 solr，solrcloud，新增、删除、查询索引

#### **→ Storm，流式计算，了解 Spark，S4** ####

在 linux 上部署 storm，用 zookeeper 做协调，运行 storm hello world，local 和 remote 模式运行调试 storm topology。

#### **→ Hadoop，离线计算** ####

HDFS、MapReduce

#### **→ 分布式日志收集 flume，kafka，logstash** ####

#### **→ 数据挖掘，mahout** ####

网络安全知识

**→ XSS**

XSS 的防御

#### **→ CSRF** ####

#### **→ 注入攻击** ####

SQL 注入、XML 注入、CRLF 注入

#### **→ 文件上传漏洞** ####

#### **→ 加密与解密** ####

对称加密、非对称加密、哈希算法、加盐哈希算法

MD5，SHA1、DES、AES、RSA、DSA

彩虹表

#### **→ DDOS攻击** ####

DOS 攻击、DDOS 攻击

memcached 为什么可以导致 DDos 攻击、什么是反射型 DDoS

如何通过 Hash 碰撞进行 DOS 攻击

#### **→** **SSL、TLS，HTTPS** ####

#### **→ 用 openssl 签一个证书部署到 apache 或 nginx** ####

***5***

**架构篇**

分布式

数据一致性、服务治理、服务降级

#### **→ 分布式事务** ####

2PC、3PC、CAP、BASE、 可靠消息最终一致性、最大努力通知、TCC

#### **→ Dubbo** ####

服务注册、服务发现，服务治理

http://dubbo.apache.org/zh-cn/

#### **→ 分布式数据库** ####

怎样打造一个分布式数据库、什么时候需要分布式数据库、

mycat、otter、HBase

#### **→ 分布式文件系统** ####

mfs、fastdfs

#### **→ 分布式缓存** ####

缓存一致性、缓存命中率、缓存冗余

#### **→ 限流降级** ####

Hystrix、Sentinal

#### **→ 算法** ####

共识算法、Raft 协议、Paxos 算法与 Raft 算法、

拜占庭问题与算法、2PC、3PC

微服务

SOA、康威定律

#### **→ ServiceMesh** ####

sidecar

#### **→ Docker & Kubernets** ####

#### **→ Spring Boot** ####

#### **→ Spring Cloud** ####

高并发

**→ 分库分表**

#### **→ CDN 技术** ####

#### **→ 消息队列** ####

ActiveMQ

监控

**→ 监控什么**

CPU、内存、磁盘 I/O、网络 I/O 等

#### **→ 监控手段** ####

进程监控、语义监控、机器资源监控、数据波动

#### **→ 监控数据采集** ####

日志、埋点

#### **→ Dapper** ####

负载均衡

tomcat 负载均衡、Nginx 负载均衡

四层负载均衡、七层负载均衡

DNS

DNS 原理、DNS 的设计

CDN

数据一致性

***6***

**扩展篇**

云计算

IaaS、SaaS、PaaS、虚拟化技术、openstack、Serverlsess

搜索引擎

Solr、Lucene、Nutch、Elasticsearch

权限管理

Shiro

区块链

哈希算法、Merkle 树、公钥密码算法、共识算法、

Raft 协议、Paxos 算法与 Raft 算法、拜占庭问题与算法、消息认证码与数字签名

#### **→ 比特币** ####

挖矿、共识机制、闪电网络、侧链、热点问题、分叉

#### **→ 以太坊** ####

#### **→ 超级账本** ####

人工智能

数学基础、机器学习、人工神经网络、深度学习、应用场景。

#### **→ 常用框架** ####

TensorFlow、DeepLearning4J

loT

量子计算

AR & VR

其他语言

Groovy、Python、Go、NodeJs、Swift、Rust

***7***

**推荐书籍**

《深入理解 Java 虚拟机》

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**推****荐****阅****读**

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***4.***

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