Java工程师成神之路(2019正式版) - 好文

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主要版本更新时间备注
v1.0 2015-08-01 首次发布
v1.1 2018-03-12 增加新技术知识、完善知识体系
v2.0 2019-02-19 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；
<>一、基础篇

<>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

7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、volatile、synchronized、final、static、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

<>Java反射与javassist

反射与工厂模式、反射有什么作用

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K T V E ？ 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和原始类型List之间的区别?

List<?>和List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

<>线程

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

死锁的原因

死锁的解决办法

<>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

<>并发包

<>阅读源代码，并学会使用

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

<>二、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

<>三、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之间的区别

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的缓存机制

Hibernate的懒加载

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

<>四、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
<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

<>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

h2

<>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

<>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。

<>两个栈实现队列，和两个队列实现栈

<>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

<>五、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/ <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

<>六、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

<>IoT

<>量子计算

<>AR & VR

<>其他语言

Groovy、Python、Go、NodeJs、Swift、Rust

<>六、推荐书籍

《深入理解Java虚拟机》
《Effective Java》
《深入分析Java Web技术内幕》
《大型网站技术架构》
《代码整洁之道》
《架构整洁之道》
《Head First设计模式》
《maven实战》
《区块链原理、设计与应用》
《Java并发编程实战》
《鸟哥的Linux私房菜》
《从Paxos到Zookeeper》
《架构即未来》

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