Java学习之路

Posted 2020-11-18 alittlecomputer

Java是一个通用的编程语言，其实可以干很多事，怎么学Java就看怎么用了，但有一些一般的步骤：

熟悉一种文本编辑器，比如：Vim, Emacs, Notepad++, TextMate等。知道哪些是开源的，哪些是闭源的，哪些要收费。养成不用盗版软件的习惯。

 

安装JDK（建议用你的Linux发行版自带的软件包管理器安装openjdk，过程中可能需要读发行版特定的文档）

写一个Java的Helloworld程序，并用命令行工具javac编译，再用java命令运行这个程序。过程中熟悉源代码、字节码、虚拟机这些东西，以及Java的包（package）对.class文件所在的路径的影响。如果这两个命令行工具使用熟练了，可以开始选一个喜欢的集成开发环境，比如Eclipse。当然，养成不用盗版软件的习惯。熟悉一下如何建立“工程”，以及快捷键的使用。

学习Java的面向过程编程，包括基本数据结构、表达式、语句、控制流、函数调用。

学习Java的面向对象编程，包括类、引用类型和值类型的区别、成员、方法、访问控制、继承、多态、接口、接口实现。顺便学习一下面向对象的基本思想，即对象、消息、封装、继承、多态等，这些通用的内容不是Java特有的。这时候应该已经涉及了Java的垃圾回收。要留意即使有垃圾回收的情况下也会发生的内存泄露（如自己设计数组容器，元素是引用，逻辑上删除了元素，但并没有清成null）。注意垃圾回收只能回收内存中的对象，除了内存以外，其它资源不能依靠垃圾回收来关闭。比如，文件、管道、Socket、数据库连接等，垃圾回收是不会帮你关闭的。

学习Java的异常处理，但更重要的是学习什么时候用特殊返回值而不使用异常，什么时候应该抛出异常而不处理异常，知道什么是pokemon catch及其危害，了解为什么Java的checked exception是一个糟糕的特性。如果愿意，同时学习一下Java1.7的try-with-resource语句和AutoCloseable接口。

熟悉Java常用的数据结构，如基本的数组类型，以及泛型容器（java.util.*），尤其是java.util.List接口和java.util.ArrayList实现；以及java.util.Map接口和java.util.HashMap实现。（java1.5以前的没有泛型参数的就不用碰了）同时留意一下基本类型int, double等和装箱类型Integer和Double的区别，以及它们是如何自动转换的。

熟悉Java标准库里的各种工具，包括日期时间、字符串格式化、IO等。**知道文件要自己在finally子句中close()，或者用Java1.7的try-with-resource，不要妄想垃圾回收器会帮你关掉文件。

学习一下Java的命名习惯，以及JavaBeans的常规，知道为什么gettertter比直接操作成员变量好。按这种方式给Java的变量、方法命名。同时看看你的IDE能不能自动帮你生成getter和setter。

使用一个第三方的库（比如Apache Commons Lang通用工具库），让你的程序依赖于它的二进制jar包（而不是直接拷贝源代码），用命令行编译、运行（注意classpath等）；也熟悉一下如何用你的集成开发环境添加第三方依赖。感受一下手动管理依赖关系的麻烦。

学习Maven的使用，试着让Maven帮你解决依赖关系，再试着让Maven帮你创建一个Eclipse工程。再试试用Maven打包发布。
学习软件测试，以及JUnit的使用，以及怎么在IDE中使用JUnit。有空看一下coverage工具。

读读四人帮写的《设计模式》（这本书是用C++和Smalltalk语言为例子的，但仍然适合Java）。 

 

接下来就看具体要做哪方面的应用了，看需求。比如（下面的没有顺序）

 

调试和辅助工具

 

学习一下你的集成开发环境提供的调试工具，加一些断点试试。

 

试试用jconsole或者VisualVM监控另一个jvm的状态。

用profiling工具寻找程序中慢的地方。Eclipse有profiling工具。VisualVM也有这样的功能。（如果不介意使用闭源软件的话，也试试JProfiler和YourKit）

有的JVM允许在运行时更新代码。Eclipse可以和某些JVM集成。这样你可以频繁修改代码而不用频繁重启JVM。对于某些“重型”工程很有用。（如果不介意使用闭源软件的话，也试试jRebel）

 

多线程

 

学习Java的多线程编程以及lock、condition的用法（包括传统Java的synchronized语句以及新加的java.util.concurrent.*），学习一下如何让线程停下来，以及为什么要频繁确认isInterrupted()而不要用Thread.stop()。了解一下多核处理器、缓存、内存的关系，以及为什么多线程编程这么难。

 

如果还舒服，学习一下Runnable的用法，以及自带的Executer等基本多线程工具。

应该已经留意到java.util里面的很多容器不是线程安全的，但是java.util.Collections可以帮你创建一些安全的版本。另外关注一下java.util.concurrent里面有ConcurrentMap等容器可供使用。

如果有空的话，看看memory model（内存一致性模型）和无锁同步（见java memory model和java.util.concurrent.atomic）。

如果还有空，再了解一下除了“共享内存多线程编程”以外有没有别的模型（多进程multi-processing、消息传递message passing等）。

 

反射、元编程

 

学习Java的反射机制，以及Annotation的用法。

如果还舒服，试试java.lang.reflect.Proxy的用法。

如果仍然还舒服，玩一玩CGLib（一个第三方的库）。

 

网络编程

 

学习一下IP，TCP协议（计算机专业的应该学过，复习一下），学习Socket编程（注意垃圾回收器不会帮你关掉Socket）。

 

如果不是很关心HTTP，看看java.nio，学习单线程轮询式IO复用（Selector）。

如果有点不明白nio的意图的话，了解一下c10k问题。http://www.kegel.com/c10k.html

如果身体没有异样的话，大概了解一下操作系统（包括C语言）提供的select, poll, epoll, kqueue等接口。

如果身体仍然没有异样的话，试着用java.nio写一个文件服务器。

如果还有精力的话，上网扒一扒有没有其他的通信库，如netty等。

如果关心Web还有HTTP，就学习一下HTTP协议，以及用Java进行HTTP的客户端编程。

如果还舒服，学学HTML，写写HTML的静态网页（不需要Java）

如果还舒服，用Java写一个基于DOM、XPath或者CSS Selector的网页解析器（爬网页）。

如果还舒服，学学Java的Servlet接口（先别学jsp）进行Web服务器端编程。学学标准的Servlet容器怎么用，包括web.xml的用法以及listener、filter等概念。以及某个Servlet容器（如Jetty或者Tomcat）的具体用法。

如果仍然还舒服，试着学一种模板语言（如haml, velocity, freemarker，【还有其他更好的框架吗？我不知道】, String.format，如果真的想学JSP的话JSP倒是也行，但不推荐）。

如果仍然觉得舒服，学学Spring框架中的Web框架，或者Struts，看你的口味。

如果还舒服，看看Spring Bean Container以及里面各种乱七八糟的工具。

如果还舒服，或者有需求，了解一下什么是RESTful Web Service，复习一下HTTP，找找适合的Java工具。

你可能会觉得Jackson是一个解析JSON用的好用的东西。

 

数据库

 

学习一下关系数据库（计算机专业的应该学过，复习一下），包括SQL。选一个数据库管理系统熟悉一下（比如MariaDB，或者（如果你不讨厌Oracle的话）用被Oracle收购了的mysql。先脱离Java单独学学）。然后看它们的官方文档教你怎么用Java连接这种数据库。这中间会涉及到JDBC接口。同时一定要知道SQL注入安全漏洞，以及掌握如何用PreparedStatement防止注入！！。建议看 http://bobby-tables.com/

 

可能中间会涉及“事务”问题，让你不知不觉地开始去了解java transaction api(JTA)。

如果还舒服，学一学对象关系转换（如Hibernate）。也可以学学非关系数据库，以及如何用Java访问它们。

 

日志记录

 

学习一下slf4j和logback的用法。

 

如果有精力的话，大概了解一下世界上有多少种Java日志框架，以及slf4j是怎么桥接这些框架的。

 

构建(build)系统

 

学习一下Ant的用法。

 

如果还舒服的话，学习一下用Ivy从Maven的仓库里下载软件包，解决依赖关系。

 

版本控制

 

学习一种分布式版本控制器（如Git、Mercurial、Bzr、Darcs等，推荐Git）的基本用法，以及如何用它管理Java工程。希望你已经开始使用Maven了，并且知道为什么把IDE生成的工程文件（如eclipse的.project，.classpath和.metadata）放入版本控制器不好。然后了解一下如何在IDE中使用版本控制（Eclipse自带Git插件）。

 

如果感觉很舒服的话，为你们实验室搭建一个Linux+SSH+Git服务器，装个GitLab（一种Web界面）。

了解“集中式版本控制器”和“分布式版本控制器”的区别，并说服同事们不要再用SVN、CVS或者SourceSafe等老旧的“集中式版本控制器”了。

开设一个GitHub账户。如果你不喜欢Git，就用BitBucket等。

 

持续集成

 

自己（或者为你们实验室）搭建一个持续集成（Continuous Integration）服务器，如Jenkins，定期编译你的程序。建议同时使用Git等分布式版本控制器。

 

如果你做开源软件，试试GitHub和Travis。

 

零碎工具

 

淘一淘java.nio.files里面有什么好用的东东，然后再淘一淘Apache Commons Lang和Commons IO里有什么好用的工具。Commons Logging就不要再用了，用SLF4j和Logback。

 

XML

 

学学XML、DOM、XPath。XML这东西到处都可能用到。也可以用它写自己的配置文件。

 

如果觉得不舒服了，就学学JSON和YAML。

如果还是不舒服，就学学文本文件解析。

 

语法分析和编译器

 

学学Antlr或者别的Parser Generator的用法

 

如果觉得舒服，自己写一个计算器。

如果还觉得舒服，自己写一种Domain-Specific Language (DSL)。

 

高效容器

 

学学FastUtil或者Trove，如果你需要进行大量数值运算的话。

 

分布式计算

 

学学MapReduce的思想以及它的实现。

如果还舒服，学学Scala语言以及号称比MapReduce快得多的Apache Spark。

 

进程间通信

 

看看ActiveMQ、MINA和RMI。

 

其他语言（JVM）

 

学习另一门跑在JVM上的语言或者实现（如Groovy、Scala、Clojure、JRuby、Jython、javascript……）

 

如果还舒服，学一学Java Scripting API（注意不是JavaScript。给个链接：http://docs.oracle.com/javase/6/docs/technotes/guides/scripting/programmer_guide/ ），然后试着在自己的Java程序里嵌入脚本。

 

其他语言（非JVM）

 

学习另一门通用脚本语言（如Python、Ruby，其实perl也行，但不推荐），知道什么时候Java不是最好的选择。

 

Java语言和Java虚拟机

 

通读一遍（一目十行地读，不用细读）Java Language Specification，以及Java Virtual Machine Specification。

 

——了解以下解释器（interpreter）、编译器（compiler）、即时编译器（just-in-time compiler）和优化器（optimiser）的概念。

——如果对编译器的话题不感到畏惧，了解一下method JIT和tracing JIT的概念和区别。

内存管理

学学垃圾回收的几种基本算法，包括mark-sweep、mark-compact、semi-space、generational、mark-region等，各自的性能，以及为什么朴素的reference counting是不完整的。知道为什么finalizer性能很糟糕，而且标准并不要求finalizer在程序退出前一定会执行。

如果还舒服，了解一下如何设置Java虚拟机的堆大小限制（如HotSpot虚拟机的-Xmx选项等）。

了解一下Java里的WeakReference以及SoftReference和PhantomReference，以及它们什么时候有用，以及为什么它们实现起来有些困难。

如果有精力，了解一下Hotspot虚拟机的内存管理算法是什么样的。

动态装载

学学Java的动态装载（class loading）

如果还舒服的话，学学OSGI以及它的一种实现（如Felix或者Equinox）

如果仍然很舒服的话，学学写基于Eclipse平台的程序。不是Eclipse集成开发环境，只是利用他们的图形框架，写自己的应用程序。

如果还觉得舒服的话，写Eclipse集成开发环境的插件。

本地/外语接口

学习一下Java Native Interface（JNI），试着写一个Java和C语言混合编程的程序。

如果觉得不舒服了或者觉得欲仙欲死，就学一学Java Native Access（JNA），试一试不用任何胶水代码而从Java直接装载C库，直接调用C函数。

如果连JNA也懒得学，就学一学SWIG，自动生成绑定。

如果觉得舒服，就学一学Java Virtual Machine Tooling Interface（JVMTI），用C程序来监视JVM的状态。

密码学

学一学密码学，包括编码、密码分析、攻击、对称密钥、公钥系统、数字签名、哈希算法等，看看Java有没有实现。

如果觉得有点不舒服（你应该不会觉得舒服吧，除非你是学密码学的，要不然总会觉得自己写的程序有安全漏洞），就写一个“人品计算器”来放松一下，要求每次输入同一个姓名，得到的人品值是固定的，但又要让人无法用别人的人品值猜自己的人品值。

移动终端

学一学android开发。

如果有精力的话，看看Dalvik虚拟机是怎么回事。

建议买一个iPhone或者iPad，或许你再也不想用Android手机或者平板了。

历史

如果觉得有些无聊，就去挖一挖历史上比较火的可能和Java相关技术，比如：

Applet，想想它比起html5+css3+javascript的缺点在哪里。

AWT、Swing，想想为什么很少有人用Java写图形界面程序。你觉得Swing的程序看上去舒服吗？中国人和残疾人喜欢用Swing程序吗？

JNDI，想想它比起Spring Bean Container的缺点在哪里。

JSP，想想它比起MVC结构的缺点在哪里。

WSDL/SOAP，把它们和XML-RPC、RESTful Web Service比较一下。

XSLT，以及为什么它是图灵完备的。可是它真的比Java本身更好用吗？

Log4j、java.util.logging、Apache Commons Logging，各自有什么问题，以及Log4j的作者本人为什么又开发了SLF4j和Logback？

Java最早是为什么设计的？

Type erasure是怎么回事？为什么ArrayList<int>不行但ArrayList<Integer>就可以？挖一挖历史。

其实Java不算完全面向对象的语言。Java更偏实用性，很多控制流（if语句、while循环、for循环等）来自面向过程的语言；基本数据类型（int, char, double等）也不是对象。但另一些语言，比如SmallTalk，更偏向纯粹的面向对象的设计，包括基本的数据类型都是对象，if/while/for等也用对象和方法来实现。比如：

基本数据类型也是对象，可以接受消息（即方法），比如：

(a + b) sqrt

 

这里面，a+b其实是向a发送“+”消息，参数是b。sqrt也是一个消息，发给一个数。

if分支是这样做的：

 

|(x < y) ifTrue: [ 

       max := y. 

       i := j 

     ] ifFalse: [ 

       max := x. 

       i := k 

     ]

 

ifTrue:ifFalse: 是一个Boolean对象的一个方法，取两个参数，每个是一个“块”，分别在真和假的情况下执行。

还有while循环是这样做的：

 

|[i < 100] whileTrue: [ 

       sum := sum + i. 

       i := i + 1

     ]

whileTrue是“块”的一个方法，每次对块求值，如果是真，就反复执行第一个参数（也是“块”）。

 

所以，相对其他面向对象的语言，Java并不算很“面向对象”。所以需要补充一些对面向对象语言的了解。