Java工程师成神之路 | 2020正式版

Posted 2020-12-20

Java工程师成神之路 | 2020正式版

△Hollis, 一个对Coding有着独特追求的人△

这是Hollis的第 262 篇原创分享
作者 l Hollis
来源 l Hollis（ID：hollischuang）

主要版本 更新时间 更新内容
v3.0 2020-04-13 知识体系完善，在v2.0的基础上，新增20%左右的知识点；
调整部分知识的顺序及结构，方便阅读和理解；
通过GitHub Page搭建，便于阅读
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；
v1.1 2018-03-12 增加新技术知识、完善知识体系
v1.0 2015-08-01 首次发布；

基础篇

面向对象

什么是面向对象

面向对象与面向过程

面向对象的三大基本特征

面向对象的五大基本原则

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

Java的继承与组合

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

平台无关性

Java如何实现的平台无关性的

JVM还支持哪些语言

值传递

值传递、引用传递

为什么说Java中只有值传递

Java基础知识

基本数据类型

8种基本数据类型

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

自动拆装箱

Integer的缓存机制

如何正确定义接口的返回值(boolean/Boolean)类型及命名(success/Success)

String

字符串的不可变性

String的长度限制

JDK 6和JDK 7中substring的原理及区别

replaceFirst、replaceAll、replace区别

String、StringBuilder和StingBuffer之间的区别与联系

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

Java中各种关键字

transient

instanceof

volatile

synchronized

final

static

const

集合类

Collection和Collections的区别

常用集合类的使用

Set和List区别

ArrayList和LinkedList和Vector的区别

SynchronizedList和Vector的区别

Set如何保证元素不重复

HashMap、HashTable、ConcurrentHashMap区别

Java 8中Map相关的红黑树的引用背景、原理等

HashMap的容量、扩容、hash等原理

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

Arrays.asList获得的List使用时需要注意什么

Collection如何迭代

Enumeration和Iterator区别

如何在遍历的同时删除ArrayList中的元素

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

字节流和字符流之间的相互转换

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

什么是反射

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

Java如何实现序列化与反序列化

Serializable 和 Externalizable 有何不同

为什么需要序列化

serialVersionUID

为什么serialVersionUID不能随便改

transient

序列化底层原理

序列化如何破坏单例模式

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

如何自定义一个注解？

Spring常用注解

泛型

什么是泛型

类型擦除

泛型带来的问题

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

junit和Spring的结合

mock

mockito

内存数据库（h2）

正则表达式

java.lang.util.regex.*

常用的Java工具库

apache-commons

google-guava

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

Error和Exception

异常类型

异常相关关键字

正确处理异常

自定义异常

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(Java 8)

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

yyyy和YYYY有什么区别？

编码方式

什么是ASCII？

Unicode

有了Unicode为啥还需要UTF-8

UTF8、UTF16、UTF32区别

有了UTF8为什么还需要GBK？

GBK、GB2312、GB18030之间的区别

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

常见语法糖原理：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、本地变量类型推断、record

JMS

什么是Java消息服务

JMS消息传送模型

JMX

java.lang.management.*

javax.management.*

Java 8

lambda表达式

Stream API

时间API

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
线程与进程的区别

线程的实现

线程的状态

线程优先级

线程调度

多线程如何Debug

守护线程

创建线程的多种方式

继承Thread类创建线程

实现Runnable接口创建线程

通过Callable和FutureTask创建线程

通过线程池创建线程

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

什么是线程安全

多级缓存和一致性问题

CPU时间片和原子性问题

指令重排和有序性问题

线程安全和内存模型的关系

happens-before

as-if-serial

锁

可重入锁

阻塞锁

乐观锁与悲观锁

数据库相关锁机制

分布式锁

无锁

CAS

CAS的ABA问题

锁优化

偏向锁

轻量级锁

重量级锁

锁消除

锁粗化

自旋锁

死锁

什么是死锁

死锁的原因

如何避免死锁

写一个死锁的程序

死锁问题如何排查

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

synchronized和可见性

synchronized和有序性

volatile

编译器指令重排和CPU指令重排

volatile的实现原理

内存屏障

volatile和原子性

volatile和可见性

volatile和有序性

有了symchronized为什么还需要volatile

线程相关方法

start & run

sleep & wait

notify & notifyAll

ThreadLocal

ThreadLocal 原理

ThreadLocal 底层的数据结构

写代码解决生产者消费者问题

并发包

同步容器与并发容器

Thread

Runnable

Callable

ReentrantLock

ReentrantReadWriteLock

Atomic*

Semaphore

CountDownLatch

ConcurrentHashMap

Executors

底层篇

JVM

JVM内存结构

运行时数据区域

运行时数据区哪些是线程独享

堆和栈区别

方法区在不同版本JDK中的位置

堆外内存

TLAB

Java中的对象一定在堆上分配吗？

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

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

as-if-serial

内存屏障

synchronized

volatile

final

锁

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

类加载过程是线程安全的吗？

类加载过程

双亲委派（破坏双亲委派）

模块化（jboss modules、osgi、jigsaw）

打包工具

jar、jlink、jpackage

编译与反编译

什么是编译

什么是反编译

编译工具：javac

反编译工具：javap 、jad 、CRF

JIT

JIT优化（逃逸分析、栈上分配、标量替换、锁优化）

进阶篇

Java底层知识

字节码

class文件格式

CAFEBABE

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

里氏代换原则

依赖倒转原则

接口隔离原则

迪米特法则（最少知道原则）

合成复用原则

创建型设计模式

单例模式

抽象工厂模式

建造者模式

工厂模式

原型模式

结构型设计模式

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

行为型设计模式

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

状态模式

策略模式

责任链模式

访问者模式

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

为什么推荐使用枚举实现单例？

三种工厂模式的区别及联系

简单工厂、工厂方法、模板工厂

会使用常用设计模式

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

不用synchronized和lock，实现线程安全的单例模式

nio和reactor设计模式

Spring中用到了哪些设计模式

网络编程知识

常用协议

tcp、udp、http、https

用Java实现FTP、SMTP协议

OSI七层模型

每一层的主要协议

TCP、UDP

三次握手与四次关闭

流量控制和拥塞控制

tcp粘包与拆包

TCP/IP

IPV4

IPV6

HTTP

http/1.0 http/1.1 http/2之间的区别

http和https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

用Java写一个简单的静态文件的HTTP服务器

http/2

Java RMI，Socket，HttpClient

cookie 与 session

cookie被禁用，如何实现session

了解nginx和apache服务器的特性并搭建一个对应的服务器

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

代理

反向代理

正向代理

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

MyBatis

Mybatis缓存机制

#{}和${}的区别

mapper中传递多个参数

Mybatis动态sql

Mybatis的延迟加载

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

为什么Spring Boot可以通过main启动web项目

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

git技巧

分支合并

冲突解决

提交回滚

maven技巧

依赖树

依赖仲裁

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

高级篇

新技术

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

Java 12

Switch 表达式

Java 13

Text Blocks

Dynamic CDS Archives

Java 14

Java打包工具

更有价值的NullPointerException

record类型

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

Stream并行流

GC调优

JVM内存分配调优

SQL调优

线上问题分析

dump

线程Dump

内存Dump

gc情况

dump分析

dump分析及获取工具

jstack

jstat

jmap

jhat

Arthas

dump分析死锁

dump分析内存泄露

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

常见问题解决思路

内存溢出

线程死锁

类加载冲突

load飙高

CPU利用率飙高

慢SQL

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

编译器优化

操作系统知识

Linux的常用命令

find、grep、ps、cp、move、tar、head、tail、netstat、lsof、tree、wget、curl、ping、ssh、echo、free、top

进程间通信

服务器性能指标

load

CPU利用率

内存使用情况

qps

rt

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

普通索引&唯一索引

聚集索引&非聚集索引

覆盖索引

最左前缀原则

索引下推

索引失效

回表

SQL优化

数据库事务和隔离级别

事务的ACID

事务的隔离级别与读现象

事务能不能实现锁的功能

编码方式

utf8

utf8mb4

为什么不要在数据库中使用utf8编码

行数统计

count(1)、count(*)、count(字段)的区别

为什么建议使用count(*)

数据库锁

共享锁、排它锁

行锁、表锁

乐观锁、悲观锁

使用数据库锁实现乐观锁

Gap Lock、Next-Key Lock

连接

内连接

左连接

右连接

数据库主备搭建

log

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

两个栈实现队列，和两个队列实现栈

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

稳定的排序算法

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

不稳定的排序算法

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

时间复杂度&空间复杂度

如何计算时间复杂度和空间复杂度

常用排序算法的时间复杂度

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

大数据知识

搜索

Solr

Lucene

ElasticSearch

流式计算

Storm

Spark

Flink

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***

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

加密算法

MD5

SHA1

DES

AES

RSA

DSA

彩虹表

DDOS***

DOS***

DDOS***

memcached为什么可以导致DDos***

什么是反射型DDoS

如何通过Hash碰撞进行DOS***

SSL、TLS，HTTPS

脱库、洗库、撞库

架构篇

分布式

分布式与集群

数据一致性

服务治理

服务降级

分布式理论

2PC

3PC

CAP

BASE

分布式协调 Zookeeper

基本概念

常见用法

ZAB算法

脑裂

分布式事务

本地事务&分布式事务

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

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

熔断器模式

Hystrix

Sentinal

resilience4j

分布式算法

拜占庭问题与算法

2PC

3PC

共识算法

Paxos 算法与 Raft 算法

ZAB算法

领域驱动设计

实体、值对象

聚合、聚合根

限界上下文

DDD如何分层

充血模型和贫血模型

DDD和微服务有什么关系

微服务

SOA

康威定律

ServiceMesh

sidecar

Docker & Kubernets

Spring Boot

Spring Cloud

高并发

分库分表

横向拆分与水平拆分

分库分表后的分布式事务问题

CDN技术

消息队列

RabbitMQ、RocketMQ、ActiveMQ、Kafka

各个消息队列的对比

高可用

双机架构

主备复制

主从复制

主主复制

异地多活

高性能

高性能数据库

读写分离

分库分表

高性能缓存

缓存穿透

缓存雪崩

缓存热点

负载均衡

PPC、TPC

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

负载均衡分类

二层负载均衡

三层负载均衡

四层负载均衡

七层负载均衡

负载均衡工具

LVS

Nginx

HAProxy

负载均衡算法

静态负载均衡算法：轮询，比率，优先权

动态负载均衡算法: 最少连接数,最快响应速度，观察方法，预测法，动态性能分配，动态服务器补充，服务质量，服务类型，规则模式。

DNS

DNS原理

DNS的设计

CDN

数据一致性

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

Kotlin

Python

Go

NodeJs

Swift

Rust

以上，就是Java工程师成神之路2020版的全部内容了，目前已经开始针对这里面的内容进行分章节讲解，在GitHub中同步更新中，并且提供了免费的在线阅读地址。

同时，如果您对其中的内容有兴趣，想参与一起编写，欢迎通过Issue或者PR的形式一起共建。

关注公众号：Hollis，后台回复"成神之路"即可获取GitHub链接及在线阅读地址。

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本文由“壹伴编辑器”提供技术支
关于作者：Hollis（ID：hollischuang），一个对Coding有着独特追求的人，现任阿里巴巴技术专家，个人技术博主，技术文章全网阅读量数千万，《程序员的三门课》联合作者。

直面Java第305期：TLAB带来的问题？
深入并发第013期：拓展synchronized——锁优化

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