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Java的艺术-Java技术栈

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当学Java迷茫的时候,不妨看看,激励一下自己!

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
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 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
→ 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

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

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

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

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
→ 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

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

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

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》

转载自公众号:Hollis

-------------本文结束感谢阅读-------------