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Java 工程师成神之路!

Java 工程师成神之路!原标题:Java 工程师成神之路!

导读:

主要版本更新时间备注v1.02015-08-01首次发布v1.12018-03-12增加新技术知识、完善知识体系v2.02019-02-19结构调整,更适合从入门到精通;进一步...

文章目录 [+]


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




基础篇


01 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

02 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、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

03 阅读源代码


  • String、Integer、Long、Enum、

  • BigDecimal、ThreadLocal、ClassLoader & URLClassLoader、

  • ArrayList & LinkedList、 

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

04 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


01 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

02 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)

03 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


01 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

02 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

03 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

04 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

05 应用服务器知识

→ JBoss

→ tomcat

→ jetty

→ Weblogic

06 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


01 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    

02 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

03 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

04 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

05 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

06 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

07 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。

08 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

09 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


01 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

02 微服务
  • SOA、康威定律

→ ServiceMesh

  • sidecar

→ Docker & Kubernets

→ Spring Boot

→ Spring Cloud

03 高并发

→ 分库分表

→ CDN 技术

→ 消息队列

  • ActiveMQ

04 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

05 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

06 DNS
  • DNS 原理、DNS 的设计

07 CDN
  • 数据一致性




扩展篇


01 云计算
  • IaaS、SaaS、PaaS、虚拟化技术、openstack、Serverlsess

02 搜索引擎
  • Solr、Lucene、Nutch、Elasticsearch

03 权限管理
  • Shiro

04 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

05 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

06 loT

07 量子计算

08 AR & VR

09 其他语言

  • Groovy、Python、Go、NodeJs、Swift、Rust



本文标题:Java 工程师成神之路!
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