Java开发的系统化知识概要

持续更新中...

 

知识系统化 有多重要？这关系到 一个人在某个领域的发展能否进入 高级、顶尖行列。

知识系统化 是需要付出努力的，持之以恒的努力。

首先，吸收知识（输入），其次，定期总结、整理，最后，输出知识&再优化。

第2、3步是最困难的，这也是拉开 普通人、研究者、专家、大师 的区别。如切如磋，如琢如磨。道阻且长。

 

Java开发的系统化知识 是怎样的呢？有那么多知识点、那么多源码，那么，其中哪些是构成的关键呢？

常用的20%的知识点就是其关键？非也。既然是系统化知识，肯定包含更多内容。来自博客园

本文介绍（整理）自己对 Java开发的系统化知识 的理解（基于Java 8），其中有些是自己用过的，有些是自己研究过的，还有一些当然只是听过的（水平有限）。

熟练掌握 Java开发的系统化知识（理论学习+实践），可以更有效地完成Java开发的学习。

系统化知识 就相当于 一个路线图，有了路线图，要达到某个地点（知识点）就有了目标了，有了目标，时间就会花的很有意义。

什么是意义？内心的喜悦。

 

目录

一、序章

二、Java开发的系统化知识

三、Java开发生态的知识点

参考文档

 

一、序章

Java创始：美国 Sun公司，詹姆斯·高斯林 （James Gosling，Java之父）

1996年1月，Sun公司发布了Java的第一个开发工具包（JDK 1.0），这是Java发展历程中的重要里程碑，标志着Java成为一种独立的开发工具。

2006年11月13日，Java技术的发明者Sun公司宣布，将Java技术作为免费软件对外发布。来自博客园

从2007年3月起，全世界所有的开发人员均可对Java源代码进行修改。

2009年，甲骨文公司（Oracle）宣布收购Sun。

2011年，甲骨文公司举行了全球性的活动，以庆祝Java7的推出，随后Java7正式发布。

2014年，甲骨文公司发布了Java8正式版。（2014年才出Java 8？）来自博客园

最新版本 Java 17（September 2021）。

 

官方文档：Java Language and Virtual Machine Specifications

官方文档分为两部分：Java编程语言规范、Java虚拟机规范

再加上JDK源码，以上全部构成了 Java开发的系统化知识 的根源。

 

二、Java开发的系统化知识

• JDK安装

Windows、Linux、容器（Docker）

• IDE安装

Eclipse（开源免费）、IntelliJ IDEA

• 命令

java、javac命令

jar命令

jps、jmap、jstat、jstack命令

• Java基础

基本类型、数组、基本运算、条件执行、循环、函数、栈

整数、小数的二进制表示

字符及字符串的编码

类、接口

java文件、class文件

• 关键字

package import 

static final

public private protected

class interface enum abstract

synchronized instanceof volitale 

native new

……更多……来自博客园

• 面向对象

封装、继承、多态

类、接口、抽象类、枚举、内部类（静态、成员、方法、匿名）

对象

方法重载、重写

• 异常

Throwable 类

java.lang.Exception 类

IOException 类和 RuntimeException 类

Error 类

非检查性异常、检查性异常

非运行时异常、运行时异常

try/catch/finally/throw/throws

• 常用基础类

Scanner、System、Runtime

包装器类

Math类

String、StringBuilder、StringBuffer

Date、SimpleDateFormat、Calendar

java.util.regex包：Pattern 类、Matcher 类、PatternSyntaxException，，正则表达式

File、InputStream/OutputStream、Reader/Writer

工具类：Objects、Arrays、Collections、Properties、Random、UUID

线程：Thread、Runnable、ThreadLocal<T>、TimeUnit、ThreadLocalRandom

线程池：ThreadPoolExecutor、ExecutorService接口、Executors工具类、ForkJoinPool

……还有很多……

• 泛型

泛型的本质是参数化类型

泛型方法、泛型类

有界的类型参数：extends、super

类型通配符：?，下限 super

<? extends T>和<? super T>来自博客园

• 容器

列表、队列、Map、Set、堆（优先级队列）

ArrayList, LinkedList, ArrayDeque

HashMap/Set, TreeMap/Set, LinkedHashMap/Set,  EnumMap/Set

PriorityQueue

排序二叉树、平衡的排序二叉树、红黑树

接口：Collection, List, Set, Queue, Deque, Map

抽象类：AbstractCollection等

Collections、Arrays工具类

迭代器：Iterator，Iterable

比较器：Comparator，Comparable

增删改查 + 遍历 + 排序

Vector, Stack, BitSet, Hashtable, Dictionary

• 线程及线程池

java.lang.Thread类、Runnable接口

线程状态、daemon线程（守护线程）

共享内存、竞态条件（race condition）、内存可见性

synchronized关键字、死锁问题、线程协作、wait/notify/notifyAll

接口Future、实现类FutureTask

Executor、ExecutorService，工厂方法类Executors

线程中断

线程：单独的执行流，自己的执行计数器，自己的栈，但共享内存

• 并发及并发容器

并发工具包、java.util.concurrent（JUC）

AtomicXXX：原子变量、sun.misc.Unsafe类、compareAndSet（CAS）、ABA问题

来自博客园

CAS是JUC的基础：高效、乐观、非阻塞式数据结构和算法

显式锁：Lock接口（ReentrantLock类）、ReadWriteLock接口（ReentrantReentrantLock实现类），LockSupport，抽象类AbstractQueuedSynchronizer（AQS）

显式条件：Condition

CopyOnWriteXXX：写时复制，CopyOnWriteArrayList，CopyOnWriteArraySet

ConcurrentXXX：ConcurrentHashMap类（ConcurrentMap接口、分段锁，弱一致性-弱一致性），ConcurrentSkipListMap/Set（跳表，可排序），并发队列（ConcurrentLinkedQueue/Deque，普通阻塞队列、PriorityBlockingQueue、DelayQueue、SynchronousQueue、LinkedTransferQueue）

异步任务执行服务：线程池，分离 任务的提交 和 任务的执行，Runnable VS Callable，Future等，CompletionService, CompletableFuture

同步和协作工具类：ReentrantReadWriteLock, Semaphore, CountDownLatch, CyclicBarrier, ThreadLocal, Exchanger, Phaser, StampedLock

• 注解

@interface

元注解：@Target @Retention @Documented @Inherited

JDK内置注解：@Overrice, @Deprecated, @SuppressWarnings, @SafeVarargs（Java 7+）, @FunctionalInterface（Java 8+）, @Repeatable（Java 8+）

框架和库的注解，比如，Spring中的注解

声明式编程风格

@Target-ElementType、@Retention-RetentionPolicy

• IO-文件

java.io包

背景{文件分类：文本文件、二进制文件，，文件系统-Windows、Linux，，绝对路径、相对路径，，内存映射文件}

File类，流，，InputStream、OutputStream，，FileInputStream、FileOutputStream，，装饰器设计模式——装饰类，基类：FilterInputStream、FilterOutputStream

{Buffered、Data、GZIP、ZIP、ByteArray} + {InputStream、OutputStream}，，PrintStream

基类：Reader、Writer，，{File、Buffered、CharArray、String} + {Reader、Writer}

转换类：InputStreamReader、OutputStreamWriter

RandomAccessFile类

二进制文件和字节流，，文本文件和字符流

标准流：System.in, System.out, System.err

缓冲！

注，java.nio包中还有一些文件相关操作。

• IO-网络编程

java.io包、java.net包

TCP、UDP，Socket编程，URL处理

TCP：Socket、ServerSocket，，socket——输入流&输出流、双向

InetAddress 类：互联网协议(IP)地址

UDP：DatagramSocket类、DatagramPacket类

同步vs异步、阻塞vs非阻塞

URL类、openConnection()、URLConnection抽象类及其子类、URLEncoder和URLDecoder

• NIO

java.nio包，，一种不同的看待IO的方式，它有 缓冲区和通道 的概念。来自博客园

Channels

java.nio.file包：Files类、Path和Paths类和PathMatcher接口、FileSystem和FileSystems类

FileChannel抽象类：MappedByteBuffer

网络编程：Selector、SelectionKey、SelectableChannel、SocketChannel、ServerSocketChannel、DatagramChannel

• 反射

动态获取类型信息，创建对象，访问/修改成员、调用方法

Class类：Object的getClass()方法，泛型类

Field类、Method类、Constructor类、Annotation、Type接口及其子接口

• 动态代理

VS 静态代理，AOP的基础

两种实现方式：Java SDK、第三方库（如cglib）

Java SDK动代：InvocationHandler, Proxy.newProxyInstance，只能为 接口 创建代理——面向接口

cglib动代：Enhancer类，setCallback，通过继承实现——重写父类的所有public非final方法

• 类加载机制

ClassLoader：负责将字节码文件加载到内存

使用场景：热部署、应用的模块化和相互隔离、从不同地方灵活加载 等

Class.forName方法

类路径 classpath

三个CL：Bootstrap、Extension、Application，，父子委派关系，双亲委派（一般模型）

Java 9，模块：删除了Extension CL，增加了平台类加载器（Platform CL）

• 函数式编程

Lambda表达式

函数式接口：预定义的函数式接口（java.util.function包）

方法引用

Stream接口：java.util.stream包、为容器、parallelStream()-并行流、of静态方法，，操作：Intermediate和Terminal，，NumericStream（Int、Double、Long），，Collector接口和Collectors工具类，，Spliterator接口和Spliterators抽象类

• JVM（Java Virtual Machine，Java虚拟机）

Java 8移除了 PermGen，用Metaspace取代（参考文档8）。来自博客园

本地方法栈、程序计数器、虚拟机栈，

堆{新生代Young{Eden、S0、S1}、老年代Old}，

元数据区{常量池、方法元信息、类元信息}，

CodeCache——JIT产物

JIT：Just In Time Compiler、服务器预热

HotSpot虚拟机、其它虚拟机

OpenJDK

License

• JVM调优

-Xms、-Xmx、-Xmn、-XX:MetaspaceSize、-XX:MaxMetaspaceSize

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError、-XX:HeapDumpPath=/home/hadoop/dump/

dump文件分析

full GC次数、Stop-The-World问题

jps、jstat、jmap、jstack等命令

 

三、Java开发生态的知识点

• Linux
• Maven
• Gradle
• Git
• Spring Framework/Boot/Cloud
• 微服务
• DDD（Domain Driven Design，领域驱动设计）
• MySQL
• 缓存-Redis
• 缓存-Memcached
• MQ-RabbitMQ
• MQ-Kafka
• MQ-RocketMQ
• MQ-Pulsar
• MongoDB
• 搜索-ElasticSearch
• 搜索-ClickHouse
• 大数据-Hadoop
• 大数据-Spark
• 大数据-Storm
• 大数据-Flink
• DevOps-Docker
• DevOps-Jenkins
• DevOps-Kubernetes（K8S）
•  

 

版本：

版本	完成时间
v1.0	211011 22:32
v1.0.1	211014 09:39

 

 

参考文档

1、书《Java编程的逻辑》by 马俊昌

2、菜鸟：Java 教程

3、Google's Guava：Guava工程包含了若干被Google的 Java项目广泛依赖

4、Java 注解（Annotation）

5、Jackson

6、JVM调优

7、书《深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践》by 周志明

8、Java内存区域（运行时数据区域）和内存模型（JMM）

9、JDK有哪些

10、