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基礎篇

01
面向對象

→ 什么是面向對象
面向對象、面向過程

面向對象的三大基本特征和五大基本原則

→ 平臺無關性
Java 如何實現的平臺無關

JVM 還支持哪些語言（Kotlin、Groovy、JRuby、Jython、Scala）

→ 值傳遞
值傳遞、引用傳遞

為什么說 Java 中只有值傳遞

→ 封裝、繼承、多態
什么是多態、方法重寫與重載

Java 的繼承與實現

構造函數與默認構造函數

類變量、成員變量和局部變量

成員變量和方法作用域

02
Java 基礎知識
→ 基本數據類型
8 種基本數據類型：整型、浮點型、布爾型、字符型

整型中 byte、short、int、long 的取值范圍

什么是浮點型？什么是單精度和雙精度？為什么不能用浮點型表示金額？

→ 自動拆裝箱
什么是包裝類型、什么是基本類型、什么是自動拆裝箱

Integer 的緩存機制

→ String
字符串的不可變性

JDK 6 和 JDK 7 中 substring 的原理及區別、

replaceFirst、replaceAll、replace 區別、

String 對“+”的重載、字符串拼接的幾種方式和區別

String.valueOf 和 Integer.toString 的區別、

switch 對 String 的支持

字符串池、常量池（運行時常量池、Class 常量池）、intern

→ 熟悉 Java 中各種關鍵字
transient、instanceof、final、static、volatile、synchronized、const 原理及用法

→ 集合類
常用集合類的使用、ArrayList 和 LinkedList 和 Vector 的區別 、SynchronizedList 和 Vector 的區別、HashMap、HashTable、ConcurrentHashMap 區別、

Set 和 List 區別？Set 如何保證元素不重復？

Java 8 中 stream 相關用法、apache 集合處理工具類的使用、不同版本的 JDK 中 HashMap 的實現的區別以及原因

Collection 和 Collections 區別

Arrays.asList 獲得的 List 使用時需要注意什么

Enumeration 和 Iterator 區別

fail-fast 和 fail-safe

CopyOnWriteArrayList、ConcurrentSkipListMap

→ 枚舉
枚舉的用法、枚舉的實現、枚舉與單例、Enum 類

Java 枚舉如何比較

switch 對枚舉的支持

枚舉的序列化如何實現

枚舉的線程安全性問題

→ IO
字符流、字節流、輸入流、輸出流、

同步、異步、阻塞、非阻塞、Linux 5 種 IO 模型

BIO、NIO 和 AIO 的區別、三種 IO 的用法與原理、netty

→ 反射
反射與工廠模式、反射有什么用

Class 類、java.lang.reflect.*

→ 動態代理
靜態代理、動態代理

動態代理和反射的關系

動態代理的幾種實現方式

AOP

→ 序列化
什么是序列化與反序列化、為什么序列化、序列化底層原理、序列化與單例模式、protobuf、為什么說序列化并不安全

→ 注解
元注解、自定義注解、Java 中常用注解使用、注解與反射的結合

Spring 常用注解

→ JMS
什么是 Java 消息服務、JMS 消息傳送模型

→ JMX
java.lang.management.、 javax.management.

→ 泛型
泛型與繼承、類型擦除、泛型中 KTVE? object 等的含義、泛型各種用法

限定通配符和非限定通配符、上下界限定符 extends 和 super

List 和原始類型 List 之間的區別?

List<?> 和 List 之間的區別是什么?

→ 單元測試
junit、mock、mockito、內存數據庫（h2）

→ 正則表達式
java.lang.util.regex.*

→ 常用的 Java 工具庫
commons.lang、commons.*…、 guava-libraries、 netty

→ API & SPI
API、API 和 SPI 的關系和區別

如何定義 SPI、SPI 的實現原理

→ 異常
異常類型、正確處理異常、自定義異常

Error 和 Exception

異常鏈、try-with-resources

finally 和 return 的執行順序

→ 時間處理
時區、冬令時和夏令時、時間戳、Java 中時間 API

格林威治時間、CET,UTC,GMT,CST 幾種常見時間的含義和關系

SimpleDateFormat 的線程安全性問題

Java 8 中的時間處理

如何在東八區的計算機上獲取美國時間

→ 編碼方式
Unicode、有了 Unicode 為啥還需要 UTF-8

GBK、GB2312、GB18030 之間的區別

UTF8、UTF16、UTF32 區別

URL 編解碼、Big Endian 和 Little Endian

如何解決亂碼問題

→ 語法糖
Java 中語法糖原理、解語法糖

語法糖：switch 支持 String 與枚舉、泛型、自動裝箱與拆箱、方法變長參數、枚舉、內部類、條件編譯、 斷言、數值字面量、for-each、try-with-resource、Lambda 表達式

03
閱讀源代碼

String、Integer、Long、Enum、

BigDecimal、ThreadLocal、ClassLoader & URLClassLoader、

ArrayList & LinkedList、

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

04
Java 并發編程
→ 并發與并行
什么是并發、什么是并行

并發與并行的區別

→ 什么是線程，與進程的區別
線程的實現、線程的狀態、優先級、線程調度、創建線程的多種方式、守護線程

線程與進程的區別

→ 線程池
自己設計線程池、submit() 和 execute()、線程池原理

為什么不允許使用 Executors 創建線程池

→ 線程安全
死鎖、死鎖如何排查、線程安全和內存模型的關系

→ 鎖
CAS、樂觀鎖與悲觀鎖、數據庫相關鎖機制、分布式鎖、偏向鎖、輕量級鎖、重量級鎖、monitor、

鎖優化、鎖消除、鎖粗化、自旋鎖、可重入鎖、阻塞鎖、死鎖

→ 死鎖
什么是死鎖

死鎖如何解決

→ synchronized
synchronized 是如何實現的？

synchronized 和 lock 之間關系、不使用 synchronized 如何實現一個線程安全的單例

synchronized 和原子性、可見性和有序性之間的關系

→ volatile
happens-before、內存屏障、編譯器指令重排和 CPU 指令重

volatile 的實現原理

volatile 和原子性、可見性和有序性之間的關系

有了 symchronized 為什么還需要 volatile

→ sleep 和 wait
→ wait 和 notify
→ notify 和 notifyAll
→ ThreadLocal
→ 寫一個死鎖的程序
→ 寫代碼來解決生產者消費者問題
→ 并方包
Thread、Runnable、Callable、ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock、Atomic*、Semaphore、CountDownLatch、ConcurrentHashMap、Executors

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底層篇

01
JVM
→ JVM 內存結構
class 文件格式、運行時數據區：堆、棧、方法區、直接內存、運行時常量池、

堆和棧區別

Java 中的對象一定在堆上分配嗎？

→ Java 內存模型
計算機內存模型、緩存一致性、MESI 協議

可見性、原子性、順序性、happens-before、

內存屏障、synchronized、volatile、final、鎖

→ 垃圾回收
GC 算法：標記清除、引用計數、復制、標記壓縮、分代回收、增量式回收

GC 參數、對象存活的判定、垃圾收集器（CMS、G1、ZGC、Epsilon）

→ JVM 參數及調優
-Xmx、-Xmn、-Xms、Xss、-XX:SurvivorRatio、

-XX:PermSize、-XX:MaxPermSize、-XX:MaxTenuringThreshold

→ Java 對象模型
oop-klass、對象頭

→ HotSpot
即時編譯器、編譯優化

→ 虛擬機性能監控與故障處理工具
jps, jstack, jmap, jstat, jconsole, jinfo, jhat, javap, btrace, TProfiler

Arthas

02
類加載機制

classLoader、類加載過程、雙親委派（破壞雙親委派）、模塊化（jboss modules、osgi、jigsaw）

03
編譯與反編譯

什么是編譯（前端編譯、后端編譯）、什么是反編譯

JIT、JIT 優化（逃逸分析、棧上分配、標量替換、鎖優化）

編譯工具：javac

反編譯工具：javap 、jad 、CRF

3

進階篇

01
Java 底層知識
→ 字節碼、class 文件格式
→ CPU 緩存，L1，L2，L3 和偽共享
→ 尾遞歸
→ 位運算
用位運算實現加、減、乘、除、取余

02
設計模式
設計模式的六大原則：

開閉原則（Open Close Principle）、里氏代換原則（Liskov Substitution Principle）、依賴倒轉原則（Dependence Inversion Principle）

接口隔離原則（Interface Segregation Principle）、迪米特法則（最少知道原則）（Demeter Principle）、合成復用原則（Composite Reuse Principle）

→ 了解 23 種設計模式

創建型模式：單例模式、抽象工廠模式、建造者模式、工廠模式、原型模式。

結構型模式：適配器模式、橋接模式、裝飾模式、組合模式、外觀模式、享元模式、代理模式。

行為型模式：模版方法模式、命令模式、迭代器模式、觀察者模式、中介者模式、備忘錄模式、解釋器模式（Interpreter 模式）、狀態模式、策略模式、職責鏈模式(責任鏈模式)、訪問者模式。

→ 會使用常用設計模式
單例的七種寫法：懶漢——線程不安全、懶漢——線程安全、餓漢、餓漢——變種、靜態內部類、枚舉、雙重校驗鎖

工廠模式、適配器模式、策略模式、模板方法模式、觀察者模式、外觀模式、代理模式等必會

→ 不用 synchronized 和 lock，實現線程安全的單例模式
→ 實現 AOP
→ 實現 IOC
→ nio 和 reactor 設計模式

03
網絡編程知識
→ tcp、udp、http、https 等常用協議

三次握手與四次關閉、流量控制和擁塞控制、OSI 七層模型、tcp 粘包與拆包

→ http/1.0 http/1.1 http/2 之前的區別
http 中 get 和 post 區別

常見的 web 請求返回的狀態碼

404、302、301、500分別代表什么

→ http/3
→ Java RMI，Socket，HttpClient
→ cookie 與 session
cookie 被禁用，如何實現 session

→ 用 Java 寫一個簡單的靜態文件的 HTTP 服務器
→ 了解 nginx 和 apache 服務器的特性并搭建一個對應的服務器
→ 用 Java 實現 FTP、SMTP 協議
→ 進程間通訊的方式
→ 什么是 CDN？如果實現？
→ DNS
什么是 DNS 、記錄類型: A 記錄、CNAME 記錄、AAAA 記錄等
域名解析、根域名服務器

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

反向代理服務器

04
框架知識
→ Servlet

生命周期

線程安全問題

filter 和 listener

web.xml 中常用配置及作用

→ Hibernate
什么是 OR Mapping

Hibernate 的懶加載
Hibernate 的緩存機制

Hibernate / Ibatis / MyBatis 之間的區別

→ Spring
Bean 的初始化
AOP 原理
實現 Spring 的IOC
Spring 四種依賴注入方式
→ Spring MVC
什么是 MVC

Spring mvc 與 Struts mvc 的區別

→ Spring Boot
Spring Boot 2.0、起步依賴、自動配置、

Spring Boot 的 starter 原理，自己實現一個 starter

→ Spring Security
→ Spring Cloud
服務發現與注冊：Eureka、Zookeeper、Consul

負載均衡：Feign、Spring Cloud Loadbalance

服務配置：Spring Cloud Config

服務限流與熔斷：Hystrix

服務鏈路追蹤：Dapper

服務網關、安全、消息

05
應用服務器知識
→ JBoss

→ tomcat
→ jetty
→ Weblogic

06
工具

→ git & svn

→ maven & gradle
→ Intellij IDEA
常用插件：Maven Helper 、FindBugs-IDEA、阿里巴巴代碼規約檢測、GsonFormat

Lombok plugin、.ignore、Mybatis plugin

4

高級篇

01
新技術

→ Java 8

lambda 表達式、Stream API、時間 API

→ Java 9
Jigsaw、Jshell、Reactive Streams

→ Java 10
局部變量類型推斷、G1 的并行 Full GC、ThreadLocal 握手機制

→ Java 11
ZGC、Epsilon、增強 var

→ Spring 5
響應式編程

→ Spring Boot 2.0
→ HTTP/2
→ HTTP/3

02
性能優化

使用單例、使用 Future 模式、使用線程池

選擇就緒、減少上下文切換、減少鎖粒度、數據壓縮、結果緩存

03
線上問題分析

→ dump 獲取

線程 Dump、內存 Dump、gc 情況

→ dump 分析
分析死鎖、分析內存泄露

→ dump 分析及獲取工具
jstack、jstat、jmap、jhat、Arthas

→ 自己編寫各種 outofmemory，stackoverflow 程序
HeapOutOfMemory、 Young OutOfMemory、

MethodArea OutOfMemory、ConstantPool OutOfMemory、

DirectMemory OutOfMemory、Stack OutOfMemory Stack OverFlow

→ Arthas
jvm 相關、class/classloader 相關、monitor/watch/trace 相關、

options、管道、后臺異步任務

文檔：https://alibaba.github.io/arthas/advanced-use.html

→ 常見問題解決思路
內存溢出、線程死鎖、類加載沖突

→ 使用工具嘗試解決以下問題，并寫下總結
當一個 Java 程序響應很慢時如何查找問題

當一個 Java 程序頻繁 FullGC 時如何解決問題

如何查看垃圾回收日志

當一個 Java 應用發生 OutOfMemory 時該如何解決

如何判斷是否出現死鎖

如何判斷是否存在內存泄露

使用 Arthas 快速排查 Spring Boot 應用404/401問題

使用 Arthas 排查線上應用日志打滿問題

利用 Arthas 排查 Spring Boot 應用 NoSuchMethodError

04
編譯原理知識

→ 編譯與反編譯

→ Java 代碼的編譯與反編譯
→ Java 的反編譯工具
javap 、jad 、CRF

→ 即時編譯器
→ 編譯過程
詞法分析，語法分析（LL 算法，遞歸下降算法，LR 算法）
語義分析，運行時環境，中間代碼，代碼生成，代碼優化

05
操作系統知識

→ Linux 的常用命令
→ 進程間通信
→ 進程同步
生產者消費者問題、哲學家就餐問題、讀者寫者問題

→ 緩沖區溢出
→ 分段和分頁
→ 虛擬內存與主存
→ 虛擬內存管理
→ 換頁算法

06
數據庫知識

→ MySQL 執行引擎

→ MySQL 執行計劃
如何查看執行計劃，如何根據執行計劃進行 SQL 優化

→ 索引
Hash 索引、B 樹索引（B+樹、和B樹、R樹）

普通索引、唯一索引

覆蓋索引、最左前綴原則、索引下推

→ SQL 優化
→ 數據庫事務和隔離級別
事務的隔離級別、事務能不能實現鎖的功能

→ 數據庫鎖
行鎖、表鎖、使用數據庫鎖實現樂觀鎖、

→ 連接
內連接，左連接，右連接

→ 數據庫主備搭建
→ binlog
→ redolog
→ 內存數據庫
h2

→ 分庫分表
→ 讀寫分離
→ 常用的 NoSql 數據庫
redis、memcached

→ 分別使用數據庫鎖、NoSql 實現分布式鎖
→ 性能調優
→ 數據庫連接池

07
數據結構與算法知識

→ 簡單的數據結構

棧、隊列、鏈表、數組、哈希表、

棧和隊列的相同和不同之處

棧通常采用的兩種存儲結構

→ 樹
二叉樹、字典樹、平衡樹、排序樹、

B 樹、B+ 樹、R 樹、多路樹、紅黑樹

→ 堆
大根堆、小根堆

→ 圖
有向圖、無向圖、拓撲

→ 排序算法
穩定的排序：冒泡排序、插入排序、雞尾酒排序、桶排序、計數排序、歸并排序、原地歸并排序、二叉排序樹排序、鴿巢排序、基數排序、侏儒排序、圖書館排序、塊排序

不穩定的排序：選擇排序、希爾排序、Clover 排序算法、梳排序、堆排序、平滑排序、快速排序、內省排序、耐心排序

各種排序算法和時間復雜度

→ 兩個棧實現隊列，和兩個隊列實現棧
→ 深度優先和廣度優先搜索
→ 全排列、貪心算法、KMP 算法、hash 算法
→ 海量數據處理
分治，hash 映射，堆排序，雙層桶劃分，Bloom Filter，bitmap，數據庫索引，mapreduce 等。

08
大數據知識

→ Zookeeper

基本概念、常見用法

→ Solr，Lucene，ElasticSearch
在 linux 上部署 solr，solrcloud，新增、刪除、查詢索引

→ Storm，流式計算，了解 Spark，S4
在 linux 上部署 storm，用 zookeeper 做協調，運行 storm hello world，local 和 remote 模式運行調試 storm topology。

→ Hadoop，離線計算
HDFS、MapReduce

→ 分布式日志收集 flume，kafka，logstash
→ 數據挖掘，mahout

09
網絡安全知識

→ XSS

XSS 的防御

→ CSRF
→ 注入攻擊
SQL 注入、XML 注入、CRLF 注入

→ 文件上傳漏洞
→ 加密與解密
對稱加密、非對稱加密、哈希算法、加鹽哈希算法

MD5，SHA1、DES、AES、RSA、DSA

彩虹表

→ DDOS攻擊
DOS 攻擊、DDOS 攻擊

memcached 為什么可以導致 DDos 攻擊、什么是反射型 DDoS

如何通過 Hash 碰撞進行 DOS 攻擊

→ SSL、TLS，HTTPS
→ 用 openssl 簽一個證書部署到 apache 或 nginx

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架構篇

01
分布式

數據一致性、服務治理、服務降級

→ 分布式事務
2PC、3PC、CAP、BASE、 可靠消息最終一致性、最大努力通知、TCC

→ Dubbo
服務注冊、服務發現，服務治理

http://dubbo.apache.org/zh-cn/

→ 分布式數據庫
怎樣打造一個分布式數據庫、什么時候需要分布式數據庫、

mycat、otter、HBase

→ 分布式文件系統
mfs、fastdfs

→ 分布式緩存
緩存一致性、緩存命中率、緩存冗余

→ 限流降級
Hystrix、Sentinal

→ 算法
共識算法、Raft 協議、Paxos 算法與 Raft 算法、

拜占庭問題與算法、2PC、3PC

02
微服務

SOA、康威定律

→ ServiceMesh
sidecar

→ Docker & Kubernets
→ Spring Boot
→ Spring Cloud

03
高并發

→ 分庫分表

→ CDN 技術
→ 消息隊列
ActiveMQ

04
監控

→ 監控什么

CPU、內存、磁盤 I/O、網絡 I/O 等

→ 監控手段
進程監控、語義監控、機器資源監控、數據波動

→ 監控數據采集
日志、埋點

→ Dapper

05
負載均衡

tomcat 負載均衡、Nginx 負載均衡

四層負載均衡、七層負載均衡

06
DNS

DNS 原理、DNS 的設計

07
CDN
數據一致性

6

擴展篇

01
云計算

IaaS、SaaS、PaaS、虛擬化技術、openstack、Serverlsess

02
搜索引擎

Solr、Lucene、Nutch、Elasticsearch

03
權限管理
Shiro

04
區塊鏈

哈希算法、Merkle 樹、公鑰密碼算法、共識算法、

Raft 協議、Paxos 算法與 Raft 算法、拜占庭問題與算法、消息認證碼與數字簽名

→ 比特幣
挖礦、共識機制、閃電網絡、側鏈、熱點問題、分叉

→ 以太坊
→ 超級賬本

05
人工智能

數學基礎、機器學習、人工神經網絡、深度學習、應用場景。

→ 常用框架
TensorFlow、DeepLearning4J

06
loT

07
量子計算

08
AR & VR

09
其他語言

Groovy、Python、Go、NodeJs、Swift、Rust

7

推薦書籍

《深入理解 Java 虛擬機》
《Effective Java》
《深入分析 Java Web 技術內幕》
《大型網站技術架構》
《代碼整潔之道》
《架構整潔之道》
《Head First 設計模式》
《maven 實戰》
《區塊鏈原理、設計與應用》
《Java 并發編程實戰》
《鳥哥的 Linux 私房菜》
《從Paxos 到 Zookeeper》
《架構即未來》

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Java工程师修炼之路的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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