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JAVA架构师笔记

【JAVA工程师成神之路】

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为什么不支持多继承
    • 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/isSuccess)
  • 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
    • Class常量池
    • 运行时常量池
    • intern
    • String有没有长度限制?
  • Java中各种关键字

    • transient
    • instanceof
    • volatile
    • synchronized
    • final
    • static
    • const
  • 集合类

    • Collection和Collections区别
    • 常用集合类的使用
    • Set和List区别?
    • ArrayList和LinkedList和Vector的区别
    • ArrayList使用了transient关键字进行存储优化,而Vector没有,为什么?
    • 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
    • HashMap中hash方法的原理
    • 为什么HashMap的默认容量设置成16
    • 为什么HashMap的默认负载因子设置成0.75
    • 为什么建议设置HashMap的初始容量,设置多少合适
    • 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
    • fail-fast 和 fail-safe
    • 如何在遍历的同时删除ArrayList中的元素
    • 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
    • 为什么不建议在对外接口中使用枚举
  • 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

    • 反射
    • 反射有什么作用
    • Class类
    • 反射与工厂模式实现Spring IOC
    • 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
    • Apache-Commons-Collections的反序列化漏洞
    • fastjson的反序列化漏洞
  • 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
    • JMockit
    • 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

    • 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
    • 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?
    • 为什么日期格式化时必须有使用y表示年,而不能用Y?
  • 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
    • 语法糖介绍
  • JMS

    • 什么是Java消息服务
    • JMS消息传送模型
  • JMX

    • java.lang.management.*
    • javax.management.*
  • BigDecimal

    • 为什么0.1+0.2不等于0.3
    • 为什么不能使用BigDecimal的equals比较大小
  • 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
    • 线程的特点
    • 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
    • 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synchronized为什么还需要volatile
  • 线程相关方法

    • start & run
    • sleep 和 wait
    • notify & notifyAll
  • ThreadLocal

    • ThreadLocal 原理
    • ThreadLocal 底层的数据结构
  • 写代码来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
    • 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
    • 运行时常量池
    • 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

虚拟机性能监控与故障处理工具

  • jps
  • jstack
  • jmap
  • jstat
  • jconsole
  • jinfo
  • jhat
  • javap
  • btrace
  • TProfiler
  • jlink
  • Arthas

类加载机制

  • classLoader
  • 类加载过程是线程安全的吗?
  • 类加载过程
  • 如何判断JVM中类和其他类是不是同一个类
  • 双亲委派原则
  • 为什么需要双亲委派?
  • “父子加载器”之间的关系是继承吗?
  • 双亲委派是如何实现的?
  • 如何打破双亲委派
  • 如何自定义类加载器
  • 双亲委派被破坏的例子
  • 为什么JNDI,JDBC等需要破坏双亲委派?
  • 为什么Tomcat要破坏双亲委派
  • 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
  • Class常量池
  • 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(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)
  • 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

    • 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
  • 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

    • HTTP/2 存在哪些问题?
  • HTTP/3

  • 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
  • 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
    • Spring AOP不支持方法自调用的问题
    • 实现Spring的IOC
    • spring四种依赖注入方式
    • 为什么我不建议使用@Transactional声明事务
  • 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获取及分析工具

    • 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
    • 为什么kill -9 不能随便执行
    • rm一个被打开的文件会发生什么
  • 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
  • Redis

    • Redis多线程
  • 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

    • 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
    • 二叉树
    • 字典树
    • 平衡树
    • 排序树
    • B树
    • B+树
    • R树
    • 多路树
    • 红黑树
    • 大根堆
    • 小根堆
    • 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
  • 各种排序算法和时间复杂度

  • 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
  • 加密算法

    • MD5,SHA1、DES、AES、RSA、DSA
  • 彩虹表

  • DDOS攻击

    • DOS攻击
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