Java工程师成神之路

作者：HollisChuang
原文地址：http://www.hollischuang.com/archives/489

今天分享的这篇文章，作者从基础、进阶、高级、扩展四个方面，为大家分享了如何成为优秀的Java工程师所具备的知识。来看看，你目前处在那一个阶段呢？

一、基础篇

1.1 JVM

1.1.1. Java内存模型，Java内存管理，Java堆和栈，垃圾回收

• http://www.jcp.org/en/jsr/detail?id=133

• http://ifeve.com/jmm-faq/

1.1.2. 了解JVM各种参数及调优

1.1.3. 学习使用Java工具

• jps, jstack, jmap, jconsole, jinfo, jhat, javap, …

• http://kenai.com/projects/btrace
• http://www.crashub.org/
• https://github.com/taobao/TProfiler
• https://github.com/CSUG/HouseMD
• http://wiki.cyclopsgroup.org/jmxterm
• https://github.com/jlusdy/TBJMap

1.1.4. 学习Java诊断工具

• http://www.eclipse.org/mat/

• http://visualvm.java.net/oqlhelp.html

1.1.5. 自己编写各种outofmemory，stackoverflow程序

HeapOutOfMemory
Young OutOfMemory
MethodArea OutOfMemory
ConstantPool OutOfMemory
DirectMemory OutOfMemory
Stack OutOfMemory Stack OverFlow

1.1.6. 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，年轻代、年老代、永久代解决办法不同，导致原因也不同。

1.1.7. 参考资料

• http://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se7/html/

• http://www.cs.umd.edu/~pugh/java/memoryModel/
• http://gee.cs.oswego.edu/dl/jmm/cookbook.html

1.2. Java基础知识

1.2.1. 阅读源代码

java.lang.String java.lang.Integer java.lang.Long java.lang.Enum java.math.BigDecimal
java.lang.ThreadLocal java.lang.ClassLoader & java.net.URLClassLoader
java.util.ArrayList & java.util.LinkedList
java.util.HashMap & java.util.LinkedHashMap & java.util.TreeMap
java.util.HashSet & java.util.LinkedHashSet & java.util.TreeSet

1.2.2. 熟悉Java中各种变量类型

1.2.3. 熟悉Java String的使用，熟悉String的各种函数

1.2.4. 熟悉Java中各种关键字

1.2.5. 学会使用List，Map，Stack，Queue，Set

上述数据结构的遍历；上述数据结构的使用场景；Java实现对Array/List排序java.uti.Arrays.sort() java.util.Collections.sort(). Java实现对List去重； Java实现对List去重，并且需要保留数据原始的出现顺序；Java实现最近最少使用cache，用LinkedHashMap.

1.2.6. Java IO & Java NIO，并学会使用

java.io.* java.nio.* nio和reactor设计模式，文件编码，字符集

1.2.7. Java反射与javassist

反射与工厂模式：java.lang.reflect.*

1.2.8. Java序列化

java.io. Serializable什么是序列化，为什么序列化，序列化与单例模式， google序列化，protobuf

1.2.9. 虚引用，弱引用，软引用

java.lang.ref.* 实验这些引用的回收

1.2.10. 熟悉Java系统属性

java.util.Properties

1.2.11. 熟悉Annotation用法

java.lang.annotation.*

1.2.12. JMS

javax.jms.*

1.2.13. JMX

java.lang.management.* javax.management.*

1.2.14. 泛型和继承，泛型和擦除

1.2.15. 自动拆箱装箱与字节码

1.2.16. 实现Callback

1.2.17. java.lang.Void类使用

1.2.18. Java Agent，premain函数

java.lang.instrument

1.2.19. 单元测试

• Junit，http://junit.org/

• Jmockit，https://code.google.com/p/jmockit/
• djUnit，http://works.dgic.co.jp/djunit/

1.2.20. Java实现通过正则表达式提取一段文本中的电子邮件，并将@替换为#输出

java.lang.util.regex.*

1.2.21. 学习使用常用的Java工具库

commons.lang, commons.*... guava-libraries netty

1.2.22. 什么是API & SPI

• http://en.wikipedia.org/wiki/Application_programming_interface

• http://en.wikipedia.org/wiki/Service_provider_interface

1.2.23. 参考资料

• JDK src.zip 源代码

• http://openjdk.java.net/
• http://commons.apache.org/
• https://code.google.com/p/guava-libraries/
• http://netty.io/
• http://stackoverflow.com/questions/2954372/difference-between-spi-and-api
• http://stackoverflow.com/questions/11404230/how-to-implement-the-api-spi-pattern-in-java

1.3. Java并发编程

1.3.1. 阅读源代码，并学会使用

java.lang.Thread
java.lang.Runnable
java.util.concurrent.Callable
java.util.concurrent.locks.ReentrantLock
java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock
java.util.concurrent.atomic.Atomic*
java.util.concurrent.Semaphore
java.util.concurrent.CountDownLatch
java.util.concurrent.CyclicBarrier
java.util.concurrent.ConcurrentHashMap
java.util.concurrent.Executors

1.3.2. 学习使用线程池，自己设计线程池需要注意什么

1.3.3. 锁

什么是锁；锁的种类有哪些；每种锁有什么特点；适用场景是什么；在并发编程中锁的意义是什么。

1.3.4. synchronized的作用是什么，synchronized和lock

1.3.5. sleep和wait

1.3.6. wait和notify

1.3.7. 写一个死锁的程序

1.3.8. 什么是守护线程，守护线程和非守护线程的区别以及用法

1.3.9. volatile关键字的理解

C++ volatile关键字和Java volatile关键字；happens-before语义 ；编译器指令重排和CPU指令重排

• http://en.wikipedia.org/wiki/Memory_ordering

• http://en.wikipedia.org/wiki/Volatile_variable
• http://preshing.com/20130702/the-happens-before-relation/

1.3.10. 以下代码是不是线程安全？为什么？如果为count加上volatile修饰是否能够做到线程安全？你觉得该怎么做是线程安全的？

public class Sample {
  private static int count = 0;
  public static void increment() {
    count++;
  }
}

1.3.11. 解释一下下面两段代码的差别

// 代码1
public class Sample {
  private static int count = 0;
  synchronized public static void increment() {
    count++;
  }
}

// 代码2
public class Sample {
  private static AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
  public static void increment() {
    count.getAndIncrement();
  }
}

1.3.12. 参考资料

• http://book.douban.com/subject/10484692/

• http://www.intel.com/content/www/us/en/processors/architectures-software-developer-manuals.html

二、 进阶篇

2.1. Java底层知识

2.1.1. 学习了解字节码、class文件格式

• http://en.wikipedia.org/wiki/Java_class_file

• http://en.wikipedia.org/wiki/Java_bytecode
• http://en.wikipedia.org/wiki/Java_bytecode_instruction_listings
• http://www.csg.ci.i.u-tokyo.ac.jp/~chiba/javassist/
• http://asm.ow2.org/

2.1.2. 写一个程序要求实现javap的功能（手工完成，不借助ASM等工具）

如Java源代码：

public static void main(String[] args) {
    int i = 0;
    i += 1;
    i *= 1;
    System.out.println(i);
  }

编译后读取class文件输出以下代码：

public static void main(java.lang.String[]);
  Code:
   Stack=2, Locals=2, Args_size=1
   0:   iconst_0
   1:   istore_1
   2:   iinc    1, 1
   5:   iload_1
   6:   iconst_1
   7:   imul
   8:   istore_1
   9:   getstatic       #2; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   12:  iload_1
   13:  invokevirtual   #3; //Method java/io/PrintStream.println:(I)V
   16:  return
  LineNumberTable: 
   line 4: 0
   line 5: 2
   line 6: 5
   line 7: 9
   line 8: 16

2.1.3. CPU缓存，L1，L2，L3和伪共享

• http://duartes.org/gustavo/blog/post/intel-cpu-caches/

• http://mechanical-sympathy.blogspot.com/2011/07/false-sharing.html

2.1.4. 什么是尾递归

2.1.5. 熟悉位运算

用位运算实现加、减、乘、除、取余

2.1.6. 参考资料

• http://book.douban.com/subject/1138768/

• http://book.douban.com/subject/6522893/
• http://en.wikipedia.org/wiki/Java_class_file
• http://en.wikipedia.org/wiki/Java_bytecode
• http://en.wikipedia.org/wiki/Java_bytecode_instruction_listings

2.2. 设计模式

2.2.1. 实现AOP

• CGLIB和InvocationHandler的区别： http://cglib.sourceforge.net/

• 动态代理模式： Javassist实现AOP
• ASM实现AOP：http://asm.ow2.org/

2.2.2. 使用模板方法设计模式和策略设计模式实现IOC

2.2.3. 不用synchronized和lock，实现线程安全的单例模式

2.2.4. nio和reactor设计模式

2.2.5. 参考资料

• http://asm.ow2.org/

• http://cglib.sourceforge.net/
• http://www.javassist.org/

2.3. 网络编程知识

2.3.1. Java RMI，Socket，HttpClient

2.3.2. 用Java写一个简单的静态文件的HTTP服务器

实现客户端缓存功能，支持返回304；实现可并发下载一个文件；使用线程池处理客户端请求；使用nio处理客户端请求；支持简单的rewrite规则；上述功能在实现的时候需要满足“开闭原则”。

2.3.3. 了解nginx和apache服务器的特性并搭建一个对应的服务器

• http://nginx.org/

• http://httpd.apache.org/

2.3.4. 用Java实现FTP、SMTP协议

2.3.5. 什么是CDN？如果实现？DNS起到什么作用？

搭建一个DNS服务器 搭建一个 Squid 或 Apache Traffic Server 服务器

• http://www.squid-cache.org/ http://trafficserver.apache.org/
• http://en.wikipedia.org/wiki/Domain_Name_System

2.3.6. 参考资料

• http://www.ietf.org/rfc/rfc2616.txt

• http://tools.ietf.org/rfc/rfc5321.txt
• http://en.wikipedia.org/wiki/Open/closed_principle

2.4. 框架知识

spring，spring mvc；阅读主要源码 ibatis；用spring和ibatis搭建java server

2.5. 应用服务器知识

• 熟悉使用jboss，https://www.jboss.org/overview/

• 熟悉使用tomcat，http://tomcat.apache.org/
• 熟悉使用jetty，http://www.eclipse.org/jetty/

三、 高级篇

3.1. 编译原理知识

3.1.1. 用Java实现以下表达式解析并返回结果（语法和Oracle中的select sysdate-1 from dual类似）

sysdate
sysdate - 1
sysdate - 1/24
sysdate - 1/(12*2)

3.1.2. 实现对一个List通过DSL筛选

QList> mapList = new QList>;
mapList.add({"name": "hatter test"});
mapList.add({"id": -1,"name": "hatter test"});
mapList.add({"id": 0, "name": "hatter test"});
mapList.add({"id": 1, "name": "test test"});
mapList.add({"id": 2, "name": "hatter test"});
mapList.add({"id": 3, "name": "test hatter"});
mapList.query("id is not null and id > 0 and name like '%hatter%'");

要求返回列表中匹配的对象，即最后两个对象；

3.1.3. 用Java实现以下程序（语法和变量作用域处理都和JavaScript类似）：

代码：

var a = 1;
var b = 2;
var c = function() {
  var a = 3;
  println(a);
  println(b);
};
c();
println(a);
println(b);

输出：

3
2
1
2

3.1.4. 参考资料

• http://en.wikipedia.org/wiki/Abstract_syntax_tree

• https://javacc.java.net/ http://www.antlr.org/

3.2. 操作系统知识

Ubuntu Centos；使用linux；熟悉shell脚本

3.3. 数据存储知识

3.3.1. 关系型数据库

MySQL 如何看执行计划；如何搭建MySQL主备；binlog是什么；Derby，H2，PostgreSQL SQLite

3.3.2. NoSQL

Cache\Redis\Memcached\Leveldb\Bigtable\HBase\Cassandra\Mongodb；图数据库；neo4j

3.3.3. 参考资料

• http://db-engines.com/en/ranking

• http://redis.io/
• https://code.google.com/p/leveldb/
• http://hbase.apache.org/
• http://cassandra.apache.org/
• http://www.mongodb.org/
• http://www.neo4j.org/

3.4. 大数据知识

3.4.1. Zookeeper，在linux上部署zk

3.4.2. Solr，Lucene，ElasticSearch

在linux上部署solr，solrcloud，新增、删除、查询索引

3.4.3. 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。

3.4.4. Hadoop，离线计算

• Hdfs：部署NameNode，SecondaryNameNode，DataNode，上传文件、打开文件、更改文件、删除文件

• MapReduce：部署JobTracker，TaskTracker，编写mr job
• Hive：部署hive，书写hive sql，得到结果
• Presto：类hive，不过比hive快，非常值得学习

3.4.5. 分布式日志收集flume，kafka，logstash

3.4.6. 数据挖掘，mahout

3.4.7. 参考资料

• http://zookeeper.apache.org/

• https://lucene.apache.org/solr/
• https://github.com/nathanmarz/storm/wiki
• http://hadoop.apache.org/
• http://prestodb.io/
• http://flume.apache.org/
• http://logstash.net/
• http://kafka.apache.org/
• http://mahout.apache.org/

3.5. 网络安全知识

3.5.1. 什么是DES、AES

3.5.2. 什么是RSA、DSA

3.5.3. 什么是MD5，SHA1

3.5.4. 什么是SSL、TLS，为什么HTTPS相对比较安全

3.5.5. 什么是中间人攻击、如果避免中间人攻击

3.5.6. 什么是DOS、DDOS、CC攻击

3.5.7. 什么是CSRF攻击

3.5.8. 什么是CSS攻击

3.5.9. 什么是SQL注入攻击

3.5.10. 什么是Hash碰撞拒绝服务攻击

3.5.11. 了解并学习下面几种增强安全的技术

• http://www.openauthentication.org/

• HOTP http://www.ietf.org/rfc/rfc4226.txt
• TOTP http://tools.ietf.org/rfc/rfc6238.txt
• OCRA http://tools.ietf.org/rfc/rfc6287.txt
• http://en.wikipedia.org/wiki/Salt_(cryptography)

3.5.12. 用openssl签一个证书部署到apache或nginx

3.5.13. 参考资料

• http://en.wikipedia.org/wiki/Cryptographic_hash_function

• http://en.wikipedia.org/wiki/Block_cipher
• http://en.wikipedia.org/wiki/Public-key_cryptography
• http://en.wikipedia.org/wiki/Transport_Layer_Security
• http://www.openssl.org/
• https://code.google.com/p/google-authenticator/

四、 扩展篇

4.1. 相关知识

4.1.1. 云计算，分布式，高可用，可扩展

4.1.2. 虚拟化

• https://linuxcontainers.org/

• http://www.linux-kvm.org/page/Main_Page
• http://www.xenproject.org/
• https://www.docker.io/

4.1.3. 监控

• http://www.nagios.org/

• http://ganglia.info/

4.1.4. 负载均衡

http://www.linuxvirtualserver.org/

4.1.5. 学习使用git

• https://github.com/

• https://git.oschina.net/

4.1.6. 学习使用maven

http://maven.apache.org/

4.1.7. 学习使用gradle

http://www.gradle.org/

4.1.8. 学习一个小语种语言

Groovy Scala LISP, Common LISP, Schema, Clojure R Julia Lua Ruby

4.1.9. 尝试了解编码的本质

了解以下概念 ASCII, ISO-8859-1 GB2312, GBK, GB18030 Unicode, UTF-8 不使用 String.getBytes() 等其他工具类/函数完成下面功能

public static void main(String[] args) throws IOException {
    String str = "Hello, 我们是中国人。";
    byte[] utf8Bytes = toUTF8Bytes(str);
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream("f.txt");
    fos.write(utf8Bytes);
    fos.close();
}
public static byte[] toUTF8Bytes(String str) {
    return null; // TODO
}

想一下上面的程序能不能写一个转GBK的？ 写个程序自动判断一个文件是哪种编码

4.1.10. 尝试了解时间的本质

• 时区 & 冬令时、夏令时 http://en.wikipedia.org/wiki/Time_zone

• ftp://ftp.iana.org/tz/data/asia
• http://zh.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%AD%E5%9C%8B%E6%99%82%E5%8D%80
• 闰年 http://en.wikipedia.org/wiki/Leap_year
• 闰秒 ftp://ftp.iana.org/tz/data/leapseconds
• System.currentTimeMillis()返回的时间是什么

4.1.11. 参考资料

• http://git-scm.com/
• http://en.wikipedia.org/wiki/UTF-8
• http://www.iana.org/time-zones

4.2. 扩展学习

4.2.1. JavaScript知识

4.2.1.1. 什么是prototype

修改代码，使程序输出“1 3 5”： http://jsfiddle.net/Ts7Fk/

4.2.1.2. 什么是闭包

看一下这段代码，并解释一下为什么按Button1时没有alert出“This is button: 1”，如何修改： http://jsfiddle.net/FDPj3/1/

4.2.1.3. 了解并学习一个JS框架

jQuery；ExtJS；ArgularJS

4.2.1.4. 写一个Greasemonkey插件

http://en.wikipedia.org/wiki/Greasemonkey

4.2.1.5. 学习node.js

http://nodejs.org/

4.2.2. 学习html5

ArgularJS，https://docs.angularjs.org/api

4.2.3. 参考资料

• http://www.ecmascript.org/

• http://jsfiddle.net/
• http://jsbin.com/
• http://runjs.cn/
• http://userscripts.org/

五、 推荐书籍

• 《深入Java虚拟机》

• 《深入理解Java虚拟机》
• 《Effective Java》
• 《七周七语言》
• 《七周七数据》
• 《Hadoop技术内幕》
• 《Hbase In Action》
• 《Mahout In Action》
• 《这就是搜索引擎》
• 《Solr In Action》
• 《深入分析Java Web技术内幕》
• 《大型网站技术架构》
• 《高性能MySQL》
• 《算法导论》
• 《计算机程序设计艺术》
• 《代码大全》
• 《JavaScript权威指南》