Java开发的系统化知识概要

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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。

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

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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