Java核心编程知识索引

这篇索引并不会介绍过多语言层面的基础概念，侧重点主要在于 JVM 和 JUC 这两块，属于 Java 中比较进阶的知识了，我的知识也主要来自于两本书：《深入理解Java虚拟机》和《Java并发编程的艺术》以及网上搜集的资料，这两本书写的非常棒，入门是够了，通篇基本没废话，我的笔记也基本都是摘录自这两本书。
也正是如此，相关总结就直接放到 Github 了，不抄到这里了，这一篇主要来列一个大纲，以及做一些补充。

JVM知识点

算是提纲吧，看着这个能说出来就不错了，忘记了就去相关笔记里翻吧。

运行时数据区域划分与职责
方法区、程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、堆；HotSpot 的实现。
永久代与直接内存（元空间）
对象访问定位
句柄、直接指针
GC基础
判断对象死活：引用计数（循环引用）、可达性分析、GCRoots；
引用：强软弱虚；拓展之 ThreadLocal、直接引用；
方法区回收；
HotSpot 实现：枚举根节点 STW、安全点（抢先式中断、主动式中断）、安全区域；
MinorGC、MajorGC/FullGC、动态年龄；
GC方案
分代收集、标记清除、复制算法（担保机制）、标记整理；
收集器：Serial、ParNew、Parallel Scavenge、Serial Old、Parallel Old、CMS（标记清除、低停顿）、G1；
新收集器：Epsilon、ZGC、Shenandoah
JDK提供的分析工具
经典：jps、jinfo、jstat、jstack、jconsole、jmap、VisualVM；
新增：JFR、JMC、jshell
类文件
8 字节为单位二进制流、魔数、常量池（u2 自定义大小，包含字面量[表类型]和符号引用）、访问标志、字段表（字段重载）、方法表（重载）、属性表（严格顺序，可定制，其他表引用，32 位 solt 复用，u4/u2 方法长度 Code）、字节码指令（一个字节，非填充对齐，精简 int）
JVM 加载机制
加载、连接（验证、准备、解析）、初始化、使用、卸载；
零值、init/cinit、符号引用、直接引用、对象创建；
类加载器：双亲委派模型、Bootstrap ClassLoader、Extension ClassLoader、Application ClassLoader、破坏（模块化与动态性、OSGi、JDBC、SPI、JNDI）
字节码执行引擎
基于栈（可移植，紧凑、实现简单、速度慢）、基于寄存器、32 bit solt（64 位的原子性问题）、动态连接、虚方法、非虚方法、动态分派（重写覆盖）、静态分派（多态）；
重叠操作数栈复用；
编译器（早期）优化
词法分析、语法分析（AST）、语法糖、注解处理器（Lombok 生成）、语义分析与字节码生成、自动拆箱、循环遍历（迭代器）；
方案：常量折叠、final 校验、解语法糖、字节码提升/生成（字符串拼接 SB）、条件编译、泛型擦除；
（动态）提前编译（AOT）：JDKJaotc、GCJ 等；以及 Android 的 ART（蹂躏 Dalvik）
运行时（晚期）优化
解释器+编译器混合模式、逃生门（逆优化）、Client Compiler（c1）、Server Compiler（c2）、分层编译（3 层）、JIT 基于方法；
热点代码：方法（方法调用计数器）、循环（回边计数器，跑分）、基于采样热点探测（除前两种的其他）、基于计数热点探测、热度衰减、栈上替换（OSR）编译；
c1：简单的三段式编译，速度快，优化例如：方法内联、消除访问冗余、复写传播、无用代码消除。
c2：JIT + 监控，激进优化+逃生门，公共子表达式消除、数组边界检查消除、方法内联、逃逸分析（方法、线程逃逸，栈上分配、同步消除、标量替换）
锁优化
适应性自旋、锁消除、锁粗化、轻量级锁、偏向锁、锁升级（锁膨胀）

在《深入理解JVM》中也提到过一些 JUC 的知识，不过仅仅是入门，这里就不列了放到 JUC 条目中。

选择 GC 的指导原则：

如果应⽤属于⼩规模数据应⽤（内存资源⼤概在 100 MB 左右）的话，那么串⾏收集器是⼀种不错的选择（-XX:+UseSerialGC）
如果应⽤运⾏在单处理器并对停顿时间不敏感的话，那么它可以考虑串⾏收集器（XX:+UseSerialGC）
如果应⽤属于性能敏感但停顿时间要求不⾼（如停顿⼀秒以上）的话，那么它可以选择并⾏收集器（-XX:+UseParallelGC）
如果应⽤认为响应时间⽐吞吐量和停顿时间更为重要的话，那么它可以考虑 CMS 或 G1 收集器

当应⽤在单处理器中运⾏时，Parallel Collector 不会⽐ Serial Collector 表现更好，因为并⾏执⾏反⽽需要额外的开销（如同步和线程切换等）

当应⽤在双处理器中运⾏时，即使 Heap 达到中型或⼤型的空间，Serial Collector 可能是最合适的选择。

Parallel Collector ⽬标调整：

最⼤垃圾收集停顿时间（Pause Times），默认无限制
吞吐量（Throughput），决定于垃圾收集与其他应⽤执⾏时间的占⽐通过 JVM 参数 -XX:GCTimeRatio=<N> 调整 GC 时间与⾮ GC 时间的⽐重，GC 停顿时间等于 1 / N+1 N 默认值为 99，意味着 GC 时间占 1/100 的应⽤执⾏时间
内存⾜迹（Footprint），指定各空间的大小。

JVM 默认的优先级顺序就是如上，Parallel Collector 每次垃圾收集过后，收集器将会保存并更新相关的统计信息，如平均的停顿时间。

Java基础

这里暂时先说一下比较容易忽视的知识点或者骚操作，那些面试常客，基本的就略过了。

语言基础
Java 访问修饰符是否四种？（JDK9 前后）、异常打印建议限制堆栈的深度；
Java 是否是纯面向对象的？（原生类型）
String 是否是不可变？（反射）、评价 Clone 方法（设计缺陷）、集合的线程安全（View）；
可以在 final 修饰类中定义抽象方法？（枚举、字节码提升）；
取余转为位运算（限制条件）、函数式编程、ClassLoader 加载（异常）、GC选择
集合框架
ConcurrentHashMap 或者说线程安全的 Map，为什么不允许 null 元素？（消歧义）；
Set、List、Map、Deque、Navigable*、Array/Linked/Tree；
单例扩展：Collections.singleton*、空集合、转换集合接口、列举集合接口（of）；
集合包装（Collections）：只读（unmodifiable）、同步（synchronized）、类型安全（checked，避免泛型擦除影响）；
特殊集合：优先级队列 PriorityQueue，枚举 Set： EnumSet；
覆盖 equals 是否要覆盖 hashcode（建议），反之呢（必须），集合的比较重复逻辑（hashcode && (== || equals)）
鉴定 Map：IdentityHashMap（覆盖了 hashcode）MethodHandle；
是否有必要覆盖 POJO 的 hashcode 和 eq？（用于 map、比较、排序建议覆盖，默认的递归层次深）；
自带排序：插入（7-）、快排（7+）、Tim排序（对象类型，更多的数量）
并发基础
ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock、StampedLock（读多写少，读写锁升级版）；
线程池（默认的『无限』等待队列也不是很要紧，Tomcat、Nginx 这种会挡掉大部分）；
CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore 、ThreadPoolExecutor 和 ScheduledExecutorService；
并发集合：CopyOnWrite、ConcurrentSkipList、ConcurrentHashMap、BlockingQueue、Fork/Join、CompletableFuture、Flow（JDK9）、大小计算（并发集合中 size 一般是需要计算的）、InterruptedException；
其他参考并发编程的列举
Java元编程
JavaBeans（参考 Spring 的 ApplicationContextEvent）、Introspection、APT（Lombok、META-INF）
I/O
NIO2、Fluent API（Builder API、Chain API）、try-with-resources（AutoCloseable）；
NIO：Buffers（0 <= mark <= position <= limit <= capacity）、Channels、Selectors、flip、rewind、Channels；
其他：压缩（compact）、标记（mark，mark 设置为 position）、复制（duplicate）等
其他
ListIterator、快速失败（fail-fast）、失败安全（fail-safe）、user.dir、-XX:+PrintFlagsFinal

并发编程

这里提一句，美团技术团队的博客写的不错，个人比较推崇的 Java 国内圈俩神仙：美团技术团队和阿里中间件团队。

处理器实现原子操作
锁缓存、锁总线、Java 中 CAS 的缺点
再谈Volatile
缓存一致性协议，总线嗅探、缓存行对齐（JIT 无效化）、JVM 通过 lock 指令实现
再谈Synchronized
偏向锁获得和撤销、轻量级锁及膨胀、优缺点与使用场景
JMM
解决主要矛盾（如何通讯、如何同步）、解决方案（共享内存和消息传递）、抽象概念；
三种重排、内存屏障、happens-before 规则、顺序一致性、final 域（static、Synchronized）
AQS
等待/通知经典范式（唤醒要继续判断）、等待超时模式、Lock 接口；
AQS 使用方式、可重写方法、模版方法（三类）、同步队列、独占式、共享式、何时阻塞、读写锁；
LockSupport 工具类、Condition 接口、等待队列（多对一）
JUC
ConcurrentHashMap 原理（Java8 前后）、ConcurrentLinkedQueue（HOPS 优化更新频率）、长度计算；
线程池、FutureTask

JVM性能监控与调优

我们并不能保证写的代码都是安全、高效的，尤其是时间紧的情况下，很多时候生产环境下跑才会发现问题，这时候如果有服务器权限并且我们有能力找出问题并解决，那么也是一个非常棒的技能。
最常见的就是 GC （内存泄漏）和线程（死锁、死循环）相关引起的问题。

TBD

临时参考博客的这篇文章