Java后端技术栈梳理

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本文旨在梳理服务端开发技术栈，希望帮助后端开发同学更全面了解Java服务端主要涉及的知识点

1. 语言相关

1.1 Java

• 核心知识点

• Java的类加载机制

• JVM相关：JVM内存模型和结构,GC原理,性能调优

• 泛型

• 集合体系

• 异常体系

• IO体系

• 多线程编程

• 反射

• Servlet

• 推荐数据

• 《Java编程思想》

• 《Effective Java》

• 《深入理解Java虚拟机》

1.2 Shell、Python等脚本语言

• 介绍

• 此类脚本语言的意义在于辅助后端开发，包括系统运维，工具集成（借助管道、重定向），文本处理，数据计算等工作，提升后端工作效率

• 核心知识点（Shell）

• 常用的linux操作和运维命令

• 管道、重定向

• awk、sed等文本处理工具

• 推荐书籍

• 《linux与unix shell编程指南》

• 《鸟哥的Linux私房菜》

• 《Python编程 从入门到实践》

1.3 SQL 语言

• 介绍

• 通用于传统关系型数据库和大数据场景的结构化查询模型语言。传统数据库方面要精通mysql的sql语法；大数据场景主要掌握Hive SQL（Impala和Spark SQL等均在兼容Hive SQL）

• 核心知识点

• 区分DDL和DML

• 经典查询语句主要结构

• 表连接（内连接，左外连接，右外连接，全连接）

• 函数（普通函数，聚合函数）

• 索引

• 分区

• 适用场景

• 传统数据库，传统SQL：用于事务性数据操作，通常用于系统的业务库；

• 大数据场景下的SQL：用于数据分析，交互式查询，批量数据处理等。

• 推荐书籍

• MySQL：《高性能MySQL》

• Hive SQL：《Hive编程指南》

2. 开发工具

2.1 开发IDE Intellij/Eclipse

• 核心知识点

• 配置良好代码风格模板，包括文件注释，类注释，方法注释，缩进换行等

• 安装使用必要的插件：代码规范检查插件(Alibaba Java Coding Guidelines)，源码潜在bug检查插件(pmd）,字节码潜在bug检查插件（findbugs）等

2.2 工程构建 MAVEN

• 核心知识点

• maven 仓库

• maven pom.xml文件配置

• maven 构建的生命周期

• maven 插件

• 能力要求

• 学会配置maven多级工程结构

• 能够解决工程构建中常常出现的jar包冲突等问题

• 熟练使用maven

• 推荐书籍

• 《Maven实战》

2.3 版本管理 GIT

• 介绍

• git是一个开源的分布式版本控制系统，通过规范化的工具和流程，使得开发者之间高效协同，保持产品稳定运行

• 推荐文章

• Git && Git Flow 使用总结

3. 开发/测试框架

3.1 Spring框架体系 Spring MVC/Spring Boot

• 核心知识点

• Spring框架的模块组成

• IOC和AOP的设计思想和实现原理

• Bean的作用域和生命周期

• 参考说明

• 有条件地阅读spring核心模块的代码，debug Spring框架的启动和Bean服务的过程是比较好的理解spring原理的方式

• 最新的版本更新和参考文档可以直接浏览 Spring官网

3.2 orm框架 mybatis/hibernate

• mybatis介绍

• 持久层框架，通过xml映射的方式，使得开发者主要关心sql实现即可，由框架实现从实体到java类的映射，数据访问层服务实现，访问优化等等

• 核心知识点

• 熟练配置使用mybatis，掌握mapper xml的写法

• 会使用mybatis-generator的mvn插件自动生成DAO层代码和xml配置

• 理解mybatis的一、二级缓存,了解sql session创建过程和sql执行过程

• 推荐资料

• 最新的版本更新和参考文档可以直接浏览 Mybatis官网

3.3 测试框架 Junit/TestNG

• 核心能力要求

• 熟练使用Junit/TestNG进行单元测试，接口测试

• 学会借助Mockito解决外部系统，模块依赖的mock测试

• 学会使用maven的surfire plugin和jacoco plugin等插件，度量测例的通过率，测试代码覆盖率等指标

4. 服务端中间件

4.1 key-value存储系统

• 典型：redis/memcache

• 核心知识点

• redis配置策略（持久化策略，替换算法等）

• redis的部署模式（standalone单机,sentinel哨兵,cluster集群），哨兵的本质是主从切换，cluster是真正的分布式部署可以线性扩展内存资源

• redis支持的数据结构

• 适用场景

• 分布式session存储，数据缓存，分布式锁，简单的消息队列，计数器（累加器）

4.2 消息队列

• 典型：rabbitmq/kafka

• 核心知识

• AMQP协议对应消息模型中的主要概念

• 两种集群模式对比：普通集群和镜像集群(HA)

• kafka

• 基于zk的分布式拓扑结构

• 理解kafka支持的消息的写入流程，写入模式，消息的存储模式，消息的消费方式等

• rabbitmq

• 适用场景

• 消息中间件一般适用于：系统之间需要高度解耦；异步传输数据（非阻塞）；保证数据传输过程中数据可以持久化，解决生产端和消费端能力不一致的问题，避免峰值数据对下游服务节点的冲击等

• 对比rabbitmq和kafka: rabbitmq主要适用数据可靠性，一致性要求比较高的场景；kafka主要适用数据吞吐量比较的场景，如日志数据的实时传输等

4.3 分布式文件存储

• 典型：网易nos/阿里云oss

• 适用场景

• 存储需要在分布式架构下共享的文件对象：如前端静态文件，图片资源，大文件资源等

4.4 服务治理/RPC框架

• 典型：阿里dubbo

• 核心知识点

• 注册中心，服务注册、服务发现、负载均衡、序列化、反序列化、编码、解码等核心概念

• 适用场景

• 在相对复杂的应用服务网络中，扮演服务治理，服务解耦，负责均衡，简化服务调用方式的作用

4.5 Java Web容器

• 典型：tomcat/jetty等

• 介绍

• 本质上是一个servlet容器，即可以在其上运行Java Web的应用程序

4.6 Nginx

• 介绍

• nginx本质上是一个的HTTP和反向代理服务器

• 适用场景

• http服务器，反向代理，软负载均衡器等

4.7 关系型数据库

• 典型： MYSQL/ORACLE

• 核心知识点

• 索引

• 事务与事务隔离级别

• 存储方法

• 触发器

• 不同关系型数据库的SQL差异

• 推荐书籍

• 《高性能MySQL》

• 《Oracle从入门到精通》

5. 大数据存储和计算框架等

• 核心能力要求

• 了解大数据体系整体的框架、组成

• 熟悉各种大数据存储，计算框架，查询引擎等主要的架构、功能和适用场景

• 能够在项目的架构过程中进行合理的大数据技术方案选型

6. 其他

6.1 权限相关

• 介绍：

    * 权限相关涉及到：身份认证，鉴权，权限管理等

• 核心知识点：

• RBAC（基于角色的权限控制）模型

• 理解OAuth 2.0的设计思想和运行流程

6.2 安全相关

• 介绍

• 在后端开发中需要关注很多的安全问题，这些安全问题可能来自恶意的攻击，也可能来自系统本身的安全性和健壮性不足。防止应用安全漏洞产生的前提是理解常见的漏洞概念、原理以及产生的原因

• 核心知识点

• 水平权限和垂直权限漏洞，以及在程序开发中怎样避免

• SQL注入攻击（mybatis预编译可以避免）

• 常用的限流策略

• CSRF 攻击

• XSS 攻击

6.3 日志相关

• 核心知识点

• Log4j、Logback、SLF4J之间的关系，应用中不可直接使用日志系统（Log4j、Logback）中的API，而应依赖使用日志框架SLF4J中的API

• 日志的等级（error/warn/info/debug）

• 日志的保留时间

6.4 异常处理相关

• 核心知识点

• 异常的分类，正确区分异常处理方式

• 异常处理原则

• 学会借助spring框架等，将异常转为对用户或者调用方更加友好的错误码和错误信息

6.5 RestFul接口设计相关

• 介绍

• restful在目前是使用较多的接口设计和服务间依赖http接口设计的主要原则，基于良好的约定规范，可以使得接口简单易懂，提高团队协作的效率

• 推荐文章

• RESTful API 设计指南

6.6 线上问题排查流程和工具

• 核心知识点

• 系统问题排查：学会使用w/uptime、top、df、netstat、iostat以及各种可视化监控工具排查本机的负载、磁盘、内存、网络等系统问题

• 应用问题排查：学会依据应用系统错误日志以及jps、jinfo、jstat、jstack、jmap以及各种可视化监控工具，排查应用系统问题

• 数据库问题排查：学会借助mysql慢查询日志、explain以及各种可视化工具排查mysql使用过程中的各种问题

• 网络问题排查：学会借助telnet、ping、wget、nc等工具排查网络问题

6.7 多线程编程

• 核心知识点

• Java线程相关接口和类的实现和关系

• Java线程池

• 线程同步，锁等

6.8 网络相关

• 核心知识点

• 掌握http协议消息体划分、连接和通信过程

• 掌握http主要的返回状态码意义

• 掌握https协议的连接和通信过程

6.9 设计原则和设计模式

• 核心知识点

• 单例模式

• 策略模式

• 代理模式

• 观察者模式

• 装饰模式

• 适配器模式

• 组合模式

• 工厂模式

• 模板方法模式

• ...

• 单一职责原则

• 里氏替换原则

• 依赖倒置原则

• 接口隔离原则

• 迪米特法则

• 开闭原则

• 组合/聚合复用原则

• 七大设计原则

• 一些常用的设计模式

6.10 分布式系统设计相关

• 核心知识点

• Quartz，基于数据库锁的抢占式分布式定时器

• 基于数据库

• 基于缓存

• 基于zookeeper

• 一致性理论

• 分布式事务解决方案

• 一致性模型

• CAP定理

• BASE 理论

• 强一致性

• 弱一致性

• 最终一致性

• eBay 事件队列方案

• TCC （Try-Confirm-Cancel）补偿模式

• 缓存数据最终一致性

• 强一致性（两段提交和三段提交模型, Paxos或者Raft算法）

• 最终一致性

• SOA

• 微服务

• Servless

• 分布式系统架构设计

• 分布式事务

• 分布式锁

• 分布式定时器

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