Java程序员知识树思维导图模板_ProcessOn思维导图、流程图

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数据结构

计算机网络

网络模型

OSI

五层模型

应用层

传输层

网络层

链路层

物理层

编译原理

数据库

事务

特性 ACID

原子性

一致性

隔离性

持久性

隔离级别

未提交读

提交读

可重复读

串行化

编程语言

Java

Java基础

面向对象的特性

封装

继承

多态

集合

IO

J2EE

由一整套服务（services）、应用程序接口（APIs）和协议构成，它对开发基于Web的多层应用提供了功能支持

JDBC

JNDI

EJB

JSP

Java Servlet

RMI/IIOP

Java IDL/CORBA

XML

JavaMail

JAF

JMS

JTA

JTS

多线程、并发

并发编程基础

线程的创建方式

继承Thread

实现Runable

FutureTask

线程池

线程的通知与等待

wait/notify

线程睡眠

yield方法

线程中断

线程上下文切换

线程死锁

死锁产生的条件

互斥条件

请求并持有条件

不可剥夺条件

环路等待条件

避免死锁

破坏“请求并持有”、“环路等待”条件

具体做法

多线程获取资源的顺序保持一致

守护线程和用户线程

ThreadLocal

并发编程

并发和并行

线程安全问题

共享变量同时被多个线程修改时导致的数据不一致问题

Java线程的内存模型（JMM）

主内存和工作内存

并发过程需要考虑的问题

原子性

可见性

有序性

共享变量的内存可见性问题

Java内存模型中的主内存和工作内存

synchronized内存语义

块内使用到的变量从线程的工作内存中清除，每次使用都从主内存中获取，退出时将变量修改刷新到主内存

volatile的内存语义

线程在修改共享变量时不进行缓存，直接刷新到主内存，获取时也直接从主内存中读取，不使用工作内存中的值

提供了可见效保证，但无法保证操作的原子性

操作的原子性

一系列操作要么全部执行，要么都不执行

如何保证

synchronized

CAS

Unsafe类

指令重排

编译器和处理器会对指令重排序以提高运行性能（只会对不存在数据依赖性的指令重排序）

volatile修饰变量不会被重排

伪共享

缓存一致原则

缓存行中有多个变量时，由于同时只能有一个线程操作缓存行，所以相比将每个变量都放到一个缓存行中，性能会下降

如何避免伪共享

jdk8之前通过字节填充

jdk8提供了Contended注解

只用于rt下的核心类，如何用户类路径想使用，需添加JVM参数 -XX：-RestrictContended

填充宽度默认为128

自定义填充宽度 -XX：ContendedPaddingWidth

锁

锁类型

乐观锁和悲观锁

公平锁和非公平锁

独占锁和共享锁

可重入锁

自旋锁

用户状态和内核状态及相互之间的切换

JVM默认自旋次数为10，可通过-XX：PreBlockSpinsh进行修改

Java中的锁机制

synchronized

锁粗化

将多个连续加锁、解锁的操作连接到一起，扩展成一个范围更大的锁，避免频繁加锁解锁带来的性能消耗

锁消除

锁升级

无锁

偏向锁

可重入锁

轻量级锁

自旋锁

避免持有锁时间不长的场景下，阻塞线程CPU从用户态切换到内核态的消耗

重量级锁

互斥锁

lock

JUC

AQS

atomic

ForkJoin

JVM

自动内存管理

内存区域

方法区

存储已被加载的类型信息、常量、静态变量、代码缓存等数据

永久代&元数据空间 -XXMaxPermSize

运行时常量池

堆

存储所有的对象实例和数据

-Xmx 最大值  -Xms初始值

对象在堆中的内存布局

对象头

存储对象自身运行时数据：哈希码、GC分代年龄、锁状态标识、线程持有的锁，偏向线程ID、偏向时间戳等

实例数据

对象填充

对象大小必须是8的倍数，不足填充

对象的访问定位

句柄

直接指针

虚拟机栈

栈帧

局部变量表

基础数据类型

引用类型

returnAddress类型

操作数栈

动态连接

方法出口

本地方法栈

程序计数器

垃圾收集器与内存分配策略

垃圾回收面对的问题

哪些内存需要回收

引用计数法

无法解决对象相互引用的问题

可达性分析算法

GC Roots

虚拟机栈中引用的对象

方法区类静态属性引用的对象

方法区中常量引用的对象

本地方法栈中JNI引用的对象

虚拟机自身的引用

被同步锁持有的对象

引用类型

强引用

软引用

弱引用

虚引用

什么时候回收

怎么回收

垃圾收集算法

分代收集理论

分代假说

弱分代

大多数对象朝生夕灭

强分代

逃过越多次数回收的对象越难以被消灭

堆区区域划分

新生代 Minor GC

Eden区

Survivor区

老年代 Major GC

收集算法

标记-清除算法

会导致空间碎片

标记-复制算法

空间浪费严重

标记-整理算法

垃圾回收器

经典收集器

Serial收集器

ParNew收集器

Parallel Scavenge收集器

Serial Old收集器

Parallel Old收集器

CMS

Garbage First（G1）

低延迟垃圾收集器

Shenandoah

ZGC

其他

Epsilon

虚拟机性能监控及故障处理工具

jps

查看虚拟机进程状态

jstat

虚拟机统计信息监视工具

jinfo

JVM配置信息查看

jmap

导出JVM内存映像

jhat

虚拟机堆转储快照分析工具

jstack

JVM堆栈跟踪工具

JHSDB

基于服务性代理的调式工具

JConsole

JVM监视与管理控制台

VisualVM

多合一故障处理

Java Mission Control

可持续在线监控工具

MemoryAnalyzer

Eclipse提供的dump分析工具

调优措施

虚拟机执行子系统

类文件结构

类加载机制

字节码执行引擎

程序编译及优化

JIT(Java即时编译)

逃逸分析

分析对象的使用范围，如果对象不对被其他线程用到，即没有发生逃逸

逃逸分析是方法级别的

结果优化

未逃逸的对象由堆分配转为栈分配，降低垃圾回收的压力

锁消除

分离对象或标量替换

标量和聚合量

标量指基础类型或对象的引用

聚合量指对象，可以进一步分离成标量

将对象的成员变量分解成分离的变量就是标量替换

一个对象如果未发送逃逸，则不需要创建它，只需要在栈或者寄存器上创建用到的成员标量，从而可以达到节省内存空间和提升程序性能的目的

常用框架/组件

Netty

IO模型

BIO

同步阻塞

NIO

同步非阻塞

AIO（NIO2）

异步非阻塞

Reactor线程模型

单线程

所有的IO操作都通过一个线程处理

多线程

主从多线程

tomcat

Spring

IOC

AOP

SpringMVC

MyBatis

拦截器

Signature

type

Executor

method

args

SpringBoot

自动配置

EnableAutoConfigration

spring.factories

SpringCloud

中间件

数据存储

MySQL

索引

聚集与非聚集

B+Tree

存储引擎

MyISIM

InoDb

解释计划

语法

EXPLAIN + sql

作用

表的读取顺序

数据读取的操作类型

哪些索引被使用了

执行计划包含的信息

id

id越大优先级越高，越先执行

select_type

simple

primary

subquery

derived

union

union result

table

type

system > const > eq_ref > ref > fulltext > ref_or_null > index_merge > unique_subquery > index_subquery> range > index>all

锁

select ...  for update

Redis

Jedis

Redisson

分布式锁

持久化机制

AOF

记录所有的操作指令

存在无用的过程化操作（可以通过达到一定体积后rewrite操作去清理）

RDB

快照

会存在数据丢失

RDB/AOF混合模式

4.x版本后提供，在RDB快照备份后，同时记录快照之后的操作（AOF）

数据库与缓存保持双写一致性

延迟双删

缓存雪崩

大量缓存同一时间失效，导致数据库压力激增

规避措施

缓存失效时间尽量不一致

通过集群持久化等措施保证中间件的可用性，使宕机后可以尽快恢复

缓存穿透

获取缓存的key无法命中缓存和数据库，导致性能下降

规避措施

即使是数据库无法命中也将空数据设置到缓存中，失效时间设置短一点，避免缓存大量无效的key

通过布隆表达式判断key对于的数据是否存在，如果不存在则直接拦截请求，不做处理

消息队列

消息队列的作用

解耦

削峰

异步

消息队列的技术维度

API

发送

接收

高可用性

集群和容错配置

持久化

延时发送/定时发送

签收机制

Spring整合

实现的编程语言-是否便于定制化修改

协议

JMS

组成和特点

Provider

Produce

Consumer

Message

消息头

MessageID

消息体

TextMessage

ObjectMessage

MapMessage

BytesMessage

StreamMessage

消息属性

可靠性

持久性

事务

签收

点对点

发布订阅

AMQP Advanced Message Queuing Protocol（高级消息队列协议）

组成

Message

Producer

Consumer

Virtual Host

Exchange

Queue

死信队列

开源产品

ActiveMQ

传输协议

tcp

nio

amqp

openwire

mqtt

stomp

ws

可靠性

事务

持久

指消息投递

签收

可持久化

应对于mq出问题进行恢复

方式

AMQ Message Store

32M文件形式，5.3之后不可用

KahaDB

db-<num>.log

数据文件

db.data

索引文件

db.redo

恢复文件

lock

多个Broker之间操作文件的锁

LevelDB

带复制功能，5.9版本之后

JDBC

消息存储和持久化

多节点集群

RabbitMQ

Nginx

Docker

设计

RPC

让分布式或者微服务系统中不同服务之间的调用像本地调用一样简单

RPC是一种概念、一种设计，主要解决不同服务间的调用问题

传输协议

HTTP

TCP

序列化协议

常见实现

RMI

Dubbo

gRPC

微服务

网关

请求过滤

请求转发

安全认证

流量控制

负载均衡

容灾

日志

监控

常见实现

Kong

Netflix Zuul

服务治理

请求网关

zuul

spring cloud gateway

信息采集

服务注册于发现

Eureka

Dubbo

Consul

Zookeeper

服务日志

链路跟踪

信息分析

治理策略

Linux

IO模型

select

poll

epoll

用户态和内核态

常用命令