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Java工程师如何突破能力阶梯？

百家作者：InfoQ 2019-02-17 04:52:16

作者 | 杨晓峰

大家好，我是极客时间《Java 核心技术 36 讲》作者、前 Oracle 首席工程师杨晓峰，今天，我想借自己的经历，跟大家分享 Java 工程师从新手进阶到专家的路线图是什么？有哪些阶段？每一阶段又该掌握哪些技能？

我经常能听到一些同学困惑，“面试造火箭，天天拧螺丝”，每天进行重复的业务开发，似乎自己的能力被日常工作限制，无法突破提高自己的能力水平。

我想说，难道懂得如何造火箭，还能没有实际价值吗？它的价值在于，当真的出现不可预测的、具有挑战性的任务时，你能不能 Hold 住。

举个真实的例子，前段时间周末，我被着急拉去优化一个 Go 语言开发的系统，马上要上线了但实际吞吐量与需求有数量级差距。对，你没看错，不是 Java 应用，而且我对 Go 的了解基本就是 HelloWorld 水平。下面我简单介绍一下，如何利用基础知识，快速定位问题，并通过两个代码量有限地修改，实现吞吐量的数量级提高。

初始的表现是，非常低的负载下，CPU 利用率就已经超过 80%。首先，通过第 33 讲的类似过程，定位问题在于低效实现导致的高 CPU 占用问题，利用 Go Profiling 发现热点代码，据此快速查出一个最频繁操作的算法复杂度是 nlogn。
修改为 logn 复杂度算法后，系统又表现出了新的特征，随着负载压力的提高，CPU 利用率无法超过 60%，内存、I/O 也还有很大余量，吞吐量虽然已经有数量级提高，但还是达不到设计目标。
进一步分析发现在某共享模块，竟然有可观的同步开销，原来不必要的共享以及其实现内部采用的一些线程安全手段，限制了系统的扩展性。将该模块修改为非共享实例后，CPU/ 内存等计算资源就得到了充分利用，吞吐量基本达到理论峰值。

这个问题本身难度并不是很高，使用的也是基础知识和技能，但也能说明掌握扎实的“基本功”，可以让你剥开问题的表象，感受到技术本质的价值所在。

但是，我发现很多技术人不具备这种“解决问题”的能力，我觉得主要是以下 2 个原因：

第一，“知其然不知其所以然”。做了多年技术，开发了很多业务应用，但似乎并未思考过种种技术选择背后的逻辑。

第二，知识碎片化，不成系统。无法完整、清晰地描述自己所开发的系统，或者使用的相关技术。

我去年在极客时间推出的《Java 核心技术 36 讲》专栏，就是希望可以让你可以透过问题看到本质，提高“解决问题”能力。在专栏里，我从 Java 核心知识点和能力出发，精选出 36 道 Java 面试题。每期针对 1 道题目，不仅会给出典型回答和考点分析，还会剖析 Java 核心知识点，将其讲清讲透，让你彻底领悟题目背后所考察的能力，帮你梳理复习 Java 知识体系。不管你是在准备面试、还是想进阶 Java，你都可以通过这个专栏，提升 Java 技能。

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“德雷福斯模型”是一个常见的能力、水平划分方法，我们可以试着把 Java 工程师划分为新手、高级新手、胜任者、精通者和专家。

那如何找到自己所处的能力水平，通过学习和实践实现进阶呢？

一、新手

如果你是新手阶段，全面、扎实地掌握语言的基本要素是当务之急。在这个阶段我认为是有无限可能的，因此我并不建议完全用《Java 核心技术 36 讲》专栏作为 Java 语言入门的课程，而是更应该找到更基础的、系统的 Java 书籍或者课程。

你可以在正规的指导下飞速进步，并培养出良好的编码习惯。然后可以再结合专栏，看看 Java 技术领域典型的、长期的热点话题，了解业界通常从哪些角度判断你的能力和水平。

你可以从专栏的基础模块，看到 Java 领域长期的热点话题（十年前面试就会问，一直问到今天），比如：

第 2 讲 | Exception 和 Error 有什么区别？
第 3 讲 | 谈谈 final、finally、finalize 有什么不同？
第 4 讲 | 强引用、软引用、弱引用、幻象引用有什么区别？

二、高级新手

工作了几年，整天忙于业务代码，很容易困惑下一步的方向在哪里，相当多的程序员长期停留在高级新手的阶段。一个常见的表现就是发展成为了“面向搜索引擎”编程工程师，擅长快速利用开源项目或者以往成果，完成一些“OK”的工程任务。这本无可厚非，职业路线很多，未必每个人都想成为底层专家。

但是，如果想在技术领域更进一步，一定要避免下面两个问题。

面对没见过的、一定规模的或者较高标准的问题时无所适从，具体表现为“领导，你看这样行吗？”。没做过互联网高并发应用，难道就不能对并发编程有相对深入的思考吗？比如，习惯了使用 Executors，你有没有思考过不同的线程池到底适合什么场景？当前的实现在未来业务量增长下可能出现什么问题？（参考第 21 讲 | Java 并发类库提供的线程池有哪几种？分别有什么特点？）
无法独立提供有说服力的、有深度的分析、设计和实现，比如业务系统运行一段时间就变慢，调整 Heap 大小，似乎仍然 OOM。目前团队处理的方式就是重启服务器，有没有想过去发掘真正的原因，真正去解决它？（参考第 26 讲 | 如何监控和诊断 JVM 堆内和堆外内存的使用？）

另外，我也推荐你看看专栏里这些内容：

第 6 讲 | 动态代理是基于什么原理？
第 9 讲 | 对比 Hashtable、HashMap、TreeMap 有什么不同？
第 11 讲 | Java 提供了哪些 IO 方式？NIO 如何实现多路复用？
第 18 讲 | 什么情况下 Java 会产生死锁？如何定位、修复？
第 27 讲 | Java 常见的垃圾收集器有哪些？

我建议不要满足于这些表面的特征，要学会用白盒的视角看待技术内部，系统性的思路掌握普遍规律。即使未来你不在一线编码，或者未来不再使用 Java，同样的思维习惯和积累也是很有帮助的。

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三、胜任者

那如何才能算是摆脱了高级新手的阶段呢？或者换句话说，如何成长为团队的核心成员？这取决于你能背多大的锅、填多大的坑，比如你已经可以：

独立负责做 GC 调优，即使没有历史经验，也能给出有说服力的方案。（参考第 28 讲 | 谈谈你的 GC 调优思路？）
在 JVM 领域有充足的技术经验和知识储备。（第 25 讲 | 谈谈 JVM 内存区域的划分）
全面评估评估后台变慢等问题的复杂度、风险点、解决的可能性。（参考第 33 讲 | Java 后台服务明显变慢，谈谈你的诊断思路？）
对于所谓本质的思考和理解，能听懂深入的抽象观点。

并且，除了 Java/JVM，还要掌握更完整的技能树，例如分布式系统设计、数据库隔离级别选型等。

另外，我也推荐你看看专栏里这些内容：

第 39 讲 | 谈谈常用的分布式 ID 的设计方案？Snowflake 是否受冬令时切换影响？
第 36 讲 | 谈谈 MySQL 支持的事务隔离级别，悲观锁和乐观锁的原理和应用场景？

其实，《Java 核心技术 36 讲》专栏的内容也是为了提醒胜任者，在实际工作中往往不会界限分明，团队核心往往要能够 Hold 住不同技术领域、切换不同角色，比如架构设计、核心代码开发、紧急线上问题攻关等。

掌握将“OK”的事情做到“excellent”程度的能力，不断地进行高效实践、领域的扩展和精深，我们就可以达到并超过胜任者，逐步成为精通者和专家。

四、精通者和专家

如果你已经精通 Java 语言或者是特定领域的专家了，那这个专栏对你的帮助可能体现在不同角度，可以当作特定领域的、不同视角吧。例如，在这个阶段，精通者或专家能够：

提炼并发工具类的一般性指导方法。（参考第 19 讲 | Java 并发包提供了哪些并发工具类？）
告诉团队如何写出安全的 Java 代码，防范看似安全下隐藏的风险。（参考第 32 讲 | 如何写出安全的 Java 代码？）
借鉴 Java/JVM 中的一些技术，从基础能力上提高自身平台的能力。例如，PHP 7 中引入的 JIT，带来了极大的性能提升，第 35 讲中对 JIT 的介绍，就有了新的用武之地。（参考第 35 讲 | JVM 优化 Java 代码时都做了什么？）
如何通过 Container-Aware 技术，提高 Kubernetes 集群中 JVM 负载的可靠性。（参考第 30 讲 | Java 程序运行在 Docker 等容器环境有哪些新问题？）
创造某一类问题的解决方法。例如，似乎 Java 工程师动不动就是 Happen-Before，除了耍酷，能不能从更高的高度看待：JMM 是如何实现了编译器工程师、JVM 工程师、Java 开发者甚至不同厂商之间的一致性规范？如何创造性地避免了早期 C++ 内存模型在不同厂商之间的混乱？（参考第 29 讲 | Java 内存模型中的 happen-before 是什么？）

限时福利

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