《Java 高级编程》序

服务能跑之后，问题才刚开始

卷二结束的时候，libraryd 已经是一个能启动、能借书、能查指标、能打成镜像的服务。它通过了 33 个测试，能在容器里响应请求，也能在数据库断开时返回 503。从「做一个能用的服务」这个目标看，它已经完成了。

但你在读卷二代码时，可能已经遇到过一些说不清的地方。

LoanCounters 里为什么用 LongAdder 而不是 AtomicLong？synchronized 到底保证了什么，又没保证什么？@Transactional 为什么在类内部自调用时不生效？虚拟线程听起来能开一百万个，为什么连接池还是只能开十个？Class.forName 和 ClassLoader.loadClass 有什么区别？switch 里加一个 case 为什么能让编译器提醒你漏了分支？

这些问题不属于「怎么把服务跑起来」，而属于「这门语言在运行时到底做了什么」。它们不会阻止你交付第一个版本，但会在第二次、第三次改造时反复出现。

《Java 高级编程》处理的就是这一层。

四个层次

本书把「高级」拆成四个可以分别练习的层次，而不是按 API 目录罗列。

第一层是类型系统。 泛型、型变、类型擦除、sealed 层次、record 模式、穷尽 switch。它们的共同目标是把一部分运行时错误提前到编译期。卷二里 Repository 只有 Book 一个实现，看起来不需要泛型；一旦要同时支持 Book、Member、Loan，泛型边界和类型令牌就会决定 API 好不好用。

第二层是运行时。 反射让你在运行时检查类，注解把元数据带到运行时，动态代理让你在不改实现的情况下包一层事务或重试，类加载器决定一个类从哪里来，字节码与 Instrumentation 决定你能不能在不改源码的情况下观察方法调用。这一层是框架的地基：Spring 的 @Transactional、MyBatis 的 Mapper、Mockito 的 mock，拆开看都是这些机制的组合。

第三层是并发。 Java 内存模型规定线程之间什么可见、什么可以重排；原子类和锁建立在这些规则之上；JUC 提供了容器、队列和同步器；虚拟线程改变了「一个请求一个线程」的成本结构，但没有改变连接池、限流和临界区的约束；结构化并发把「一组相关任务」变成一个作用域。这一层的难点不是记住 API，而是知道每条规则在什么条件下成立。

第四层是平台与性能。 JPMS 把依赖边界从「约定」变成「编译器检查」，FFM 让 Java 直接调用本地库而不写 JNI，JMH 让微基准不再靠 System.nanoTime() 猜，JFR 让线上热点可以被采样而不是靠猜。性能工程的底线是：先测量，再改动，再回归。

四层不是严格递进的关系，但本书按这个顺序组织，因为后一层的问题常常需要前一层的语言来表达。比如结构化并发的返回值要靠 sealed 类型描述，动态代理的事务边界要靠泛型接口约束。

与卷四的分工

卷四《Java 虚拟机原理与性能调优》讲 JVM 内部：类加载的细节、运行时数据区、对象布局、解释器与 JIT、GC 算法、GC 日志、内存问题诊断、启动加速。那是「虚拟机怎么实现这门语言」。

卷三讲「语言和标准库给开发者提供了什么机制，怎么正确使用」。卷三第 9 章会用到 JFR、JMH 和 JVM 参数，但不会展开 GC 算法和 JIT 编译策略；遇到需要深入虚拟机的部分，会明确指向卷四。

同样，本书不重复 Spring Boot 三部曲的内容。Spring 的注解怎么用，那一套书写得更完整；本书关心的是注解背后的反射、代理和类加载。

JDK 25 这个时点

本书主线是 JDK 25 LTS（Temurin 25.0.5）。选它不是因为版本号新，而是因为几个长期存在的「Java 就是这样」的结论在这个版本前后发生了变化，如果继续照旧写，会教错人。

• synchronized 不再 pin 虚拟线程。 JDK 24 的 JEP 491 解决了这个问题。旧文章里「虚拟线程里不要用 synchronized，要换 ReentrantLock」的建议，在 JDK 25 上已经不成立。本书第 6 章会把这段历史讲清楚，而不是简单重复旧结论。
• Scoped Values 正式。 JDK 25 的 JEP 506 让 ScopedValue 成为正式 API，它提供了比 ThreadLocal 更适合虚拟线程的上下文传递方式。第 6.3 节会对比两者。
• StructuredTaskScope 仍是预览。 JDK 25 是第五次预览（JEP 505），API 形态与 JDK 21 的早期预览不同，编译和运行都需要 --enable-preview。本书会明确标注，不会把它当成稳定 API。
• FFM 的 native access 开始收紧。 java.lang.foreign 在 JDK 22 正式，但 JDK 25 对 restricted methods 默认告警，要求 --enable-native-access。这个趋势会影响所有调用本地库的项目，第 8 章会给出真实告警原文。
• primitive patterns 仍是预览。 JDK 25 的 JEP 507 还在第三轮预览，本书不会把它当作可用特性。

这些变化说明一件事：Java 的「高级」不是一套静止的知识，而是一组随版本移动的边界。 本书会尽量把「哪个版本成立」写清楚，而不是给一个脱离版本的结论。

三条阅读路径

路径一：机制补课。 如果你已经写过几年 Java，但反射、类加载、JMM 这些词一直停留在「听说过」，按第 1–9 章顺序读。每章的三节是「机制 → 工具 → 项目落地」的结构，可以只读前两节，再挑感兴趣的落地节。

路径二：改造 libraryd。 如果你想看这些机制怎么进入一个真实服务，从第 1 章的 Repository<T, ID> 开始，跟着每节的「在 libraryd 里落地」改代码。第 3 章的插件加载器、第 6 章的虚拟线程聚合、第 8 章的模块化与 FFM，都是可以直接运行的改造。

路径三：排障与面试。 如果你只需要解决具体问题，先看目录里的小节标题，再跳到对应章节。第 4 章的可见性、第 5 章的并发容器、第 9 章的 JMH 与 JFR，都是高频问题；附录 A–D 提供速查表、模板、版本矩阵和诊断命令。

三条路径都不要求先读完卷二，但需要你能看懂卷二里的 libraryd 类型：Book、Member、Loan、ErrorCode、LibraryException。这些类型的定义在每章第一次出现时会简要重复。

本书不写什么

• 不写 JVM 内部实现细节：对象头布局、GC 算法、C1/C2 编译策略属于卷四。
• 不写框架用法：Spring Boot 的自动配置、Javalin 的全部路由能力属于各自的专题。
• 不写「并发编程入门」：假定你知道线程、Runnable、ExecutorService 的基本用法。
• 不承诺性能数字：所有基准都给出机器口径和复现命令，换机器结果会变。
• 不把预览特性包装成正式特性：用到预览 API 的地方都会标注 --enable-preview 与版本。

验证方式

本书的代码分三类处理。

第一类是完整类，全部用 JDK 25 编译并运行，输出以「本机输出」标注，环境是 macOS Apple Silicon、Temurin 25.0.5、Maven 3.9.12。第二类是片段，按上下文补全后编译，正文会说明补全了什么。第三类是反例，允许编译失败或运行异常，正文会明确标注「反例」并解释失败原因。

并发实验有不确定性。某次运行没有复现可见性问题，不代表问题不存在；本书会如实写出「本次未复现」以及调度层面的原因，而不是伪造一个漂亮的结果。性能数字同理：给出命令、参数和机器口径，读者应当在自己的环境里重跑。

从哪开始

如果你还没有决定，先读第 1 章。它从卷二那个只有一个实现的 BookRepository 开始，把接口抽成 Repository<T, ID>，然后立刻遇到泛型擦除、型变和类型令牌三个绕不开的问题。这三个问题会一直贯穿到第 7 章的模式匹配。

读完第 1 章，你会知道这本书的写法：不是「这个语法叫什么」，而是「这个机制解决了哪个具体问题，代价是什么，什么时候不该用」。