《Java 高级编程》前言

这本书写给谁

本书写给已经能写 Java，但对「运行时到底发生了什么」缺少系统认识的开发者。典型情况有三类。

第一类是做业务开发两三年，能熟练使用集合、Stream、Spring 注解，但遇到 ClassNotFoundException、NoSuchMethodError、IllegalMonitorStateException 时只能搜索报错。第二类是从其他语言转来，知道协程、泛型、模块，但不确定 Java 的对应物在哪个版本、有什么限制。第三类是要做技术选型或面试准备，需要把零散的知识点连成一条可解释的链路。

不适合两类读者：完全没写过 Java 的初学者，以及只想找「XX 面试题标准答案」的读者。前者请先读卷一《Java 编程入门》，后者会发现本书的结论都带条件和版本。

前置知识

假定你已经掌握：

• Java 基本语法、类与接口、异常、集合、Stream、Lambda。
• 多线程的基本概念：Thread、Runnable、ExecutorService、synchronized 的粗略用法。
• Maven 的基本命令：mvn compile、mvn test、mvn package。
• 能读懂 record、sealed、switch 表达式；如果读不懂，第 7 章会补，但前面几章会用到 record。

不要求你读过卷二，但本书的例子大量引用 libraryd 的类型。第一次出现时会给出定义，完整的模块结构见下一节。

环境清单

本书的代码在下面这套环境里编译和运行。版本不是「建议」，而是文中输出的来源；版本不同，输出可能不同。

$ java -version
openjdk version "25.0.5" 2026-10-20 LTS
OpenJDK Runtime Environment Temurin-25.0.5+8 (build 25.0.5+8-LTS)
OpenJDK 64-Bit Server VM Temurin-25.0.5+8 (build 25.0.5+8-LTS, mixed mode, sharing)

$ javac -version
javac 25.0.5

$ mvn -version
Apache Maven 3.9.12 (848fbb4bf2d427b72bdb2471c22fced7ebd9a7a1)
Maven home: /Users/bingrong.yan/apache-maven-3.9.12
Java version: 25.0.5, vendor: Eclipse Adoptium, runtime: /Users/bingrong.yan/.jdks/jdk-25.0.5+8/Contents/Home

$ docker --version
Docker version 29.7.2, build a7dcaa6fdb

$ clang --version
Apple clang version 16.0.0 (clang-1600.0.26.6)
Target: arm64-apple-darwin25.3.0

机器是 Apple M1 Pro，macOS 26.3。第 9 章的 JMH 数字来自这台机器，换机器后数值会变，但相对关系通常保留。

JDK 路径按你的安装位置调整。本书统一用：

export JAVA_HOME=~/.jdks/jdk-25.0.5+8/Contents/Home
export PATH="$JAVA_HOME/bin:$PATH"

如果 java -version 显示的不是 25，先确认 JAVA_HOME，再看 mvn -version 里的 runtime。Maven 会用 JAVA_HOME 指向的 JDK，而不是 PATH 里第一个 java。

项目结构

卷三继续使用卷二的 libraryd，保留五个模块，新增两个只在开发和验证时使用的模块：

libraryd/
├── pom.xml                       # com.plume:libraryd-parent:1.0.0-SNAPSHOT
├── libraryd-domain/              # 领域类型、泛型仓储、sealed 结果、模式匹配
├── libraryd-persistence/         # JDBC 仓储、动态代理事务、并发事件流水线
├── libraryd-web/                 # Javalin 7、虚拟线程、结构化并发聚合
├── libraryd-app/                 # AppMain、装配、module-info、FFM 调用
├── libraryd-integration-tests/   # Testcontainers 集成测试
├── libraryd-agent/               # 第 3 章新增：Premain-Class 计时 Agent
└── libraryd-benchmarks/          # 第 9 章新增：JMH，不随镜像发布

依赖方向不变：domain 不依赖任何模块；persistence、web 依赖 domain；app 依赖全部；integration-tests 依赖 app。agent 只依赖 Byte Buddy 和 JDK，benchmarks 依赖 domain 与 persistence。

包根是 com.plume.library。本书不会为了演示某个机制而改包名，也不会新建一套平行的示例工程；所有代码都放回 libraryd 的对应模块里。

全书结构

九章分四个部分，每章三节：

第 1–3 章是「编译期与运行时能看到什么」，第 4–6 章是「多个线程同时做一件事时规则是什么」，第 7 章把前两类问题用类型表达出来，第 8 章处理 Java 代码与外部世界的边界，第 9 章处理「怎么知道改动真的有效」。

代码与输出约定

完整类。 能独立编译的类会给完整源码，包括 package、import 和 main（如果可运行）。你可以直接复制到文件里执行。

片段。 只展示关键部分的代码用省略号或注释说明上下文，正文会写清「这段代码位于哪个方法里」。片段不保证单独编译。

反例。 标注「反例」的代码块故意保留错误，可能编译失败或抛异常。它们用来展示边界，不要直接用于生产。

真实输出。 放在 text 块里，并标注「本机输出」。如果为了排版删除了无关行，会写明「已省略」。没有真实运行过的输出标为「示意输出」。

命令。 bash 块里的命令按顺序执行。涉及端口的命令会给出可替换的端口号；涉及临时目录的用 /tmp/vol3-*，不污染仓库。

版本标注。 涉及预览 API 的代码块会写 --enable-preview；涉及本地访问的会写 --enable-native-access。如果某个结论只适用于特定 JDK 版本，正文会直接写出范围。

三种验证层次

本书的代码按可验证程度分三层，每节会尽量做到前两层。

第一层：编译。 所有完整类在 JDK 25 下通过 javac --release 25。用到预览 API 的类通过 javac --release 25 --enable-preview。读者可以用同一条命令复现。

第二层：运行。 能独立运行的程序会给出 java 命令和真实输出。并发、类加载、Agent、FFM、JMH、JFR 的实验都属于这一层。运行结果依赖机器和调度，正文会写清哪些是确定性输出，哪些是本次运行的观测值。

第三层：项目集成。 涉及 libraryd 多模块的改动，用 mvn -q -DskipTests package 验证编译与打包；涉及数据库的用 Testcontainers 或本机 PostgreSQL。第三层不会在每节都跑，但每章至少有一个可运行的落地点。

版本不一致时怎么排查

如果你在自己的环境里得到不同结果，按下面顺序排查，不要先改代码。

1. JDK 版本。 java -version 与 javac -version 是否都是 25。--release 25 只能保证字节码目标，不能替代运行时的 JDK 25。
2. 预览开关。 StructuredTaskScope、primitive patterns 需要 --enable-preview，编译和运行都要加。只加编译不加运行会得到 UnsupportedClassVersionError 或预览特性不匹配的报错。
3. 模块路径。 第 8 章的 jlink、module-info 对 --module-path 敏感。类路径和模块路径混用时，先看 jdeps 的输出。
4. 本地库。 FFM 示例需要 libisbn.dylib（macOS）或 libisbn.so（Linux）在 java.library.path 或显式路径下。找不到库时 SymbolLookup 返回空，不要误判为 API 用错。
5. 并发调度。 可见性和重排序实验可能在某些运行中「看起来正常」。先确认线程数、迭代次数和 -XX 参数与正文一致，再判断结论。
6. 依赖版本。 JMH、Byte Buddy、ASM 的版本写在父 POM 的 dependencyManagement 里。子模块不要单独写版本，否则会出现「代码一样、行为不同」。

关于示例的取舍

本书刻意不引入 Lombok、MapStruct、Guava 等简化库。原因不是它们不好，而是它们会遮住本书要讲的机制：Lombok 用注解处理器生成代码，MapStruct 用注解处理器生成映射，Guava 的缓存和并发工具封装了大量细节。读卷三时，你需要看到 Method、InvocationHandler、ClassLoader、VarHandle 这些原始形态。

同样，本书不把每个实验都做成完整框架。插件加载器只加载一个 ISBN 校验器，Agent 只计时一个方法，JMH 只测两个实现。例子小，才能把变量控制住；真实项目里的复杂度，应该由读者在自己的场景里叠加。

与站内其他内容的关系

• 卷一《Java 编程入门》补齐语言基础。
• 卷二《Java 编程实战》补齐工程化与服务端能力。
• 卷四《Java 虚拟机原理与性能调优》补齐 JVM 内部与调优。
• Spring Boot 三部曲补齐框架层；本书第 2 章的反射与代理、第 3 章的类加载，是理解 Spring 容器的基础。

如果时间有限，优先读第 1、4、6、9 章：它们分别对应类型、内存模型、虚拟线程和性能测量，是实际项目里最容易出错、也最容易被旧资料误导的部分。

开始之前

先把环境跑通：

export JAVA_HOME=~/.jdks/jdk-25.0.5+8/Contents/Home
export PATH="$JAVA_HOME/bin:$PATH"
java -version
javac -version
mvn -version

三条命令都显示 25.0.5 之后，再打开第 1 章。如果你用的是其他 25.x 补丁版本，绝大多数示例仍然成立；涉及具体输出的地方，以你本机为准。