Дорожная карта Java-разработчика

1. Основы Java

1.1 Введение в программирование

• Что такое программирование и Java?
• Установка JDK и настройка среды разработки (IntelliJ IDEA, Eclipse)
• Первая программа "Hello World"
• Компиляция и запуск Java-приложений

1.2 Синтаксис и базовые конструкции

• Переменные и типы данных (примитивные типы: int, double, boolean, char и т.д.)
• Операторы (арифметические, логические, сравнения)
• Условные операторы (if-else, switch)
• Циклы (for, while, do-while, enhanced for)
• Массивы (одномерные и многомерные)
• Строки (String, StringBuilder, StringBuffer)

1.3 Объектно-ориентированное программирование (ООП)

• Классы и объекты
• Конструкторы и инициализация объектов
• Методы и перегрузка методов
• Инкапсуляция (модификаторы доступа: private, public, protected)
• Наследование и ключевое слово extends
• Полиморфизм (переопределение методов, динамическая диспетчеризация)
• Абстрактные классы и методы
• Интерфейсы и множественное наследование
• Внутренние классы (вложенные, локальные, анонимные)

1.4 Исключения и обработка ошибок

• Типы исключений (checked, unchecked)
• Try-catch-finally блоки
• Создание пользовательских исключений
• Лучшие практики обработки исключений

2. Продвинутая Java

2.1 Коллекции (Collections Framework)

• Интерфейсы коллекций (Collection, List, Set, Map, Queue)
• Реализации List (ArrayList, LinkedList, Vector)
• Реализации Set (HashSet, LinkedHashSet, TreeSet)
• Реализации Map (HashMap, LinkedHashMap, TreeMap, Hashtable)
• Queue и Deque (PriorityQueue, ArrayDeque)
• Итераторы и сравнение объектов (Comparable, Comparator)
• Утилитарные классы (Collections, Arrays)

2.2 Generics (Обобщения)

• Параметризованные типы
• Ограниченные типы параметров
• Wildcards (?, extends, super)
• Стирание типов (Type Erasure)

2.3 Stream API и функциональное программирование

• Лямбда-выражения
• Функциональные интерфейсы (Predicate, Function, Consumer, Supplier)
• Stream API (filter, map, reduce, collect)
• Параллельные стримы
• Optional для работы с null-значениями

2.4 Многопоточность и конкурентность

• Создание потоков (Thread, Runnable)
• Жизненный цикл потока
• Синхронизация (synchronized, volatile)
• Блокировки (Lock, ReentrantLock)
• Concurrent коллекции (ConcurrentHashMap, CopyOnWriteArrayList)
• Executor Framework и Thread Pools
• Future и CompletableFuture
• Проблемы многопоточности (deadlock, race condition)

2.5 Ввод/вывод (I/O)

• Потоки ввода/вывода (InputStream, OutputStream)
• Работа с файлами (File, Path, Files)
• Чтение и запись текстовых файлов (Reader, Writer)
• Буферизация (BufferedReader, BufferedWriter)
• Сериализация объектов
• NIO (New I/O) и работа с каналами

2.6 Рефлексия и аннотации

• Reflection API
• Получение информации о классах
• Создание пользовательских аннотаций
• Обработка аннотаций в runtime

3. Базы данных

3.1 SQL и реляционные базы данных

• Основы SQL (SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE)
• Проектирование баз данных и нормализация
• Первичные и внешние ключи
• Индексы и оптимизация запросов
• Соединения таблиц (JOIN: INNER, LEFT, RIGHT, FULL)
• Агрегатные функции (COUNT, SUM, AVG, GROUP BY, HAVING)
• Подзапросы и представления (VIEW)
• Транзакции (ACID принципы)

3.2 JDBC (Java Database Connectivity)

• Подключение к базе данных
• Выполнение запросов (Statement, PreparedStatement, CallableStatement)
• Обработка результатов (ResultSet)
• Управление транзакциями
• Connection Pool (HikariCP, C3P0)

3.3 Hibernate (ORM)

• Концепция ORM (Object-Relational Mapping)
• Настройка Hibernate и конфигурация
• Entity классы и аннотации (@Entity, @Id, @Table)
• Маппинг связей (@OneToOne, @OneToMany, @ManyToOne, @ManyToMany)
• Жизненный цикл Entity (Transient, Persistent, Detached, Removed)
• HQL (Hibernate Query Language)
• Criteria API
• Кэширование (First Level Cache, Second Level Cache)
• Lazy и Eager загрузка
• Каскадные операции

3.4 JPA (Java Persistence API)

• Отличия JPA от Hibernate
• EntityManager и его методы
• JPQL (Java Persistence Query Language)
• Repositories в Spring Data JPA

3.5 NoSQL базы данных

• MongoDB (документоориентированная БД)
• Redis (хранилище ключ-значение для кэширования)
• Cassandra (распределенная БД)
• Elasticsearch (поисковая и аналитическая система)

4. Spring Framework

4.1 Spring Core

• Инверсия управления (IoC) и Dependency Injection (DI)
• Контейнер Spring (ApplicationContext)
• Бины и их жизненный цикл
• Области видимости бинов (Singleton, Prototype, Request, Session)
• Конфигурация (XML, Java-based, Annotation-based)
• Аннотации (@Component, @Service, @Repository, @Controller)
• @Autowired, @Qualifier, @Primary
• Aspect-Oriented Programming (AOP)

4.2 Spring Boot

• Автоконфигурация и стартеры
• Создание Spring Boot приложения
• Application properties и YAML конфигурация
• Профили (Profiles) для разных окружений
• Actuator для мониторинга приложения
• Embedded серверы (Tomcat, Jetty, Undertow)
• Spring Boot DevTools для разработки

4.3 Spring MVC

• Model-View-Controller паттерн
• DispatcherServlet и обработка запросов
• Контроллеры (@Controller, @RestController)
• Маппинг запросов (@RequestMapping, @GetMapping, @PostMapping и т.д.)
• Обработка параметров (@RequestParam, @PathVariable, @RequestBody)
• Валидация данных (JSR-303, @Valid)
• Обработка исключений (@ExceptionHandler, @ControllerAdvice)
• Возврат данных (ResponseEntity, @ResponseBody)
• Шаблонизаторы (Thymeleaf, JSP)

4.4 Spring Data JPA

• Repository интерфейсы (CrudRepository, JpaRepository)
• Query методы и именование
• Пользовательские запросы (@Query)
• Pagination и Sorting
• Specifications для динамических запросов

4.5 Spring Security

• Аутентификация и авторизация
• Настройка безопасности (SecurityConfig)
• UserDetailsService и PasswordEncoder
• Фильтры безопасности
• JWT токены для REST API
• OAuth 2.0 и OpenID Connect
• Защита от CSRF атак
• Method Security (@PreAuthorize, @PostAuthorize)

4.6 Spring REST

• RESTful архитектура и принципы
• Создание REST API с Spring Boot
• HATEOAS (Hypermedia as the Engine of Application State)
• Версионирование API
• Content Negotiation
• Документирование API (Swagger/OpenAPI)

4.7 Spring Testing

• Unit тесты с JUnit 5
• Mockito для создания моков
• @SpringBootTest для интеграционных тестов
• @WebMvcTest для тестирования контроллеров
• @DataJpaTest для тестирования репозиториев
• TestContainers для тестирования с реальными БД

5. Микросервисы и распределенные системы

5.1 Основы микросервисной архитектуры

• Монолит vs Микросервисы
• Принципы проектирования микросервисов
• Domain-Driven Design (DDD)
• Bounded Context и Aggregates
• Коммуникация между сервисами (синхронная и асинхронная)

5.2 Spring Cloud

• Service Discovery (Eureka, Consul)
• API Gateway (Spring Cloud Gateway, Zuul)
• Configuration Server (Spring Cloud Config)
• Load Balancing (Ribbon, Spring Cloud LoadBalancer)
• Circuit Breaker (Resilience4j, Hystrix)
• Distributed Tracing (Sleuth, Zipkin)
• Feign Client для REST коммуникации

5.3 Apache Kafka

• Основы Apache Kafka и архитектура
• Topics, Partitions, Brokers
• Producers и Consumers
• Consumer Groups и ребалансировка
• Kafka Streams для обработки потоков данных
• Kafka Connect для интеграции данных
• Гарантии доставки сообщений (at-most-once, at-least-once, exactly-once)
• Kafka в Spring Boot (Spring Kafka)
• Serialization/Deserialization (Avro, JSON)
• Мониторинг Kafka (JMX, Kafka Manager)

5.4 RabbitMQ

• Основы очередей сообщений
• Exchanges, Queues, Bindings
• Паттерны обмена сообщениями (Direct, Topic, Fanout, Headers)
• Spring AMQP для работы с RabbitMQ

5.5 gRPC

• Protocol Buffers
• Создание gRPC сервисов
• Типы вызовов (Unary, Server Streaming, Client Streaming, Bidirectional)
• gRPC в Spring Boot

6. Контейнеризация и DevOps

6.1 Docker

• Основы Docker и контейнеризации
• Образы и контейнеры
• Dockerfile и создание образов
• Docker Compose для многоконтейнерных приложений
• Volumes и Networks
• Docker Hub и приватные Registry
• Оптимизация Docker образов

6.2 Kubernetes

• Архитектура Kubernetes (Pods, Nodes, Clusters)
• Deployments и ReplicaSets
• Services и Ingress
• ConfigMaps и Secrets
• Volumes и Persistent Volumes
• Helm для управления приложениями
• Мониторинг и логирование в K8s

6.3 CI/CD

• Continuous Integration и Continuous Deployment
• Jenkins (Pipelines, Jobs)
• GitLab CI/CD
• GitHub Actions
• Автоматизация тестирования и развертывания

6.4 Системы контроля версий

• Git (основы и продвинутые команды)
• Branching стратегии (Git Flow, GitHub Flow)
• Pull Requests и Code Review
• Merge vs Rebase

7. Инструменты сборки

7.1 Maven

• Структура Maven проекта
• POM файл (Project Object Model)
• Жизненный цикл сборки (compile, test, package, install, deploy)
• Зависимости и репозитории
• Плагины и цели
• Профили Maven

7.2 Gradle

• Groovy и Kotlin DSL для Gradle
• Build Scripts и Tasks
• Управление зависимостями
• Плагины Gradle
• Incremental Builds

8. Тестирование

8.1 Unit Testing

• JUnit 5 (Jupiter)
• Assertions и тестовые методы
• Параметризованные тесты
• Жизненный цикл тестов (@BeforeEach, @AfterEach)

8.2 Mocking

• Mockito (mock, spy, verify)
• ArgumentMatchers и ArgumentCaptors
• Stubbing методов
• MockMvc для тестирования Spring MVC

8.3 Integration Testing

• Spring Boot Test
• TestContainers для тестирования с БД и внешними сервисами
• Embedded базы данных (H2, HSQLDB)

8.4 Test-Driven Development (TDD)

• Принципы TDD (Red-Green-Refactor)
• Написание тестов перед кодом

8.5 Behavior-Driven Development (BDD)

• Cucumber и Gherkin синтаксис
• Сценарии тестирования (Given-When-Then)

9. Паттерны проектирования

9.1 Порождающие паттерны

• Singleton (Одиночка)
• Factory Method (Фабричный метод)
• Abstract Factory (Абстрактная фабрика)
• Builder (Строитель)
• Prototype (Прототип)

9.2 Структурные паттерны

• Adapter (Адаптер)
• Decorator (Декоратор)
• Proxy (Заместитель)
• Facade (Фасад)
• Composite (Компоновщик)
• Bridge (Мост)

9.3 Поведенческие паттерны

• Strategy (Стратегия)
• Observer (Наблюдатель)
• Command (Команда)
• Template Method (Шаблонный метод)
• Iterator (Итератор)
• State (Состояние)
• Chain of Responsibility (Цепочка обязанностей)

10. Дополнительные технологии и инструменты

10.1 Логирование

• SLF4J и Logback
• Log4j2
• Уровни логирования
• Централизованное логирование (ELK Stack: Elasticsearch, Logstash, Kibana)

10.2 Мониторинг и метрики

• Spring Boot Actuator
• Prometheus и Grafana
• Micrometer для метрик
• Distributed Tracing (Jaeger, Zipkin)

10.3 Кэширование

• Spring Cache Abstraction
• Redis как распределенный кэш
• Caffeine для локального кэширования
• Стратегии кэширования (Cache-Aside, Write-Through, Write-Behind)

10.4 Reactive Programming

• Project Reactor (Flux, Mono)
• Spring WebFlux
• Реактивные базы данных (R2DBC)
• Backpressure и операторы

10.5 GraphQL

• Основы GraphQL
• Schema и типы
• Queries, Mutations, Subscriptions
• Spring for GraphQL

10.6 Веб-сокеты

• WebSocket протокол
• STOMP протокол
• Spring WebSocket
• Real-time коммуникация

11. Архитектура и принципы разработки

11.1 Принципы SOLID

• Single Responsibility Principle (Принцип единственной ответственности)
• Open/Closed Principle (Принцип открытости/закрытости)
• Liskov Substitution Principle (Принцип подстановки Барбары Лисков)
• Interface Segregation Principle (Принцип разделения интерфейса)
• Dependency Inversion Principle (Принцип инверсии зависимостей)

11.2 Clean Code

• Читаемость и понятность кода
• Именование переменных и методов
• Функции и их размер
• Комментарии и документация
• Рефакторинг

11.3 Архитектурные паттерны

• Layered Architecture (Многослойная архитектура)
• Hexagonal Architecture (Порты и адаптеры)
• Clean Architecture
• CQRS (Command Query Responsibility Segregation)
• Event Sourcing

11.4 REST API Best Practices

• Использование HTTP методов правильно
• Статус коды (200, 201, 400, 404, 500 и т.д.)
• Версионирование API
• Обработка ошибок
• Документирование (Swagger/OpenAPI)

12. Безопасность приложений

12.1 Основы безопасности

• OWASP Top 10 (главные уязвимости)
• SQL Injection и защита от него
• XSS (Cross-Site Scripting)
• CSRF (Cross-Site Request Forgery)
• HTTPS и SSL/TLS

12.2 Аутентификация и авторизация

• JWT (JSON Web Tokens)
• OAuth 2.0
• OpenID Connect
• Session vs Token based authentication
• Role-Based Access Control (RBAC)

12.3 Шифрование

• Хэширование паролей (BCrypt, PBKDF2)
• Симметричное и асимметричное шифрование
• Цифровые подписи

13. Производительность и оптимизация

13.1 Профилирование приложений

• JProfiler, YourKit, VisualVM
• Анализ памяти (heap dumps)
• CPU профилирование
• Thread dumps

13.2 JVM и сборка мусора

• Структура JVM (Heap, Stack, Method Area)
• Garbage Collection алгоритмы (Serial, Parallel, CMS, G1, ZGC)
• Настройка JVM параметров
• Memory Leaks и их обнаружение

13.3 Оптимизация баз данных

• Индексирование таблиц
• Explain планы запросов
• N+1 проблема и её решение
• Batch операции
• Денормализация для производительности

13.4 Кэширование

• Многоуровневое кэширование
• CDN для статических ресурсов
• HTTP кэширование (ETag, Cache-Control)

14. Методологии разработки и Soft Skills

14.1 Agile и Scrum

• Принципы Agile
• Scrum framework (Sprints, Daily Standups, Retrospectives)
• Kanban
• User Stories и Planning Poker

14.2 Работа в команде

• Code Review практики
• Pair Programming
• Коммуникация с командой
• Документирование решений

14.3 Управление проектами

• Jira, Trello, Asana
• Оценка задач
• Приоритизация

Путь к успеху

Эта дорожная карта — ваш путеводитель в мир профессиональной Java-разработки.

Изучение всех этих тем требует времени и практики, но каждый шаг приближает вас к цели стать востребованным разработчиком.

Помните: теория важна, но практика — ключ к мастерству. Работайте над реальными проектами, участвуйте в open-source, решайте задачи на coding platforms.

Успехов вам на пути к профессии Java-разработчика! 🚀