本文仔細研究了每個 Java軟體架構師在 2024 年應該掌握的 20 個基本領域。這些領域涵蓋了微服務、雲原生應用程式、反應式程式設計和區塊鏈技術等各種主題，囊括了駕馭不斷變化的軟體架構領域所必需的技能和知識。此外，每個部分都提供了對相關技術的見解，並推薦了相關書籍，為架構師提供了全面的路線圖，以保持其領域的領先地位。
1. 微服務架構
採用微服務架構需要將應用程式重新想象為一組較小的、可獨立部署的鬆散耦合服務。這種方法允許單獨開發和擴充套件服務。對於當代 Java 架構師來說，熟練掌握這種架構風格至關重要，因為它有助於有效設計和維護強大、可擴充套件且有彈性的系統。
相關技術：
Spring Boot
一個強大的框架，用於建立可“直接執行”的獨立、生產級 Spring 應用程式。
- Spring Cloud：為開發人員提供工具來快速構建分散式系統中的一些常見模式（例如配置管理、服務發現、斷路器）。
- Spring Data：簡化資料訪問，使其更容易與各種資料庫和儲存技術配合使用。
- Spring Security：為Java應用程式提供全面的安全服務，包括身份驗證、授權和其他安全功能。
Quarkus
Quarkus專為 Kubernetes 設計並針對 GraalVM 和 OpenJDK 進行了最佳化，可提供快速的啟動時間和低記憶體佔用。
- Quarkus 擴充套件：增強並整合了 Hibernate、RESTEasy 和 Kafka 等各種技術。
- Panache：簡化資料訪問層的開發，使使用資料庫變得更容易。
- Qute： Quarkus 的模板引擎，支援動態內容渲染。
OpenShift
基於 Kubernetes 的平臺，幫助管理和部署容器化應用程式，簡化微服務的編排。
- OpenShift 服務網格：整合 Istio、Jaeger 和 Kiali 來管理微服務流量、可觀察性和跟蹤。
- OpenShift Pipelines：基於Tekton，提供Kubernetes原生的CI/CD框架，實現部署自動化。
- OpenShift Serverless：基於Knative，提供無伺服器體驗，可按需構建和部署應用程式。
推薦書籍
- Sam Newman 撰寫的《構建微服務：設計細粒度系統》
- John Carnell 撰寫的《Spring 微服務實戰》
- Alex Soto Bueno 和 Jason Porter 撰寫的《Quarkus Cookbook：Kubernetes-Native Java》
2.雲原生應用程式
對於企業和組織來說，開發能夠充分利用雲端計算潛力的強大應用程式至關重要。這需要戰略性地利用雲平臺和服務來實現無縫可擴充套件性、高可靠性和最佳運營效率。透過有效利用雲端計算，企業可以簡化運營、提高敏捷性並促進具有成本效益的資源利用。
相關技術
- AWS：亞馬遜網路服務提供全面的雲服務。
- Google Cloud Platform：提供一系列計算、儲存和應用服務。
- Microsoft Azure：另一個領先的雲平臺，擁有用於構建和管理應用程式的大量工具。
推薦書籍
- Josh Long 和 Kenny Bastani 撰寫的《雲原生 Java：使用 Spring Boot、Spring Cloud 和 Cloud Foundry 設計彈性系統》
3.容器化與編排
掌握容器化和編排技術可確保應用程式在不同環境中順利執行，從而提高可擴充套件性和可靠性。
相關技術
- Docker：使您能夠在容器中打包和執行應用程式。
- Kubernetes：用於自動部署、擴充套件和管理容器化應用程式的開源系統。
- OpenShift：使用 DevOps 工具擴充套件 Kubernetes，以促進容器編排和管理。
推薦書籍
- Karl Matthias 和 Sean P. Kane 撰寫的《Docker：啟動與執行》
- 《Kubernetes Up & Running》作者：Kelsey Hightower、Brendan Burns 和 Joe Beda
4. 反應式程式設計
反應式程式設計允許有效地處理非同步資料流，這對於現代 Web 應用程式至關重要。
相關技術
- Project Reactor：在 JVM 上構建反應式應用程式的基礎庫。
- Akka：用於構建高度併發、分散式、有彈性的訊息驅動應用程式的工具包和執行時。
- RxJava：一個使用可觀察序列編寫非同步和基於事件的程式的庫。
推薦書籍
- Tomasz Nurkiewicz 和 Ben Christensen 撰寫的“使用 RxJava 進行反應式程式設計”
- Josh Long 的“Reactive Spring”
5.無伺服器計算
無伺服器架構使您無需管理基礎設施即可構建應用程式，從而提高靈活性並降低運營開銷。
相關技術
- AWS Lambda：一種讓您無需配置或管理伺服器即可執行程式碼的服務。
- Azure Functions：一種在雲中輕鬆執行小段程式碼或“函式”的解決方案。
- Google Cloud Functions：輕量級、基於事件的非同步計算解決方案。
推薦書籍
- Peter Sbarski 撰寫的“AWS 上的無伺服器架構”
- Mohamed Labouardy 撰寫的“使用 Python 構建無伺服器應用程式”
6.事件驅動架構
設計對實時事件做出反應的系統可增強可擴充套件性和響應能力，使其成為現代應用程式的理想選擇。
相關技術
- Apache Kafka：一個分散式事件流平臺，每天能夠處理數萬億個事件。
- RabbitMQ：一個可靠的訊息系統，支援多種訊息傳遞協議。
- AWS SNS/SQS：用於可擴充套件訊息佇列的簡單通知服務 (SNS) 和簡單佇列服務 (SQS)。
推薦書籍
- Ben Stopford 撰寫的《設計事件驅動系統》
- 《卡夫卡：權威指南》作者：Neha Narkhede、Gwen Shapira 和 Todd Palino
7. 安全最佳實踐
對於任何架構師來說，實施強大的安全措施來保護應用程式免受威脅和漏洞的侵害都是至關重要的。
相關技術
- Spring Security：一個強大且可定製的身份驗證和訪問控制框架。
- OWASP 工具：來自開放 Web 應用程式安全專案的各種工具和資源。
- JWT（JSON Web Tokens）：一種緊湊的、URL 安全的表示雙方之間傳輸的宣告的方式。
推薦書籍
- Laurentiu Spilca 撰寫的“Spring Security 實際應用”
- Scott Oaks 撰寫的《Java 安全：編寫安全程式碼》
8. DevOps 和 CI/CD
透過DevOps實踐整合開發和運營並實施 CI/CD 管道對於高效可靠的軟體交付至關重要。
相關技術
- Jenkins：一個支援構建、部署和自動化專案的開源自動化伺服器。
- GitLab CI/CD：提供與 GitLab 整合的強大的 CI/CD 管道支援。
- Travis CI：用於構建和測試託管在 GitHub 上的專案的持續整合服務。
推薦書籍
- 《DevOps 手冊》，作者：Gene Kim、Patrick Debois、John Willis 和 Jez Humble
- Jez Humble 和 David Farley 撰寫的《持續交付：透過構建、測試和部署自動化實現可靠的軟體釋出》
9. API 和整合
為服務整合設計強大的 API 可確保不同系統之間的無縫通訊，這對於微服務和混合雲環境至關重要。
相關技術
- REST：一種設計網路應用程式的架構風格。
- GraphQL：一種用於 API 的查詢語言，以及使用您為資料定義的型別系統執行這些查詢的執行時。
- OpenAPI/Swagger：用於設計、構建、記錄和使用 RESTful Web 服務的工具。
推薦書籍
- Brenda Jin、Saurabh Sahni 和 Amir Shevat 撰寫的“設計 Web API”
- Marc-Andre Giroux 撰寫的《GraphQL：帶示例的實用指南》
10.資料管理和NoSQL資料庫
有效處理大量資料和了解 NoSQL 資料庫對於效能和可擴充套件性至關重要。
相關技術
- MongoDB：具有您所需的可擴充套件性和靈活性以及所需的查詢和索引功能的文件資料庫。
- Cassandra：一種分散式 NoSQL 資料庫管理系統，旨在處理許多商品伺服器上的大量資料。
- Redis：記憶體資料結構儲存，用作分散式記憶體鍵值資料庫、快取和訊息代理。
推薦書籍
- Pramod J. Sadalage 和 Martin Fowler 撰寫的《NoSQL 精粹：新興多語言永續性世界的簡要指南》
- Kristina Chodorow 撰寫的《MongoDB：權威指南》
11.分散式系統
設計和管理分散式系統可確保高可用性和容錯能力，這對於大型應用程式至關重要。
相關技術
- Apache Zookeeper：用於維護配置資訊、命名、提供分散式同步以及提供組服務的集中服務。
- Consul：提供服務發現、配置和分段功能。
- Netflix Eureka：一種基於 REST 的服務，主要用於 AWS 雲中定位服務，以實現中間層伺服器的負載平衡和故障轉移。
推薦書籍
- Martin Kleppmann 撰寫的《設計資料密集型應用程式》
- 《分散式系統：原理與範例》（作者：Andrew S. Tanenbaum 和 Maarten Van Steen）
12.併發和並行
有效地管理併發和並行可以提高應用程式的效能和響應能力，這使其成為架構師的一項關鍵技能。
相關技術
- Java 併發框架：提供高階併發構造。
- Fork/Join框架：簡化開發並行應用程式的過程。
- 反應流：一項旨在為具有非阻塞背壓的非同步流處理提供標準的計劃。
推薦書籍
- Brian Goetz 撰寫的《Java 併發實踐》
- Heinz Kabutz 撰寫的“Java 併發實踐”
13. 效能調優與最佳化
定期調整和最佳化 Java 應用程式可確保它們在不同的條件和規模下高效執行。
相關技術
- Java Mission Control：一套用於監控、管理和排除 Java 應用程式故障的工具。
- VisualVM：整合多個命令列 JDK 工具和輕量級分析功能的視覺化工具。
- JProfiler：一個強大的 Java 分析器，可幫助解決效能瓶頸問題。
推薦書籍
- Scott Oaks 撰寫的《Java 效能：權威指南》
- Benjamin J. Evans、Jim Gough 和 Chris Newland 撰寫的《最佳化 Java》
14.瞭解 Java 生態系統和更新
緊跟最新的 Java 更新和生態系統可確保使用最高效和最安全的版本。
相關技術
- JDK 17+： Java 的最新長期支援 (LTS) 版本。
- OpenJDK： Java 平臺標準版的免費開源實現。
推薦書籍
- Raoul-Gabriel Urma、Mario Fusco 和 Alan Mycroft 撰寫的《現代 Java 實戰》
- Joshua Bloch 著《Effective Java》
15. 架構模式和最佳實踐
應用經過驗證的架構模式和最佳實踐可以帶來更加健壯和可維護的應用程式。
相關技術
- MVC（模型-檢視-控制器）：一種常用於開發使用者介面的架構模式。
- CQRS（命令查詢職責分離）：一種分離資料儲存的讀取和更新操作的模式。
- 事件源：將業務實體的狀態儲存為一系列狀態變化事件。
推薦書籍
- Martin Fowler 的《企業應用程式架構模式》
- Eric Evans 的《領域驅動設計：解決軟體核心的複雜性》
16. 測試和測試驅動開發（TDD）
實施全面的測試實踐並採用 TDD 可提高程式碼質量和可靠性。
相關技術
- JUnit：用於編寫可重複測試的簡單框架。它是單元測試框架 xUnit 架構的一個例項。
- Mockito： Java 中的單元測試模擬框架。
- Selenium：用於測試 Web 應用程式的可移植框架。
推薦書籍
- Kent Beck 撰寫的《測試驅動開發：示例》
- Petar Tahchiev、Felipe Leme、Vincent Massol 和 Gary Gregory 撰寫的“JUnit 實戰”
17.圖資料庫
理解和使用圖資料庫可以有效處理高度連線的資料，這在現代應用中越來越重要。
相關技術
- Neo4j：高度可擴充套件的本機圖形資料庫，專為利用資料關係而構建。
- Amazon Neptune：完全託管的圖形資料庫服務。
- ArangoDB：原生多模型資料庫系統。
推薦書籍
- Ian Robinson、Jim Webber 和 Emil Eifrem 撰寫的《圖形資料庫》
- Rik Van Bruggen 撰寫的“學習 Neo4j”
18.大資料與分析
利用大資料技術和分析工具對於從大型資料集中提取有價值的見解至關重要。
相關技術
- Apache Hadoop：一個開源框架，允許跨計算機叢集分散式處理大型資料集。
- Apache Spark：用於大規模資料處理的統一分析引擎。
- Elasticsearch：一個分散式、RESTful 搜尋和分析引擎。
推薦書籍
- Nathan Marz 和 James Warren 合著的《大資料：可擴充套件實時資料系統的原理和最佳實踐》
- 《Spark：權威指南》作者：Bill Chambers 和 Matei Zaharia
19.人工智慧和機器學習
將 AI 和 ML 功能整合到應用程式中可以提供競爭優勢和新功能。
相關技術
- TensorFlow：一個用於機器學習的開源庫。
- Deeplearning4j： JVM 的深度學習庫。
- Weka：用於資料探勘任務的機器學習演算法集合。
推薦書籍
- 《人工智慧：思考人類的指南》作者：梅蘭妮·米切爾
- Yusuke Sugomori 撰寫的《使用 Java 進行深度學習》
20.區塊鏈技術
瞭解區塊鏈基礎知識及其潛在應用可以為安全、分散的應用開闢新的可能性。
相關技術
- Hyperledger Fabric：一個許可的區塊鏈基礎設施。
- 以太坊：執行智慧合約的去中心化平臺。
- Corda：一個專為商業設計的開源區塊鏈平臺。
推薦書籍
- 《區塊鏈基礎知識：25 步非技術介紹》作者：Daniel Drescher
- Imran Bashir 撰寫的《精通區塊鏈》