系列导读：把 Java 接回计算机基础

Java 的「运行时」比 Python 更显式：JVM 规范、字节码、类加载、GC、JIT 都是可以单独拿出来讲的一层。学 Java 如果只停在 Spring 和 API，很多问题就只能靠背——为什么 HashMap 扩容是 2 倍、为什么 21–23 的虚拟线程怕 synchronized、为什么 @Transactional 自己调自己失效、为什么 Full GC 后 RSS 还不降。

这个系列想做什么

和 Python 与计算机基础 同一套骨架：

计算机基础概念
      ↓
JVM / JDK 怎么实现
      ↓
Spring / 中间件 / 业务代码里怎么用
      ↓
常见坑与边界
      ↓
动手实验

每篇回答三个问题：

1. 这个概念在 Java/JVM 里对应什么？
2. JDK 的实现和教材里的理想模型差在哪？
3. 写业务代码时，这个差异会以什么形式咬你？

文章列表

文章	核心问题	对应课程
Java 与数据结构	ArrayList/LinkedList/HashMap/ArrayDeque/PriorityQueue 底层是什么？	数据结构
Java 与操作系统	平台线程、虚拟线程、NIO、堆外内存、fd、信号在 JVM 里怎么落地？	操作系统
Java 与计算机网络	Socket、NIO、HttpClient、TLS、Netty 之间是什么关系？	计算机网络
Java 与数据库	JDBC、事务、连接池、索引、JPA/MyBatis 在 Spring 应用里怎么配合？	数据库系统
Java 与内存管理	对象布局、TLAB、分代 GC、G1/ZGC、堆外内存怎么串起来？	操作系统 / JVM
Java 与编译原理	javac 怎么生成字节码？类加载、JIT、泛型擦除、invokedynamic 是什么？	编译原理

版本基线

• 语言与 API 以 Java 17 / 21 / 25 LTS 为基线；21+ 特性（虚拟线程、ScopedValue）和 22+ 特性（FFM）会在文中单独标注最低版本。
• JVM 行为以 HotSpot 为准；OpenJ9、GraalVM 的默认 GC/JIT 策略不同。
• GC、JIT、类文件格式都随版本演进；具体参数和日志格式以你使用的 JDK 为准。
• javap 的输出会随编译器版本变化，示例只保证语义，不保证每条指令的编号一致。

容易写死的版本结论

结论	生效版本
虚拟线程	21 正式（JEP 444）
synchronized 导致的 pinning	21–23 存在；24 起 JEP 491 改善
分代 ZGC	21 需 -XX:+ZGenerational；23 起默认
ScopedValue	21 预览；25 转正（JEP 506）
Foreign Function & Memory API	22 正式（JEP 454）
默认 GC	G1（JDK 9+）

怎么读

• 每篇独立，可以按需跳读；侧边栏顺序是「数据结构 → 操作系统 → 网络 → 数据库 → 内存管理 → 编译原理」。
• 代码默认是普通 Java（无框架）；Spring、MyBatis、Netty 只作为应用场景出现。带 ... 或未定义类型的片段会标「伪代码」，完整示例可直接编译。
• 每篇末尾的「动手实验」建议跑一遍，尤其是 javap、jcmd、jstack、-Xlog:gc 这类能直接看到 JVM 行为的命令。实验环境默认是 JDK 21；数据库实验需要 H2 驱动（文中有 Maven 坐标）。
• 和仓库里的 Java 基础 互补：那是自动同步的速查笔记（可能过时），这个系列讲语法下面的运行时。

和 Python 系列的关系

• Python 版偏「解释器 + 私有堆 + GIL」；Java 版偏「JVM + 字节码 + GC + JIT」。
• 两套系列可以对照读：同样是哈希表，Python 的 dict 是紧凑哈希表，Java 的 HashMap 是桶数组 + 链表/红黑树。
• 并发对比要加限定：CPython 默认构建同一时刻只有一个线程执行字节码，C 扩展可释放 GIL，3.13+ 另有 free-threaded 构建；Java 平台线程 1:1 映射 OS 线程，多核上可真正并行，但并行度受核数与锁竞争限制；虚拟线程由 JVM 调度到载体线程，21–23 在 synchronized 中阻塞会 pin，24 起改善。