📕我是廖志伟,一名Java开发工程师、《Java项目实战——深入理解大型互联网企业通用技术》(基础篇)、(进阶篇)、(架构篇)清华大学出版社签约作家、Java领域优质创作者、CSDN博客专家、阿里云专家博主、51CTO专家博主、产品软文专业写手、技术文章评审老师、技术类问卷调查设计师、幕后大佬社区创始人、开源项目贡献者。
📘拥有多年一线研发和团队管理经验,研究过主流框架的底层源码(Spring、SpringBoot、SpringMVC、SpringCloud、Mybatis、Dubbo、Zookeeper),消息中间件底层架构原理(RabbitMQ、RocketMQ、Kafka)、Redis缓存、MySQL关系型数据库、 ElasticSearch全文搜索、MongoDB非关系型数据库、Apache ShardingSphere分库分表读写分离、设计模式、领域驱动DDD、Kubernetes容器编排等。不定期分享高并发、高可用、高性能、微服务、分布式、海量数据、性能调优、云原生、项目管理、产品思维、技术选型、架构设计、求职面试、副业思维、个人成长等内容。

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一、并发编程知识体系
线程基础
线程生命周期:在并发编程中,线程的生命周期是其核心概念之一。线程从创建到销毁,经历多个状态变化。线程状态的转换是由线程的状态机和操作系统调度机制共同控制的。在Java中,线程的生命周期可以通过Thread类和Runtime类提供的API进行管理和监控。
- 创建:线程通过Thread类的构造方法或继承Thread类创建,进入新建状态(New)。此时线程尚未分配系统资源,无法被CPU调度执行。
- 就绪:新建线程被创建后,会进入就绪状态(Runnable),此时线程已经准备好执行,但由CPU调度器尚未选中。
- 运行:CPU调度器选择就绪状态中的线程进入运行状态(Running),线程开始执行代码。
- 阻塞:当线程执行过程中,因某些原因(如I/O操作、等待锁等)无法继续执行,会进入阻塞状态(Blocked)。
- 等待:线程执行过程中,可能需要等待某些特定条件满足,这时线程进入等待状态(Waiting)。
- 超时等待:线程在等待时,可以设置一个超时时间,当超时后,线程会进入超时等待状态(Timed Waiting)。
- 终止:当线程执行完毕,或因为某些异常退出时,进入终止状态(Terminated)。
线程优先级:线程优先级决定了线程在多线程环境中的执行顺序。操作系统会根据线程的优先级来调度线程,但具体调度策略依赖于具体操作系统的实现。在Java中,线程优先级由1(最低)到10(最高)表示。
守护线程:守护线程(Daemon Thread)是一种特殊的线程,它为其他线程提供服务。当所有非守护线程结束时,守护线程也会自动结束。守护线程通常用于执行后台任务,如垃圾回收。
线程池:线程池是一种预先生成一组线程的池,用于执行和管理多个任务。线程池可以提高应用程序的响应速度和系统资源利用率。
- 核心线程数:线程池中的核心线程数,即使在任务量少时,这些线程也保持活跃状态。
- 最大线程数:线程池可以创建的最大线程数,当任务量增加时,线程池会根据需要创建额外的线程。
- 线程存活时间:线程空闲一段时间后,将被回收。
- 工作队列:用于存储等待执行的任务,可以是直接提交队列、有界队列、优先级队列或同步队列。
- 拒绝策略:当线程池无法执行任务时,根据拒绝策略决定如何处理任务,常见的策略包括丢弃任务、丢弃队列中最后一个任务、调用拒绝处理器的回调函数和抛出异常。
核心参数配置与拒绝策略
工作队列类型:线程池的工作队列决定了如何存储等待执行的任务。不同类型的工作队列具有不同的特点和应用场景。
- 直接提交队列:直接将任务提交给线程池,不进行排队。
- 有界队列:对任务队列的大小进行限制,超过队列容量时,新的任务会根据拒绝策略进行处理。
- 优先级队列:根据任务优先级进行排队,优先级高的任务先执行。
- 同步队列:所有任务都按照提交的顺序进行执行。
拒绝策略:拒绝策略决定了当任务无法被线程池执行时,如何处理这些任务。
- 丢弃任务:直接丢弃无法执行的任务。
- 丢弃队列中最后一个任务:当线程池已满时,丢弃队列中最后一个提交的任务。
- 调用拒绝处理器的回调函数:当任务无法执行时,调用一个拒绝处理器的回调函数进行处理。
- 抛出异常:当任务无法执行时,抛出一个异常。
同步机制
悲观锁/乐观锁:在并发编程中,同步机制用于防止多个线程同时修改共享资源,以保证数据的一致性。
- 悲观锁:悲观锁假设并发环境中数据会发生冲突,因此在操作数据前加锁,保证数据的一致性。悲观锁的实现方式包括互斥锁、读写锁等。
- 乐观锁:乐观锁假设并发环境中数据不会发生冲突,通过版本号或时间戳来检测冲突。当检测到冲突时,重新读取数据并进行更新。
读写锁:读写锁允许多个线程同时读取数据,但只允许一个线程写入数据。读写锁可以提高并发性能,尤其是在读操作远多于写操作的场景。
条件变量:条件变量允许线程在满足特定条件时挂起,直到其他线程发出信号。
并发集合
ConcurrentHashMap:ConcurrentHashMap是线程安全的HashMap实现,通过分段锁(Segment Lock)提高并发性能。ConcurrentHashMap将数据存储在多个段中,每个段使用单独的锁,从而实现高并发访问。
CopyOnWrite容器:CopyOnWrite容器在写操作时复制整个容器,读操作则直接在副本上操作。适用于读多写少的场景。
BlockingQueue:BlockingQueue是线程安全的队列实现,支持阻塞操作,常用于线程间的通信。BlockingQueue有多种实现,如LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue、PriorityBlockingQueue等。
并发工具类
Phaser:Phaser是一种灵活的同步工具,支持动态的线程同步。Phaser允许线程在执行过程中动态注册和注销,从而实现灵活的线程同步。
Exchanger:Exchanger允许两个线程在某个点交换数据。
FutureTask:FutureTask是Future接口的实现,用于异步执行任务。FutureTask允许客户端线程查询任务是否已完成,并获取其结果。
非阻塞算法
CAS原理:CAS(Compare-And-Swap)是一种无锁算法,通过比较和交换操作来更新变量。CAS算法需要三个操作数:内存位置V、预期原值A和新值B。当V的值等于A时,将V的值更新为B,否则不做任何操作。
Atomic类:Atomic类提供了原子操作的方法,如AtomicInteger、AtomicLong等。这些方法保证了在多线程环境下对变量的操作是原子性的。
无锁队列:无锁队列通过CAS操作实现线程安全的队列。无锁队列可以提高并发性能,但实现起来较为复杂。
并发框架
Netty线程模型:Netty采用主从多线程模型,一个Boss线程负责处理连接请求,多个Worker线程负责处理读写操作。这种模型可以有效地处理大量并发连接。
Akka Actor模型:Akka是基于Actor模型的并发框架,每个Actor都是一个独立的线程,通过消息传递进行通信。Actor模型可以有效地解决并发编程中的线程同步问题。
Disruptor环形缓冲区:Disruptor是一个高性能的并发队列实现,通过环形缓冲区和CAS操作实现高效的并发处理。Disruptor可以应用于各种场景,如日志处理、消息队列等。
二、MyBatis知识体系
SQL映射
注解映射:MyBatis支持使用注解来映射SQL语句和结果集。通过在Java实体类或Mapper接口中使用注解,可以方便地定义SQL映射关系。
结果集映射:MyBatis通过XML或注解定义结果集的映射关系。通过配置resultMap,可以将SQL查询结果映射到Java实体类中。
关联查询:MyBatis支持多表关联查询,通过嵌套查询或关联查询实现。嵌套查询是一种递归查询,关联查询则是通过JOIN操作将多个表连接起来。
动态SQL
OGNL表达式:OGNL是一种表达式语言,用于动态生成SQL语句。OGNL表达式可以方便地访问Java对象的属性、方法以及进行运算。
分支语句:MyBatis支持使用条件语句来动态生成SQL分支。通过在XML映射文件中使用 、 等标签,可以实现动态SQL语句的生成。
批量操作:MyBatis支持批量插入和更新操作。批量操作可以提高数据库操作的效率,减少数据库的访问次数。
缓存机制
一级缓存:一级缓存是SqlSession级别的缓存,用于缓存查询结果。一级缓存仅在SqlSession的生命周期内有效,当SqlSession关闭时,一级缓存也随之失效。
二级缓存:二级缓存是全局缓存,用于缓存不同SqlSession之间的查询结果。二级缓存可以在多个SqlSession之间共享,但需要根据业务需求进行配置和管理。
自定义缓存:MyBatis允许自定义缓存实现,以适应特定的业务需求。自定义缓存可以通过实现Cache接口或使用插件的方式进行开发。
代理模式:MyBatis使用代理模式来创建Mapper接口的代理实现。代理模式可以提高代码的可维护性,并减少重复代码。
MapperProxy插件拦截
MapperProxy:MapperProxy是MyBatis用于代理Mapper接口的类。MapperProxy通过动态代理技术实现Mapper接口的方法调用。
插件拦截:MyBatis允许使用插件来拦截SQL执行过程。通过实现Interceptor接口,可以拦截MyBatis的执行过程,并对SQL语句进行修改。
动态代理执行流程:MyBatis使用动态代理技术来拦截Mapper接口的方法调用。动态代理技术允许在运行时创建一个代理对象,代理对象会拦截接口方法调用,并将调用委托给真实对象。
SqlSession生命周期
SqlSession:SqlSession是MyBatis的核心对象,用于执行SQL语句。SqlSession可以用于执行查询、插入、更新、删除等操作。
执行器类型:MyBatis提供了多种执行器类型,如SimpleExecutor和BatchExecutor。SimpleExecutor逐条执行SQL语句,BatchExecutor可以将多条SQL语句合并成一个批次执行。
延迟加载:MyBatis支持延迟加载关联对象。延迟加载可以在需要时才加载关联对象,从而提高查询性能。
扩展机制
类型处理器:MyBatis提供了类型处理器来处理Java类型和数据库类型之间的转换。类型处理器可以自定义转换逻辑,以适应特定的业务需求。
拦截器链:MyBatis允许自定义拦截器来拦截SQL执行过程。拦截器可以修改SQL语句、参数值或结果集等。
方言支持:MyBatis支持多种数据库方言,如MySQL、Oracle等。方言可以根据不同的数据库进行定制,以提高查询性能。
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