并发编程核心知识-CSDN博客

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📕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）、《解密程序员的思维密码——沟通、演讲、思考的实践》作者、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。

Java程序员廖志伟

💡在这个美好的时刻，笔者不再啰嗦废话，现在毫不拖延地进入文章所要讨论的主题。接下来，我将为大家呈现正文内容。

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一、并发编程知识体系

在计算机科学中，并发编程是实现系统高效运行的关键技术之一。它涉及到如何让计算机同时处理多个任务，优化资源利用，提高系统响应速度。以下将深入探讨并发编程的核心知识点，并结合实际应用场景进行详细阐述。

线程基础

线程是并发编程的基本单位，它允许操作系统在单个程序中同时执行多个任务。线程的实现依赖于操作系统的调度机制。

线程生命周期：

新建（New）：线程对象被创建，此时线程处于不可运行状态。
可运行（Runnable）：线程对象被创建后，将进入可运行状态，等待被调度执行。
阻塞（Blocked）：线程因为等待某些资源（如锁、I/O操作等）而进入阻塞状态，无法继续执行。
等待（Waiting）：线程调用wait()方法进入等待状态，等待其他线程通知其继续执行。
终止（Terminated）：线程完成任务或被其他线程中断，进入终止状态。

线程优先级：线程优先级决定了线程在可运行状态下的调度顺序。操作系统根据线程优先级和调度算法来决定哪个线程先执行。在Java中，线程优先级分为1到10级，优先级高的线程有更高的执行机会。

守护线程：守护线程是服务线程，它不会阻止程序退出。Java虚拟机在退出时，会首先结束所有非守护线程。通常用于后台任务，如垃圾回收器。

线程池：线程池是管理一组同构线程的容器。它允许程序员控制并发线程的数量，提高系统效率。线程池的核心参数包括核心线程数、最大线程数、存活时间、队列容量和拒绝策略等。

拒绝策略：当线程池达到最大线程数且队列已满时，拒绝策略决定如何处理新任务。常见的拒绝策略有：抛出异常、丢弃任务、丢弃队列中最早的元素、调用拒绝处理器的RejectedExecutionHandler接口。

工作队列类型：线程池的工作队列用于存放等待执行的线程任务，常见的队列类型有：同步队列、链表队列、优先队列等。选择合适的工作队列类型对线程池的性能有重要影响。

同步机制

同步机制确保多个线程在访问共享资源时不会发生冲突，从而保证程序的正确性和数据的一致性。

悲观锁/乐观锁：

悲观锁：假设冲突一定会发生，在操作资源前先加锁。例如，Java中的synchronized关键字和ReentrantLock。
乐观锁：假设冲突不会发生，在操作资源后检查是否有冲突。例如，Java中的CAS操作。

读写锁：读写锁允许多个线程同时读取资源，但只有一个线程可以写入资源。例如，Java中的ReentrantReadWriteLock。

条件变量：条件变量允许线程在满足特定条件时等待，在条件成立时被唤醒。例如，Java中的Object.wait()和Object.notify()方法。

并发集合

并发集合是专为并发环境设计的集合类，如ConcurrentHashMap。

ConcurrentHashMap： ConcurrentHashMap是线程安全的哈希表，它通过分段锁实现并发访问。每个段（Segment）包含一个小的哈希表，线程访问不同段的哈希表时不会发生冲突。

CopyOnWrite容器： CopyOnWriteArrayList等容器在每次修改操作时都会创建一个新的副本，从而保证线程安全。适用于读多写少的场景。

BlockingQueue

BlockingQueue是线程安全的队列，它支持生产者-消费者模型。

并发工具类

Phaser： Phaser是一个灵活的同步工具，可以用来同步多个线程的执行。它类似于CyclicBarrier和CountDownLatch，但功能更加强大。

Exchanger： Exchanger允许两个线程交换数据。适用于需要两个线程协同完成任务的场景。

FutureTask： FutureTask代表异步计算的结果。它可以获取计算结果、判断计算是否完成等。

非阻塞算法

非阻塞算法通过原子操作和条件变量实现线程间的协作。

CAS原理： CAS（Compare and Swap）是一种非阻塞算法，它通过原子操作来更新变量。在Java中，Atomic类提供了一系列原子操作的方法，如AtomicInteger、AtomicLong等。

Atomic类： Atomic类提供了一系列原子操作的方法，如AtomicInteger、AtomicLong等。这些方法可以保证在多线程环境下对变量的操作是原子的。

无锁队列：无锁队列通过CAS操作实现线程安全。例如，Java中的ConcurrentLinkedQueue。

并发框架

Netty线程模型： Netty使用主从多线程模型，提高并发性能。主线程负责接收客户端连接，从线程负责处理客户端请求。

Akka Actor模型： Akka使用Actor模型实现并发编程，每个Actor独立运行。Actor之间通过消息传递进行通信，具有良好的伸缩性和容错性。

Disruptor环形缓冲区： Disruptor使用环形缓冲区实现高性能的并发队列。它通过预分配内存和环形缓冲区的方式，减少内存分配和释放的开销。

二、MyBatis知识体系

MyBatis是一个优秀的持久层框架，它消除了几乎所有的JDBC代码和手动设置参数以及获取结果集的工作。

SQL映射

MyBatis通过映射文件或注解将SQL语句与Java对象关联。

注解映射： MyBatis支持使用注解来定义SQL映射。例如，@Select、@Insert、@Update、@Delete等注解。

结果集映射： MyBatis可以将数据库结果集映射到Java对象。例如，通过<resultMap>标签定义映射关系。

关联查询： MyBatis支持一对一、一对多和多对多的关联查询。例如，通过<resultMap>标签中的<association>和<collection>标签实现关联查询。

动态SQL： MyBatis支持动态SQL，如条件语句、分支语句和批量操作。例如，使用<if>、<choose>、<foreach>等标签实现动态SQL。

OGNL表达式

OGNL（Object-Graph Navigation Language）是一种表达式语言，用于在MyBatis中动态生成SQL语句。OGNL表达式可以访问对象的属性、方法、集合等。

缓存机制

MyBatis提供了一级缓存和二级缓存机制。

一级缓存：一级缓存是SqlSession级别的缓存，用于缓存查询结果。当同一个SqlSession查询相同的数据时，可以直接从缓存中获取结果，避免重复查询数据库。

二级缓存：二级缓存是全局缓存，用于缓存整个应用程序的查询结果。当多个SqlSession查询相同的数据时，可以从缓存中获取结果，减少数据库访问次数。

自定义缓存： MyBatis允许自定义缓存实现，以适应不同的需求。自定义缓存需要实现org.apache.ibatis.cache.Cache接口。

代理模式： MyBatis使用代理模式实现动态代理，拦截数据库操作并执行相应的SQL语句。例如，SqlSession接口的实现类SqlSessionFactoryBuilder使用代理模式创建SqlSession对象。

MapperProxy插件拦截

MapperProxy是MyBatis的动态代理实现，它拦截数据库操作并执行相应的SQL语句。例如，当执行select操作时，MapperProxy会拦截该方法调用，并执行相应的SQL语句。

动态代理执行流程

MyBatis使用动态代理执行流程，包括：生成代理类、执行代理方法、执行SQL语句、处理结果集。

生成代理类： MyBatis使用Java的动态代理技术生成代理类。代理类实现了目标接口，并重写了目标接口的方法。

执行代理方法：当调用代理方法时，代理类会拦截该方法调用，并执行相应的SQL语句。

执行SQL语句：代理类根据SQL语句生成对应的数据库操作指令，并执行该指令。

处理结果集：代理类处理数据库返回的结果集，并将其转换为Java对象。

SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的核心接口，它负责管理数据库连接和事务。

执行器类型： MyBatis提供多种执行器类型，如简单执行器、批量执行器等。执行器类型决定了SQL语句的执行方式。

延迟加载： MyBatis支持延迟加载，以减少数据库访问次数。例如，在查询关联对象时，可以先查询主对象，然后根据需要加载关联对象。

扩展机制

MyBatis提供了一系列扩展机制，如类型处理器、拦截器链和方言支持。

类型处理器：类型处理器用于将数据库类型转换为Java类型。例如，将数据库中的INT类型转换为Java中的Integer类型。

拦截器链：拦截器链允许拦截数据库操作，实现自定义逻辑。例如，拦截SQL语句，添加日志、修改参数等。

方言支持： MyBatis支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle等。方言支持使得MyBatis可以适应不同的数据库。

通过以上对并发编程和MyBatis知识体系的详细阐述，我们可以更好地理解并发编程的核心原理和MyBatis的工作机制。在实际应用中，我们可以将这两方面的知识相结合，开发出高性能、可扩展的软件系统。

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Java程序员廖志伟

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