并发编程核心知识

📕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 在并发编程中，线程是核心概念之一。线程的实现依赖于操作系统的线程管理机制。在Java中，线程通过Thread类实现，它提供了创建、启动、运行、停止、中断和同步等方法。线程的调度由操作系统的线程调度器负责，它根据线程的优先级、状态以及调度算法来决定线程的执行顺序。

线程生命周期 线程的生命周期是线程从创建到销毁的过程，包括以下六个状态：

• 新建（New）：线程对象被创建后，处于此状态。
• 就绪（Runnable）：线程已准备好执行，等待CPU调度。
• 阻塞（Blocked）：线程因等待某些资源（如锁）而无法执行。
• 运行（Running）：线程正在执行。
• 等待（Waiting）：线程因等待某个事件而处于等待状态。
• 超时等待（Timed Waiting）：线程因等待某个事件而处于超时等待状态。
• 终止（Terminated）：线程执行完毕或被强制终止。

线程优先级 线程优先级用于指示线程在调度器中的优先级。Java线程优先级分为五个级别，从低到高分别为：最低（MIN_PRIORITY）、较低（LOWER_PRIORITY）、正常（NORM_PRIORITY）、较高（HIGHER_PRIORITY）和最高（MAX_PRIORITY）。线程优先级并不能保证线程一定会被优先执行，它只是影响调度器选择线程执行的倾向。

守护线程 守护线程是一种特殊的线程，它不会阻塞应用程序的执行。Java虚拟机（JVM）会等待所有非守护线程终止后，再退出。因此，守护线程通常用于执行一些清理工作，如垃圾回收等。

线程池 线程池是一组为了减少创建和销毁线程开销而复用现有线程的线程集合。线程池中的线程可以反复使用，从而提高系统的响应速度。线程池的配置参数包括核心线程数、最大线程数、存活时间、队列类型和拒绝策略等。

核心参数配置

• 核心线程数：线程池中最小的工作线程数，即使没有任务提交，线程池也会维持这个数量的线程。
• 最大线程数：线程池中允许的最大线程数。
• 存活时间：线程空闲时间达到此值时，将会被回收。
• 队列类型：线程池中的任务队列类型，如阻塞队列、无界队列和有界队列。
• 拒绝策略：当线程池达到最大线程数且队列已满时，如何处理新提交的任务。

拒绝策略 拒绝策略是指当线程池中的线程已经达到最大数量，无法再接受新的任务时，如何处理新提交的任务。常见的拒绝策略有：

• 抛出异常：直接抛出RejectedExecutionException异常。
• 调用Runnable：将任务作为Runnable对象调用。
• 调用Future：将任务作为Future对象调用。
• 记录日志：记录日志信息。

工作队列类型 线程池的工作队列用于存放等待执行的任务。常见的队列类型有：

• 阻塞队列：当任务队列满时，新提交的任务将会阻塞，直到队列有空间。
• 无界队列：队列大小没有限制，任务会一直被添加到队列中。
• 有界队列：队列大小有限制，当队列满时，新提交的任务将会被拒绝或抛出异常。

同步机制 同步机制用于协调多个线程对共享资源的访问，以保证数据的一致性。常见的同步机制有：

• 互斥锁（Mutex）：确保同一时间只有一个线程可以访问共享资源。
• 信号量（Semaphore）：允许多个线程同时访问共享资源，但不超过设定的数量。
• 条件变量（Condition Variable）：允许线程在某些条件下等待，直到其他线程发出信号。

悲观锁/乐观锁 悲观锁和乐观锁是两种不同的并发控制策略：

• 悲观锁：假设并发操作会引起冲突，因此对资源进行加锁。
• 乐观锁：假设在并发操作过程中不会发生冲突，因此采用版本号或时间戳进行检测。

读写锁 读写锁允许多个读线程同时访问共享资源，但只允许一个写线程访问共享资源。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中。

条件变量 条件变量允许线程在某些条件下等待，直到其他线程发出信号。线程可以调用await()方法进入等待状态，其他线程可以调用signal()或signalAll()方法唤醒等待的线程。

并发集合 并发集合是一组线程安全的集合类，如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等。这些集合类提供了高效的并发访问和修改操作。

BlockingQueue BlockingQueue是一个线程安全的队列，支持阻塞操作。常见的BlockingQueue实现有LinkedBlockingQueue和ArrayBlockingQueue等。

并发工具类 并发工具类包括Phaser、Exchanger、FutureTask等，用于解决特定并发问题。

非阻塞算法 非阻塞算法通过比较和交换（CAS）操作来实现线程间的交互，不需要锁定。CAS操作包括三个操作数：内存位置、预期值和新值。如果内存位置的值与预期值相等，则将内存位置的值更新为新值。

CAS原理 CAS（Compare-And-Swap）是一种非阻塞算法，通过原子操作来更新变量的值。CAS操作包括三个操作数：内存位置、预期值和新值。如果内存位置的值与预期值相等，则将内存位置的值更新为新值。

Atomic类 Atomic类提供了一系列原子操作类，如AtomicInteger、AtomicLong等，用于实现无锁编程。这些类提供了原子性的读、写和更新操作。

无锁队列 无锁队列是一种不使用锁的线程安全队列，通过CAS操作实现。无锁队列可以提高并发性能，特别是在高并发场景下。

并发框架 并发框架包括Netty、Akka、Disruptor等，提供了一套完整的并发编程解决方案。

Netty线程模型 Netty是一种高性能的NIO框架，其线程模型采用主从多线程模式。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是一种基于Actor模型的并发框架，Actor是一个独立的、并发执行单元。每个Actor都有自己的消息队列，其他Actor可以向其发送消息。

Disruptor环形缓冲区 Disruptor是一个高性能的并发框架，它使用环形缓冲区和无锁编程技术实现高并发。环形缓冲区具有固定大小，可以减少内存分配和复制操作。

二、MyBatis知识体系

SQL映射 SQL映射是MyBatis的核心功能，它将Java对象映射到数据库表。MyBatis通过XML配置文件或注解来实现SQL映射。

注解映射 MyBatis支持使用注解来映射SQL语句，如@Select、@Insert、@Update、@Delete等。这些注解可以简化XML配置，提高代码的可读性。

结果集映射 结果集映射是将数据库查询结果映射到Java对象或集合。MyBatis使用resultMap元素来实现结果集映射。

关联查询 关联查询用于处理多表之间的复杂关系。MyBatis通过@One和@Many注解实现关联查询。

动态SQL 动态SQL允许根据不同的条件动态构建SQL语句。MyBatis使用<if>、<choose>、<when>、<otherwise>等标签实现动态SQL。

OGNL表达式 OGNL表达式是一种表达式语言，用于在MyBatis中进行复杂的数据访问。OGNL表达式可以方便地访问对象属性、集合元素等。

分支语句 分支语句允许根据不同的条件执行不同的SQL语句。MyBatis使用<choose>、<when>、<otherwise>等标签实现分支语句。

批量操作 批量操作可以将多个SQL语句合并为一个批量操作，提高执行效率。MyBatis支持批量插入、批量更新和批量删除等操作。

缓存机制 MyBatis提供了一级缓存和二级缓存机制，用于减少数据库访问次数。

一级缓存 一级缓存是SqlSession级别的缓存，用于存储SqlSession查询的结果。一级缓存仅在SqlSession生命周期内有效。

二级缓存 二级缓存是Mapper级别的缓存，用于存储Mapper查询的结果。二级缓存可以在多个SqlSession之间共享。

自定义缓存 MyBatis允许自定义缓存实现，通过实现org.apache.ibatis.cache.Cache接口。自定义缓存可以满足特定场景下的缓存需求。

代理模式 MyBatis使用代理模式来动态生成Mapper接口的实现类。代理类负责处理Mapper接口的方法调用。

MapperProxy MapperProxy是MyBatis的代理类，负责处理Mapper接口的方法调用。它通过动态代理技术实现Mapper接口的代理。

插件拦截 MyBatis允许使用插件来拦截执行过程中的某些操作，如执行器、SqlSession、ExecutorType等。

动态代理执行流程 MyBatis使用动态代理技术生成Mapper接口的实现类，并通过动态代理执行流程来处理方法调用。

SqlSession生命周期 SqlSession是MyBatis的核心对象，负责执行数据库操作。其生命周期包括创建、使用和关闭。SqlSession使用完毕后，需要关闭以释放资源。

执行器类型 MyBatis提供了多种执行器类型，如简单执行器、重用执行器、批处理执行器等。不同类型的执行器适用于不同的场景。

延迟加载 延迟加载是指在需要时才加载资源，以减少资源消耗和提高性能。MyBatis支持延迟加载关联对象。

扩展机制 MyBatis提供了扩展机制，允许自定义类型处理器、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。MyBatis内置了多种类型处理器，也可以自定义类型处理器。

拦截器链 拦截器链允许在执行数据库操作时插入自定义逻辑。MyBatis内置了多种拦截器，也可以自定义拦截器。

方言支持 方言支持允许自定义数据库的特定语法和功能。MyBatis内置了多种方言，也可以自定义方言。

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