并发编程知识体系解析-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）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

并发编程是现代计算机科学中的一个核心概念，它涉及到如何在同一时间处理多个任务，以提高程序的性能和响应速度。以下是对并发编程知识体系的详细描述，旨在专业且通俗易懂。

线程基础

线程是并发编程的基本执行单元，它代表了程序中的一个执行流。以下是线程的一些基础概念：

线程生命周期

线程从创建到销毁经历以下几个阶段：

新建（New）：线程对象被创建，此时线程尚未分配到CPU资源，无法执行任何操作。
就绪（Runnable）：线程准备就绪，等待CPU调度。此时线程已经获得必要的资源，只要CPU空闲，线程就可以被调度执行。
运行（Running）：线程正在CPU上执行。运行状态是线程执行过程中最短暂的状态。
阻塞（Blocked）：线程因为某些原因无法执行，如等待资源、发生异常等。此时线程不会占用CPU资源。
终止（Terminated）：线程执行完毕或被强制终止。线程释放所有资源，并从系统中移除。

线程优先级

线程优先级决定了线程在CPU调度时的优先级。操作系统根据线程的优先级进行调度，高优先级的线程有更大的机会获得CPU资源。线程优先级通常分为以下几种：最高优先级、高优先级、中优先级、低优先级和最低优先级。

守护线程

守护线程是一种在后台为其他线程服务的线程。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一些辅助性任务，如垃圾回收、网络通信等。

线程池

线程池是管理一组线程的集合，它可以提高程序的性能，减少创建和销毁线程的开销。线程池中的线程可以重复利用，避免了频繁创建和销毁线程的开销。线程池的核心参数包括核心线程数、最大线程数、存活时间、队列类型和拒绝策略等。

核心线程数：线程池中始终存在的线程数量。
最大线程数：线程池中允许的最大线程数量。
存活时间：线程池中空闲线程的存活时间。
队列类型：线程池的工作队列类型，如数组、链表或阻塞队列等。
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。

同步机制

同步机制包括互斥锁（Mutex）、条件变量、读写锁等，用于控制线程间的访问顺序，避免数据竞争。

互斥锁：互斥锁确保同一时刻只有一个线程可以访问共享资源。
条件变量：条件变量允许线程在某个条件不满足时等待，直到条件满足时被唤醒。
读写锁：读写锁允许多个线程同时读取共享资源，但只允许一个线程写入共享资源。

悲观锁/乐观锁

悲观锁

悲观锁假设冲突很可能会发生，因此在访问共享资源前先加锁，直到访问完成才释放锁。悲观锁适用于冲突频繁的场景。

乐观锁

乐观锁假设冲突很少发生，因此采用版本号或时间戳来检测冲突，并在发生冲突时进行适当的处理。乐观锁适用于冲突较少的场景。

读写锁

读写锁允许多个线程同时读取共享资源，但只允许一个线程写入共享资源。读写锁可以提高并发性能，适用于读多写少的场景。

条件变量

条件变量允许线程在某个条件不满足时等待，直到条件满足时被唤醒。条件变量通常与互斥锁结合使用。

并发集合

并发集合如ConcurrentHashMap提供线程安全的集合操作，适用于高并发场景。并发集合通常采用分段锁或CAS操作来实现线程安全。

CopyOnWrite容器

CopyOnWrite容器在写操作时复制整个容器，适用于读多写少的场景。CopyOnWrite容器适用于读操作频繁、写操作较少的场景。

BlockingQueue

BlockingQueue是线程安全的队列，支持生产者-消费者模式。BlockingQueue可以用于线程间的数据交换和同步。

并发工具类

并发工具类如Phaser、Exchanger、FutureTask等提供更高级的并发控制。并发工具类可以简化并发编程，提高代码的可读性和可维护性。

非阻塞算法

非阻塞算法如CAS（Compare-And-Swap）操作，通过原子操作实现无锁编程。非阻塞算法可以提高并发性能，减少线程间的竞争。

CAS原理

CAS是一种无锁算法，通过原子操作比较并交换内存中的值。CAS操作可以保证操作的原子性，避免数据竞争。

Atomic类

Atomic类提供原子操作，如AtomicInteger、AtomicLong等。Atomic类可以保证操作的原子性，避免数据竞争。

无锁队列

无锁队列如ConcurrentLinkedQueue提供无锁的线程安全队列操作。无锁队列可以提高并发性能，减少线程间的竞争。

并发框架

Netty线程模型

Netty采用主从多线程模型，主线程负责接收客户端连接，从线程负责处理业务逻辑。Netty线程模型可以提高并发性能，减少线程切换的开销。

Akka Actor模型

Akka使用Actor模型，每个Actor独立运行，通过消息传递进行通信。Actor模型可以提高并发性能，简化编程模型。

Disruptor环形缓冲区

Disruptor使用环形缓冲区，通过环形数组实现高效的并发处理。Disruptor可以提高并发性能，减少线程间的竞争。

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XML或注解的方式定义SQL映射，将Java对象与数据库表进行映射。

注解映射

MyBatis提供多种注解进行映射，如@Select、@Insert、@Update、@Delete等。注解映射可以简化SQL映射的定义。

结果集映射

MyBatis可以将数据库查询结果映射到Java对象。结果集映射可以简化数据转换，提高代码的可读性。

关联查询

MyBatis支持多表关联查询，通过嵌套的SQL映射实现。关联查询可以简化数据库操作，提高代码的可读性。

动态SQL

MyBatis支持动态SQL，可以根据不同的条件生成不同的SQL语句。动态SQL可以简化SQL语句的编写，提高代码的灵活性。

OGNL表达式

OGNL（Object-Graph Navigation Language）表达式用于在MyBatis中动态生成SQL。OGNL表达式可以简化SQL映射的定义，提高代码的灵活性。

分支语句

MyBatis支持分支语句，根据条件执行不同的SQL片段。分支语句可以简化SQL语句的编写，提高代码的灵活性。

批量操作

MyBatis支持批量操作，可以减少数据库访问次数，提高性能。批量操作可以简化数据库操作，提高代码的可读性。

缓存机制

MyBatis提供一级缓存和二级缓存机制，可以减少数据库访问次数。

一级缓存

一级缓存是SqlSession级别的缓存，默认开启。一级缓存可以缓存数据库查询结果，减少数据库访问次数。

二级缓存

二级缓存是Mapper级别的缓存，需要手动开启。二级缓存可以缓存数据库查询结果，减少数据库访问次数。

自定义缓存

MyBatis支持自定义缓存，通过实现Cache接口实现。自定义缓存可以扩展MyBatis的缓存机制，满足不同的需求。

代理模式

MyBatis使用代理模式生成代理对象，简化数据库操作。代理模式可以简化数据库操作，提高代码的可读性。

MapperProxy插件拦截

MyBatis使用MapperProxy拦截数据库操作，实现动态代理。MapperProxy可以拦截数据库操作，实现功能扩展。

动态代理执行流程

MyBatis通过动态代理技术，在运行时生成代理对象，拦截数据库操作。动态代理可以提高代码的可读性，简化数据库操作。

SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的核心对象，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SimpleExecutor、BatchExecutor等。执行器类型可以影响数据库操作的性能。

延迟加载

MyBatis支持延迟加载，减少数据库访问次数。延迟加载可以提高性能，减少数据库访问次数。

扩展机制

MyBatis提供扩展机制，可以通过实现接口或注解扩展功能。扩展机制可以提高代码的可扩展性。

类型处理器

MyBatis提供类型处理器，将数据库类型转换为Java类型。类型处理器可以提高代码的可读性，简化数据转换。

拦截器链

MyBatis使用拦截器链拦截数据库操作，实现功能扩展。拦截器链可以提高代码的可扩展性。

方言支持

MyBatis支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle等。方言支持可以提高代码的可移植性。

通过以上对并发编程和MyBatis知识体系的详细描述，我们可以看到这两个领域之间存在着紧密的联系。并发编程提供了处理多任务的能力，而MyBatis则是在多线程环境下进行数据库操作的工具。在实际应用中，理解和运用这两个领域的知识，可以构建高性能、高可用的系统。

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