并发编程核心知识体系

📕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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并发编程知识体系

一、线程基础

在并发编程中，线程是基本的工作单元，它允许程序执行多个任务。理解线程的基础知识对于深入掌握并发编程至关重要。

线程生命周期：线程从创建到销毁会经历多个状态，包括新建（New）、就绪（Runnable）、运行（Running）、阻塞（Blocked）、等待（Waiting）、超时等待（Timed Waiting）和终止（Terminated）。线程状态之间的转换是线程调度和管理的关键，例如，线程可以从就绪状态转换为运行状态，也可以从运行状态转换为阻塞状态。

线程优先级：线程优先级决定了线程在资源有限时的调度顺序。在Java中，线程优先级分为1到10共10个等级，优先级高的线程有更大的机会获得CPU时间。线程优先级是通过Thread.setPriority()方法设置的，但优先级调度策略依赖于操作系统的线程调度器。

守护线程：守护线程是服务线程，它不属于程序中不可或缺的部分，可以与用户线程同时运行。当所有用户线程结束时，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：线程池是管理一组线程的集合，它可以复用线程资源，提高性能。线程池通过限制并发线程的数量，避免了创建和销毁线程的开销。在Java中，可以使用Executors类创建线程池，如Executors.newFixedThreadPool()创建固定大小的线程池。

核心参数配置

拒绝策略：线程池在达到最大线程数时，可以选择拒绝新任务的策略。常见的拒绝策略包括：

• AbortPolicy：抛出RejectedExecutionException异常。
• CallerRunsPolicy：由调用者线程处理该任务。
• DiscardPolicy：不处理该任务，也不抛出异常。
• DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最旧的任务，再尝试执行当前任务。

工作队列类型：线程池的工作队列决定了如何存放等待执行的任务。常见的工作队列类型包括：

• LinkedBlockingQueue：基于链表的阻塞队列，适用于任务数量较多的情况。
• ArrayBlockingQueue：基于数组的阻塞队列，适用于任务数量有限的情况。

同步机制

悲观锁/乐观锁：悲观锁和乐观锁是两种不同的并发控制机制。

• 悲观锁：在操作数据前认为数据会被修改，所以先加锁，直到操作完成才释放锁。悲观锁适用于写操作频繁的场景，如synchronized关键字和ReentrantLock。
• 乐观锁：在操作数据前认为数据不会被修改，通过版本号等方式来检测数据是否被修改。乐观锁适用于读操作频繁的场景，如乐观锁实现。

读写锁：读写锁允许多个读线程同时访问资源，但写线程必须独占访问。读写锁可以提高并发性能，适用于读多写少的场景，如ReentrantReadWriteLock。

条件变量：条件变量允许线程在某些条件下等待，直到条件满足时才继续执行。条件变量通常与锁一起使用，如Object.wait()和Object.notify()。

并发集合

ConcurrentHashMap：ConcurrentHashMap是线程安全的HashMap实现，提供了高效的并发访问。它通过分段锁（Segment Locking）机制，将数据分割成多个段，每个段有自己的锁，从而提高并发性能。

CopyOnWrite容器：基于写时复制的思想，适用于读多写少的场景。当有写操作时，会创建一个新的容器副本，并在副本上进行修改，修改完成后再将副本赋值给原容器。

BlockingQueue：BlockingQueue是线程安全的队列实现，提供了生产者消费者模型的解决方案。它支持阻塞操作，当队列满时，生产者线程会等待；当队列空时，消费者线程会等待。

并发工具类

Phaser：Phaser是一种更灵活的线程同步工具，类似于CyclicBarrier，但可以重入。它允许线程在某个点等待，直到所有线程都到达该点。

Exchanger：Exchanger允许两个线程在某个点交换数据。当两个线程都到达交换点时，它们会交换数据，然后继续执行。

FutureTask：FutureTask实现了Future接口，用于异步执行任务。它可以获取异步执行的结果，并处理异常。

非阻塞算法

CAS原理：Compare-And-Swap（比较并交换）是一种无锁算法，用于实现线程安全的更新操作。它通过原子操作比较内存中的值与预期值，如果相等，则将新值写入内存。

Atomic类：Atomic类提供了原子操作的各种类，如AtomicInteger、AtomicLong等。它们通过volatile关键字保证变量的可见性和原子性。

无锁队列：基于CAS原理实现的无锁队列，如ConcurrentLinkedQueue。它不需要锁机制，适用于高并发场景。

并发框架

Netty线程模型：Netty采用主从多线程模型，可以处理大量并发连接。主线程负责接收客户端连接，从线程负责处理业务逻辑。

Akka Actor模型：Akka采用Actor模型，每个Actor是一个独立的消息处理器。Actor之间通过消息传递进行通信，具有良好的扩展性和容错性。

Disruptor环形缓冲区：Disruptor是一个高性能的并发队列，基于环形缓冲区实现。它提供了低延迟和高吞吐量的并发处理能力。

MyBatis知识体系

一、SQL映射

MyBatis通过XML或注解的方式将SQL映射到Java对象。

注解映射：使用@Select、@Insert、@Update、@Delete等注解定义SQL语句。例如，使用@Select注解定义查询语句：

@Select("SELECT * FROM user WHERE id = #{id}")
User getUserById(@Param("id") int id);

结果集映射：定义Java对象与数据库表之间的映射关系。例如，使用@Results注解定义映射关系：

@Results({
    @Result(property = "id", column = "id"),
    @Result(property = "name", column = "name")
})

关联查询：处理一对多、多对多等复杂关联关系。例如，使用@Many和@One注解定义关联关系：

@Many(select = "selectUserList")
List<User> getUserList();

@One(select = "selectUserById")
User getUserById();

动态SQL：使用<if>、<choose>、<foreach>等标签实现动态SQL。例如，使用<if>标签实现条件查询：

<select id="selectUser" resultType="User">
    SELECT * FROM user
    <where>
        <if test="name != null">
            AND name = #{name}
        </if>
    </where>
</select>

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。

分支语句：使用<choose>、<when>、<otherwise>实现分支逻辑。例如，使用<choose>标签实现多条件查询：

<select id="selectUser" resultType="User">
    SELECT * FROM user
    <where>
        <choose>
            <when test="name != null">
                AND name = #{name}
            </when>
            <when test="age != null">
                AND age = #{age}
            </when>
            <otherwise>
                AND id = 1
            </otherwise>
        </choose>
    </where>
</select>

批量操作：使用<foreach>实现批量插入、更新等操作。例如，使用<foreach>标签实现批量插入：

<insert id="insertUserList">
    INSERT INTO user (name, age) VALUES
    <foreach collection="list" item="user" separator=",">
        (#{user.name}, #{user.age})
    </foreach>
</insert>

缓存机制

一级缓存：SqlSession级别的缓存，存储最近执行的SQL语句及其结果。一级缓存的作用域是SqlSession，当SqlSession关闭时，一级缓存也会被清空。

二级缓存：Mapper级别的缓存，存储多个SqlSession之间的共享数据。二级缓存的作用域是Mapper，多个SqlSession可以共享二级缓存。

自定义缓存：通过实现Cache接口自定义缓存策略。自定义缓存可以与一级缓存和二级缓存结合使用，实现更复杂的缓存机制。

代理模式：MyBatis使用代理模式处理Mapper接口，提供动态代理。动态代理可以拦截Mapper接口的方法调用，执行相应的SQL语句。

MapperProxy插件拦截

MapperProxy：MyBatis的内部类，用于生成Mapper接口的代理。代理对象可以拦截Mapper接口的方法调用，执行相应的SQL语句。

插件拦截：通过实现Interceptor接口自定义插件，拦截SQL执行过程。插件可以用于日志记录、性能监控、事务管理等。

动态代理执行流程：MyBatis通过动态代理技术，拦截Mapper接口的方法调用，执行相应的SQL语句。具体流程如下：

1. 调用Mapper接口的方法。
2. 动态代理拦截方法调用。
3. 根据方法调用生成对应的SQL语句。
4. 执行SQL语句并返回结果。

SqlSession生命周期

SqlSession：MyBatis的核心对象，负责执行SQL语句、管理事务等。SqlSession是MyBatis的会话，它代表了与数据库的连接。

执行器类型：MyBatis提供了多种执行器类型，如SimpleExecutor、BatchExecutor、ReuseExecutor等。不同的执行器类型适用于不同的场景。

延迟加载扩展机制

延迟加载：MyBatis支持延迟加载关联对象，减少初始化时的资源消耗。延迟加载适用于关联对象较少的场景。

扩展机制：通过实现Interceptor接口、TypeHandler接口等自定义扩展。自定义扩展可以扩展MyBatis的功能，如自定义类型处理器、自定义插件等。

类型处理器拦截器链

类型处理器：MyBatis提供多种类型处理器，用于处理不同数据类型的转换。例如，IntegerTypeHandler用于处理整数类型。

拦截器链：MyBatis通过拦截器链处理类型转换、对象映射等操作。拦截器链可以自定义扩展，如自定义类型处理器、自定义插件等。

方言支持

MyBatis支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle、SQL Server等。方言可以自定义SQL语句，以适应不同的数据库。

知识点串联

并发编程和MyBatis在当今的软件开发中扮演着重要角色。以下是一些知识点之间的串联：

1. 线程池与MyBatis：线程池可以用于优化MyBatis的查询性能，通过并发执行SQL语句减少查询时间。例如，可以使用线程池执行MyBatis的批量操作，提高性能。

2. 并发集合与MyBatis：MyBatis在处理关联查询时，需要频繁地读取和修改数据，使用并发集合可以提高性能。例如，可以使用ConcurrentHashMap存储缓存数据，提高并发访问效率。

3. 缓存机制与MyBatis：MyBatis的缓存机制可以与并发编程相结合，实现数据的缓存和并发访问。例如，可以使用并发集合存储缓存数据，提高并发访问效率。

4. 动态SQL与并发编程：动态SQL可以与并发编程相结合，实现复杂的业务逻辑。例如，可以使用并发集合存储动态SQL参数，提高并发访问效率。

5. 拦截器与MyBatis：通过自定义拦截器，可以实现MyBatis的扩展和性能优化。例如，可以使用拦截器实现日志记录、性能监控等功能。

总之，掌握并发编程和MyBatis的知识，可以帮助我们编写高效、可扩展的代码。在实际开发中，我们可以根据具体需求，灵活运用这些知识点，实现最佳的性能和功能。

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