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）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

在计算机科学中，并发编程是一种让多个线程同时执行任务的技术，它可以显著提高程序的执行效率。以下是对并发编程知识体系的详细解析，旨在帮助读者深入理解并发的核心概念。

线程基础

线程是并发编程的基本单位，它是操作系统能够进行运算调度的最小单位。线程具有以下特点：

线程生命周期：线程从创建（Thread creation）、就绪（Runnable）、运行（Running）、阻塞（Blocked）、等待（Waiting）、超时（Timed Waiting）和终止（Terminated）等状态进行转换。线程的创建通常通过调用Thread类的构造函数实现，而线程的终止可以通过调用线程的stop()方法（不推荐使用，可能导致数据不一致）或者等待线程自然结束。
线程优先级：线程优先级决定了线程在资源竞争时的优先级，操作系统根据优先级分配CPU时间。线程优先级在Java中通过Thread类中的getPriority()和setPriority()方法进行设置，常见的优先级有MIN_PRIORITY、NORM_PRIORITY、MAX_PRIORITY等。
守护线程：守护线程是服务线程，它不会阻止程序终止。在Java中，可以通过调用Thread类的setDaemon(true)方法将线程设置为守护线程。当所有的非守护线程结束时，程序将自动退出。
线程池：线程池是一组线程的集合，用于复用线程，提高程序性能。线程池的创建可以使用Executors工厂类来实现，例如Executors.newFixedThreadPool(int nThreads)创建一个固定大小的线程池。

核心参数配置

线程池的核心参数配置包括：

核心线程数：线程池中最小的线程数，当线程池中的线程数小于核心线程数时，会创建新的线程来处理任务。
最大线程数：线程池中最大的线程数，当任务数量超过核心线程数时，线程池会创建新的线程来处理任务，直到达到最大线程数。
存活时间：线程空闲时，线程池会等待多久时间后回收空闲线程。存活时间可以通过设置Thread类的keepAliveTime(long time, TimeUnit unit)方法来配置。
队列类型：工作队列用于存放等待执行的任务，常见的队列类型有LinkedBlockingQueue（链表实现的阻塞队列）、ArrayBlockingQueue（数组实现的阻塞队列）等。

拒绝策略

当线程池中的线程数量达到最大值，且工作队列已满时，线程池会采用拒绝策略来处理新提交的任务，常见的拒绝策略有：

AbortPolicy：抛出RejectedExecutionException异常，这是默认的拒绝策略。
CallerRunsPolicy：由调用者线程处理该任务。
DiscardPolicy：不处理，直接丢弃任务。
DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最旧的任务。

同步机制

同步机制是保证线程安全的重要手段，包括：

悲观锁：假设并发操作会相互干扰，因此对数据加锁，直到操作完成。在Java中，可以使用synchronized关键字或者ReentrantLock等锁来实现悲观锁。
乐观锁：假设并发操作不会相互干扰，通过版本号或时间戳来检测冲突。乐观锁的实现通常依赖于原子操作或者轻量级的锁，如AtomicInteger等。
读写锁：允许多个线程同时读取数据，但只有一个线程可以写入数据。读写锁在Java中可以通过ReadWriteLock接口实现。
条件变量：允许线程在某些条件下等待，直到条件满足后继续执行。条件变量在Java中通过Condition接口实现。

并发集合

并发集合是线程安全的集合类，包括：

ConcurrentHashMap：线程安全的HashMap，支持高并发访问。ConcurrentHashMap通过分段锁（Segment Locking）来提高并发性能。
CopyOnWrite容器：在写操作时复制整个容器，读操作时访问原容器。这种策略适用于读多写少的场景。

BlockingQueue

BlockingQueue是线程安全的队列，包括：

ArrayBlockingQueue：基于数组的阻塞队列，有固定的大小限制。
LinkedBlockingQueue：基于链表的阻塞队列，有可调整的容量限制。

并发工具类

并发工具类包括：

Phaser：用于控制线程的执行顺序，特别是在需要多个线程按顺序执行的场景。
Exchanger：允许两个线程交换数据。
FutureTask：代表异步计算的结果，可以通过get()方法获取结果。

非阻塞算法

非阻塞算法包括：

CAS原理：比较并交换，用于实现无锁算法。
Atomic类：提供原子操作的类，如AtomicInteger、AtomicLong等。
无锁队列：基于CAS原理实现的线程安全队列。

并发框架

并发框架包括：

Netty线程模型：基于NIO的异步事件驱动的网络应用框架，使用主从多线程模型。
Akka Actor模型：基于Actor模型的并发框架，用于构建高并发、高可用、高可靠的应用。
Disruptor环形缓冲区：高性能的并发队列，用于处理高并发场景。

二、MyBatis知识体系

MyBatis是一个优秀的持久层框架，它对JDBC操作数据库的过程进行了封装，简化了数据库操作。以下是对MyBatis知识体系的详细解析。

SQL映射

MyBatis使用XML或注解来定义SQL映射，包括：

注解映射：使用@Select、@Insert、@Update、@Delete等注解来定义SQL映射。这些注解可以标注在接口方法或者Mapper接口的注解上。
结果集映射：将查询结果映射到Java对象。MyBatis使用OGNL表达式来处理结果集映射。
关联查询：通过一对一、一对多、多对多关系来关联查询。MyBatis支持级联查询和嵌套查询。

动态SQL

MyBatis支持动态SQL，包括：

OGNL表达式：用于动态构建SQL语句。OGNL是一种表达式语言，可以方便地构建复杂的条件表达式。
分支语句：根据条件执行不同的SQL语句。MyBatis使用、、、等标签来实现条件分支。
批量操作：支持批量插入、更新、删除操作。MyBatis使用标签来实现批量操作。

缓存机制

MyBatis提供缓存机制，包括：

一级缓存：本地缓存，每个SqlSession独立。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：全局缓存，跨SqlSession共享。二级缓存的作用域是SqlSessionFactory，可以通过配置文件或者注解来开启二级缓存。
自定义缓存：自定义缓存实现，如Redis、Memcached等。MyBatis支持自定义缓存实现，通过实现Cache接口来定义自己的缓存策略。

代理模式

MyBatis使用代理模式实现动态代理，包括：

MapperProxy：MyBatis的动态代理实现。MapperProxy是一个内部类，它实现了InvocationHandler接口，用于拦截对Mapper接口方法的调用。
插件：通过拦截器实现自定义功能。MyBatis允许通过插件来拦截SQL执行过程中的某些操作，如查询、更新等。

执行流程

MyBatis的执行流程包括：

SqlSession生命周期：SqlSession的创建、使用和关闭。SqlSession是MyBatis的核心对象，用于执行数据库操作。
执行器类型：MyBatis提供多种执行器类型，如SimpleExecutor、ReuseExecutor等。SimpleExecutor每次执行查询时都会创建新的PreparedStatement，而ReuseExecutor会复用PreparedStatement。
延迟加载：按需加载关联对象，提高性能。MyBatis支持延迟加载，通过@Lazy注解来实现。

扩展机制

MyBatis提供扩展机制，包括：

类型处理器：处理Java类型和数据库类型之间的转换。MyBatis提供了大量的类型处理器来处理不同类型的转换。
拦截器链：拦截SQL执行过程中的某些操作，如查询、更新等。MyBatis允许通过实现Interceptor接口来定义自己的拦截器。
方言支持：支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle等。MyBatis通过实现Dialect接口来支持不同的数据库方言。

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