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

1. 线程基础 在深入探讨线程的基础特性之前，我们需要理解操作系统的线程调度机制。线程调度器负责将CPU时间分配给多个线程，以实现并发执行。线程ID是由操作系统分配的唯一标识符，它允许操作系统区分和管理不同的执行单元。线程状态则反映了线程在生命周期中的不同阶段，例如，新建状态意味着线程对象已经被创建，但尚未开始执行。在Java中，线程状态通过Thread类中的枚举值来表示，包括NEW、RUNNABLE、BLOCKED、WAITING、TIMED_WAITING和TERMINATED。

   线程优先级在Java中通过Thread类中的getPriority()和setPriority()方法来设置，它影响了线程在可运行状态下的调度顺序。在多线程环境中，优先级高的线程更有可能获得CPU时间，但这并不保证一定能够执行，因为线程调度还受到线程调度策略的影响。

2. 线程生命周期 线程的生命周期管理是并发编程中的重要内容。线程从创建到销毁，会经历多个状态转换。在Java中，可以通过继承Thread类或实现Runnable接口来创建线程。创建后，线程处于NEW状态，调用start()方法后，线程进入RUNNABLE状态，此时线程可能会被调度执行。当线程因为等待资源而无法继续执行时，会进入BLOCKED状态。线程等待特定条件满足时，会进入WAITING状态。线程在等待一段时间后或者收到特定通知后，可以进入TIMED_WAITING状态。最终，当线程任务完成后，或者被其他线程中断，线程将进入TERMINATED状态。

3. 线程优先级 Java中的线程优先级是一个整数，范围从1（最低优先级）到10（最高优先级）。默认情况下，主线程的优先级是NORM_PRIORITY，值为5。线程的优先级只能作为一个建议，实际的调度顺序还取决于操作系统的调度策略。

4. 守护线程 守护线程（Daemon Thread）是一种特殊的线程，它不属于任何应用程序，而是为Java虚拟机（JVM）本身提供服务的线程。当所有的非守护线程结束时，JVM会退出，即使还有守护线程在运行。因此，守护线程通常用于执行后台任务，如垃圾回收。

5. 线程池 线程池是一种重要的并发工具，它管理一组线程，这些线程可以重复利用，以执行多个任务。线程池的核心参数包括核心线程数、最大线程数、工作队列和拒绝策略。核心线程数是线程池中始终存在的线程数，最大线程数是线程池可以创建的最大线程数。工作队列用于存放等待执行的任务，拒绝策略定义了当任务无法放入队列时的处理方式。

6. 工作队列类型 工作队列的类型会影响线程池的性能。阻塞队列是一种线程安全的队列，当队列已满时，线程会阻塞等待。有限队列具有固定容量，当队列满时，新任务会根据拒绝策略被拒绝。无限队列在理论上可以存储无限数量的任务，但可能导致内存溢出。

7. 同步机制 同步机制是并发编程中的基础，它确保了多个线程在访问共享资源时的正确性。悲观锁假设冲突一定会发生，因此线程在访问资源前需要加锁。乐观锁则假设冲突不会发生，线程在更新数据时检查是否有其他线程修改了数据。

8. 读写锁 读写锁是一种更细粒度的同步机制，允许多个线程同时读取数据，但只允许一个线程写入数据。这种锁可以提高并发性能，因为它减少了读取操作的等待时间。

9. 条件变量 条件变量用于线程间的通信，线程在满足某些条件时才能继续执行。条件变量通常与锁一起使用，以实现线程间的协作。

10. 并发集合 并发集合是设计为在并发环境中使用的集合类，例如ConcurrentHashMap。这些集合类通过内部机制保证线程安全，从而避免了在并发环境下使用普通集合类时可能出现的线程安全问题。

11. 并发工具类 并发工具类提供了一系列的并发编程工具，如Phaser、Exchanger和FutureTask。Phaser用于控制多个线程的执行顺序，Exchanger用于在线程间交换数据，FutureTask表示异步计算的结果。

12. 非阻塞算法 非阻塞算法通过避免锁的使用来提高并发程序的性能。CAS原理（Compare-And-Swap）是一种常见的非阻塞算法，它通过原子操作来保证数据的一致性。

13. 无锁队列 无锁队列是一种不使用锁机制来保证线程安全的队列实现。它通常依赖于原子操作或CAS算法来保证线程安全。

14. 并发框架 并发框架提供了一系列的并发编程工具和模型，如Netty、Akka和Disruptor。这些框架通过抽象和封装底层细节，简化了并发编程。

二、MyBatis知识体系

1. SQL映射 MyBatis通过映射文件或注解将Java对象与数据库表进行映射。映射文件通常包含SQL语句和映射关系，而注解则将映射信息直接写在Java代码中。

2. 动态SQL 动态SQL允许在运行时根据条件生成SQL语句。OGNL表达式用于在运行时获取对象属性值，分支语句根据条件选择执行不同的SQL片段，批量操作实现批量插入、批量删除等操作。

3. 缓存机制 MyBatis提供了两种缓存机制：一级缓存和二级缓存。一级缓存默认开启，用于同一个SqlSession内的数据共享。二级缓存基于namespace进行缓存，可用于跨SqlSession的数据共享。

4. 自定义缓存 MyBatis支持自定义缓存，通过实现Cache接口，可以定义缓存策略和缓存数据。

5. 代理模式 MyBatis使用代理模式实现Mapper接口，提供动态代理类。

6. MapperProxy插件 MyBatis使用MapperProxy插件拦截Mapper接口的执行，实现动态代理。

7. 动态代理执行流程 MyBatis动态代理执行流程包括调用Mapper接口方法、MapperProxy拦截方法调用、查找对应的SQL语句、执行SQL语句和封装结果为Java对象。

8. SqlSession生命周期 SqlSession是MyBatis的核心对象，负责执行SQL语句。SqlSession生命周期包括打开、执行SQL语句和关闭。

9. 执行器类型 MyBatis提供三种执行器类型：简单执行器、批处理执行器和增量更新执行器。

10. 延迟加载 MyBatis支持延迟加载，在查询对象时，延迟加载其关联对象。

11. 扩展机制 MyBatis提供多种扩展机制，包括类型处理器、拦截器链和方言支持。

总结： 并发编程和MyBatis是Java开发中非常重要的知识点。通过对线程基础、同步机制、并发工具类等并发编程知识的掌握，可以提高程序的性能和稳定性。而MyBatis的SQL映射、动态SQL、缓存机制等知识，有助于简化数据库操作，提高开发效率。在实际项目中，灵活运用这些知识点，可以提升软件开发水平。

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