并发编程知识解析

📕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。

🌾阅读前，快速浏览目录和章节概览可帮助了解文章结构、内容和作者的重点。了解自己希望从中获得什么样的知识或经验是非常重要的。建议在阅读时做笔记、思考问题、自我提问，以加深理解和吸收知识。阅读结束后，反思和总结所学内容，并尝试应用到现实中，有助于深化理解和应用知识。与朋友或同事分享所读内容，讨论细节并获得反馈，也有助于加深对知识的理解和吸收。💡在这个美好的时刻，笔者不再啰嗦废话，现在毫不拖延地进入文章所要讨论的主题。接下来，我将为大家呈现正文内容。

一、并发编程知识体系

并发编程是指在计算机系统中同时执行多个任务或操作，以提高系统资源利用率和性能。以下将从线程基础、线程生命周期、线程同步机制等方面进行详细介绍。

1. 线程基础

线程是程序执行的最小单位，它是操作系统能够进行运算调度的最小单位。以下是线程的一些基本概念：

（1）线程优先级：线程优先级是线程获得CPU资源的一种优先程度。在高性能的操作系统如Linux和Windows中，线程优先级通常通过调度器来决定。调度器根据线程的优先级、执行时间、资源需求等因素进行调度。线程优先级通常分为几个等级，如最高、高、中、低、最低等。

（2）守护线程：守护线程是服务于其他线程的线程，它不是程序中执行任务的主力。在Java中，可以通过调用Thread.setDaemon(true)方法将一个线程设置为守护线程。当所有的非守护线程执行完毕后，JVM将自动退出，即使还有守护线程在运行。

（3）线程池：线程池是一组线程的集合，它可以避免频繁创建和销毁线程的开销，提高系统性能。线程池的实现通常包括以下几个核心部分：

• 核心线程池：线程池中始终存在的线程集合，即使空闲也不会被回收。
• 非核心线程池：根据需要创建和销毁的线程集合，当任务队列中没有任务时，这些线程会等待一定时间后自动回收。
• 任务队列：用于存放等待执行的任务，常见的队列包括阻塞队列和非阻塞队列。
• 拒绝策略：当任务队列已满，无法添加新任务时的处理策略，如丢弃任务、丢弃最旧任务、抛出异常等。

2. 线程生命周期

线程的生命周期包括以下五个状态：

（1）新建状态（New）：线程被创建但尚未启动。

（2）就绪状态（Runnable）：线程已经被创建，且等待CPU的调度。线程处于就绪状态时，操作系统已经为它分配了必要的资源，但尚未获得CPU时间片。

（3）运行状态（Running）：线程正在执行任务。

（4）阻塞状态（Blocked）：线程因为某种原因无法执行任务，等待外部条件。例如，线程在等待某个锁的释放、等待某个条件变量的满足等。

（5）死亡状态（Terminated）：线程执行完毕或被强制终止。

3. 同步机制

同步机制是为了解决多线程并发执行时可能出现的数据竞争和死锁等问题。以下是几种常见的同步机制：

（1）悲观锁/乐观锁：悲观锁假设并发环境下一定会有冲突，因此在操作数据前先加锁。乐观锁则假设并发环境下冲突很少，通过版本号或时间戳来检测冲突。在Java中，悲观锁可以使用synchronized关键字或ReentrantLock来实现，而乐观锁可以使用Atomic类或CAS操作来实现。

（2）读写锁：读写锁允许多个线程同时读取数据，但只能有一个线程写入数据。读写锁包括共享锁（读锁）和排他锁（写锁）。在Java中，读写锁可以使用ReadWriteLock类来实现。

（3）条件变量：条件变量允许线程在满足特定条件时才继续执行，否则等待条件变量。在Java中，可以使用Object的wait()、notify()和notifyAll()方法来实现条件变量。

（4）并发集合：线程安全的集合，如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等。这些集合内部采用了各种同步机制来保证线程安全。

4. 并发工具类

以下是一些常用的并发工具类：

（1）Phaser：Phaser是一个线程间协调的工具，允许线程在某个点上同步，然后继续执行。Phaser可以用于实现分布式系统的任务调度、任务分配等功能。

（2）Exchanger：Exchanger允许两个线程在某个点交换数据。在Java中，可以使用Exchanger类来实现线程间的数据交换。

（3）FutureTask：FutureTask是线程的一个包装器，它可以返回一个表示异步计算结果的Future对象。在Java中，可以使用FutureTask类来实现异步计算。

（4）非阻塞算法：CAS（Compare-And-Swap）算法是一种非阻塞的算法，它允许原子地更新共享数据。在Java中，可以使用Atomic类来实现CAS操作。

（5）Atomic类：Atomic类提供了线程安全的操作共享数据的原子类，如AtomicInteger、AtomicLong等。这些类内部采用了各种同步机制来保证线程安全。

5. 并发框架

以下是一些常见的并发框架：

（1）Netty线程模型：Netty是一个基于NIO的网络通信框架，它的线程模型采用主从多线程模型。主线程负责处理连接、注册事件，从线程负责处理IO操作。这种模型可以有效地提高网络通信的并发性能。

（2）Akka Actor模型：Akka是一个基于Actor模型的并发框架，它允许将并发程序分解为独立的、无状态的组件。Actor模型具有高可用性、容错性等特点，适用于构建分布式系统。

（3）Disruptor环形缓冲区：Disruptor是一个高性能的并发框架，它采用环形缓冲区和发布-订阅模式实现高效的并发处理。Disruptor适用于处理高并发、低延迟的场景，如消息队列、事件处理等。

二、MyBatis知识体系

MyBatis是一个基于SQL映射的持久层框架，它将SQL语句映射到Java对象，简化了数据库操作。以下是MyBatis的一些核心概念：

1. SQL映射

MyBatis通过XML文件或注解来实现SQL映射。以下是几种常见的映射方式：

（1）注解映射：使用注解指定SQL语句与Java对象之间的关系。例如，可以使用@Select、@Insert、@Update、@Delete等注解来指定SQL语句。

（2）结果集映射：定义Java对象与数据库表的映射关系。例如，可以使用@Results、@Result等注解来指定映射关系。

（3）关联查询：处理一对多、多对多等复杂关系。例如，可以使用@One、@Many等注解来指定关联关系。

（4）动态SQL：使用OGNL表达式或分支语句实现动态SQL。例如，可以使用 、 、 、 等标签来实现动态SQL。

2. 缓存机制

MyBatis提供了两级缓存机制，包括一级缓存和二级缓存：

（1）一级缓存：会话级别的缓存，用于存储会话中的查询结果。当会话结束时，一级缓存会自动失效。

（2）二级缓存：映射器级别的缓存，用于存储映射器中的查询结果。当映射器被关闭时，二级缓存会自动失效。

（3）自定义缓存：可以通过实现Cache接口自定义缓存策略。例如，可以使用Redis、Memcached等缓存技术来实现自定义缓存。

3. 代理模式

MyBatis采用代理模式实现动态代理，以下是一些相关概念：

（1）MapperProxy：MyBatis的代理实现，负责拦截方法调用，生成相应的SQL语句。

（2）插件：通过实现Interceptor接口自定义插件，拦截SQL执行过程。

（3）动态代理执行流程：通过CGLib或JDK动态代理技术，拦截方法调用，生成SQL语句，执行SQL语句，返回结果。

4. SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的会话接口，以下是其生命周期：

（1）创建SqlSession：通过SqlSessionFactory创建SqlSession。SqlSessionFactory通常由MyBatis的配置文件生成。

（2）执行查询/更新/插入/删除操作：通过SqlSession的映射器接口执行操作。映射器接口由MyBatis的XML配置或注解生成。

（3）提交事务：提交修改到数据库。在MyBatis中，提交事务可以通过SqlSession的commit()方法实现。

（4）关闭SqlSession：释放资源。在MyBatis中，关闭SqlSession可以通过SqlSession的close()方法实现。

5. 执行器类型

MyBatis提供了多种执行器类型，包括：

（1）SimpleExecutor：简单执行器，适用于单线程环境。SimpleExecutor不缓存预处理语句，每次执行SQL语句时都会创建新的预处理语句。

（2）ReusingExecutor：重用执行器，适用于多线程环境。ReusingExecutor缓存预处理语句，以提高执行效率。

（3）BatchExecutor：批量执行器，适用于批量操作。BatchExecutor将多个SQL语句合并为一个批处理语句，以提高执行效率。

6. 扩展机制

MyBatis提供了以下扩展机制：

（1）类型处理器：用于处理Java类型与数据库类型的映射。例如，可以使用TypeHandler接口自定义类型处理器。

（2）拦截器链：通过实现Interceptor接口自定义拦截器，拦截SQL执行过程。例如，可以使用Interceptor接口自定义日志记录、性能监控等拦截器。

（3）方言支持：通过实现Dialect接口自定义数据库方言。例如，可以使用Dialect接口自定义MySQL、Oracle等数据库的方言。

📥博主的人生感悟和目标

希望各位读者大大多多支持用心写文章的博主，现在时代变了，信息爆炸，酒香也怕巷子深，博主真的需要大家的帮助才能在这片海洋中继续发光发热，所以，赶紧动动你的小手，点波关注❤️，点波赞👍，点波收藏⭐，甚至点波评论✍️，都是对博主最好的支持和鼓励！

- 💂 博客主页： Java程序员廖志伟
- 👉 开源项目： Java程序员廖志伟
- 🌥 哔哩哔哩： Java程序员廖志伟
- 🎏 个人社区： Java程序员廖志伟
- 🔖 个人微信号： SeniorRD

📙经过多年在CSDN创作上千篇文章的经验积累，我已经拥有了不错的写作技巧。同时，我还与清华大学出版社签下了四本书籍的合约，并将陆续出版。这些书籍包括了基础篇、进阶篇、架构篇的📌《Java项目实战—深入理解大型互联网企业通用技术》📌，以及📚《解密程序员的思维密码--沟通、演讲、思考的实践》📚。具体出版计划会根据实际情况进行调整，希望各位读者朋友能够多多支持！

🔔如果您需要转载或者搬运这篇文章的话，非常欢迎您私信我哦~