📕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)、《解密程序员的思维密码——沟通、演讲、思考的实践》作者、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。
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💡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
- 线程基础
线程是程序执行的最小单位,是操作系统进行资源分配和调度的一个独立单位。在Java中,线程是Thread类的实例。线程的并发性体现在多个线程可以并行执行,共享计算机资源,如CPU时间、内存等。线程的共享性意味着线程可以访问同一内存空间中的共享数据,这要求程序设计时必须考虑线程安全问题。线程的独立性意味着每个线程都有自己的执行路径,互不干扰。线程的异步性意味着线程的执行顺序是不确定的,这给并发编程带来了挑战。
- 线程生命周期
线程生命周期包括以下5个状态:
(1)新建状态(New):线程被创建后,尚未启动,处于新建状态。
(2)就绪状态(Runnable):线程创建后,调用start()方法进入就绪状态,等待CPU调度。
(3)运行状态(Running):线程获得CPU时间,开始执行。
(4)阻塞状态(Blocked):线程因等待某些资源(如锁、条件变量等)而无法执行,进入阻塞状态。
(5)终止状态(Terminated):线程执行完毕或调用stop()方法进入终止状态。
线程状态之间的转换是动态的,需要通过线程调度器来管理。
- 线程优先级
线程优先级决定了线程在多线程环境中获得的CPU时间比例。Java中线程优先级分为以下级别:
(1)最低优先级(MIN_PRIORITY):线程优先级最低,通常为1。
(2)标准优先级(NORM_PRIORITY):线程优先级为默认值,通常为5。
(3)最高优先级(MAX_PRIORITY):线程优先级最高,通常为10。
线程优先级是一个相对值,不能保证线程一定会按照优先级执行。
- 守护线程
守护线程是一种特殊的线程,它不干扰其他线程的执行。当所有的守护线程都结束时,程序将退出。守护线程通常用于执行一些后台任务,如垃圾回收器。
- 线程池
线程池是用于管理线程的一种机制,可以提高程序的性能。线程池的主要作用包括:
(1)减少系统创建和销毁线程的开销。
(2)提高系统吞吐量。
(3)避免因创建大量线程导致内存溢出。
线程池的核心参数配置如下:
(1)核心线程数:线程池维护的核心线程数量,即使在空闲状态下,这些线程也会一直存活。
(2)最大线程数:线程池允许的最大线程数量,当任务数量超过核心线程数时,会创建新线程。
(3)存活时间:线程池中空闲线程的存活时间,超过存活时间的空闲线程将被回收。
(4)工作队列:线程池用于存放任务的队列,如LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue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,线程池会采取拒绝策略。常见的拒绝策略包括:
(1)CallerRunsPolicy:调用者运行策略,将任务交由调用者线程执行。
(2)AbortPolicy:终止并抛出RejectedExecutionException异常。
(3)DiscardPolicy:丢弃任务。
(4)DiscardOldestPolicy:丢弃最久未执行的任务。
- 工作队列类型
工作队列包括以下几种类型:
(1)LinkedBlockingQueue:基于链表的阻塞队列,适用于任务数量不固定的情况。
(2)ArrayBlockingQueue:基于数组的阻塞队列,适用于任务数量固定的情况。
(3)SynchronousQueue:不存储元素的阻塞队列,适用于任务数量较少的情况。
- 同步机制
同步机制用于保证多个线程对共享数据的访问互不干扰,常见同步机制包括:
(1)synchronized关键字:实现同步代码块,确保同一时刻只有一个线程可以执行同步代码块。
(2)Lock接口:提供更灵活的锁机制,如ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock等。
(3)ReentrantLock:可重入的互斥锁,提供比synchronized更丰富的功能。
(4)ReentrantReadWriteLock:可重入的读写锁,允许多个读线程同时访问资源,但写线程需要独占资源。
- 悲观锁/乐观锁
悲观锁和乐观锁是解决并发问题的一种策略。
(1)悲观锁:假设并发操作中必然存在冲突,因此在操作数据时,先加锁,然后再进行操作。
(2)乐观锁:假设并发操作中不存在冲突,因此在操作数据时,不加锁,只在更新数据时进行检查。
- 读写锁
读写锁是一种提高并发性能的锁,允许多个读线程同时访问资源,但写线程需要独占资源。读写锁可以提高读操作的并发性,适用于读多写少的场景。
- 条件变量
条件变量用于线程间的同步,允许线程在某个条件下等待,直到条件成立时才继续执行。条件变量通常与Lock接口一起使用。
- 并发集合
并发集合是指支持并发操作的集合类,如CopyOnWriteArrayList、ConcurrentHashMap等。并发集合通过内部机制保证线程安全,适用于多线程环境下。
- ConcurrentHashMap
ConcurrentHashMap是一种线程安全的哈希表,采用分段锁机制提高并发性能。分段锁将数据分为多个段,每个段使用独立的锁,从而减少锁竞争。
- CopyOnWrite容器
CopyOnWrite容器是一种线程安全的容器,在修改操作时,复制整个容器,避免并发问题。适用于读多写少的场景。
- BlockingQueue
BlockingQueue是一种阻塞队列,线程在操作队列时,会根据队列的状态进行阻塞或唤醒。BlockingQueue适用于生产者-消费者模式。
- 并发工具类
并发工具类包括以下几种:
(1)Phaser:用于实现线程间的协作,如分阶段执行任务。
(2)Exchanger:用于在线程间交换数据。
(3)FutureTask:用于异步执行任务。
- 非阻塞算法
非阻塞算法是一种在多线程环境中,不使用锁机制,通过算法本身保证数据的一致性和线程安全。非阻塞算法适用于高并发场景。
- CAS原理
CAS(Compare-And-Swap)是一种无锁算法,通过比较内存中数据值和预期值,如果相同,则将内存中的数据值修改为新值。CAS算法适用于实现乐观锁。
- Atomic类
Atomic类提供原子操作,如AtomicInteger、AtomicLong等。Atomic类适用于实现无锁并发编程。
- 无锁队列
无锁队列是一种基于CAS原理的线程安全队列。无锁队列适用于高并发场景。
- 并发框架
并发框架包括以下几种:
(1)Netty:基于NIO的并发网络框架,适用于构建高性能、高并发的网络应用。
(2)Akka:基于Actor模型的并发框架,适用于构建分布式、高并发的系统。
(3)Disruptor:基于环形缓冲区的并发框架,适用于构建高性能、高并发的数据处理应用。
二、MyBatis知识体系
- SQL映射
SQL映射是指将Java对象映射到数据库表,包括注解映射、XML映射和注解+XML混合映射。SQL映射可以简化数据库操作,提高开发效率。
- 注解映射
注解映射使用@Select、@Insert、@Update、@Delete等注解,直接在Java接口方法上编写SQL语句。注解映射简单易用,但灵活性较低。
- 结果集映射
结果集映射用于将数据库查询结果映射到Java对象,包括基本类型、复杂类型、集合等。结果集映射可以自定义映射规则,提高数据处理的灵活性。
- 关联查询
关联查询用于处理多表关系,如一对多、多对多等。关联查询可以简化数据库操作,提高开发效率。
- 动态SQL
动态SQL是指根据不同条件动态拼接SQL语句。动态SQL可以提高SQL语句的灵活性,但需要注意SQL注入问题。
- OGNL表达式
OGNL(Object-Graph Navigation Language)是一种表达式语言,用于在MyBatis中进行动态SQL拼接。OGNL表达式可以方便地访问对象属性和集合元素。
- 分支语句
分支语句用于在动态SQL中处理多个条件。分支语句可以提高SQL语句的灵活性,但需要注意性能问题。
- 批量操作
批量操作是指一次性执行多条SQL语句。批量操作可以减少数据库访问次数,提高性能。
- 缓存机制
MyBatis提供一级缓存和二级缓存,用于提高查询效率。
- 一级缓存
一级缓存是SqlSession级别的缓存,缓存SQL查询结果。一级缓存适用于单次数据库会话。
- 二级缓存
二级缓存是Mapper级别的缓存,缓存SQL查询结果。二级缓存适用于多次数据库会话。
- 自定义缓存
自定义缓存是指自定义缓存实现,如Redis缓存。自定义缓存可以提高缓存命中率,但需要考虑缓存数据的一致性问题。
- 代理模式
代理模式用于实现Mapper接口,提供动态代理功能。代理模式可以提高开发效率,但需要考虑性能问题。
- MapperProxy
MapperProxy是MyBatis提供的动态代理实现,用于代理Mapper接口。MapperProxy可以提高开发效率,但需要考虑性能问题。
- 插件拦截
插件拦截是指拦截MyBatis的执行流程,实现自定义功能。插件拦截可以提高开发效率,但需要考虑性能问题。
- 动态代理执行流程
动态代理执行流程包括:
(1)生成代理对象。
(2)拦截目标对象的方法。
(3)执行目标对象的方法。
- SqlSession生命周期
SqlSession是MyBatis的核心对象,其生命周期包括:
(1)创建SqlSession。
(2)执行数据库操作。
(3)关闭SqlSession。
- 执行器类型
MyBatis提供多种执行器类型,如SimpleExecutor、ReusingExecutor、BatchExecutor等。执行器类型影响数据库操作的性能。
- 延迟加载
延迟加载是指在查询数据库时,先查询主表,再根据主表信息查询关联表,提高查询效率。延迟加载适用于关联表数据量较大的场景。
- 扩展机制
MyBatis提供扩展机制,允许自定义插件、拦截器等。扩展机制可以提高开发效率,但需要考虑性能问题。
- 类型处理器
类型处理器用于处理Java类型和数据库类型之间的转换。类型处理器可以提高数据处理的效率。
- 拦截器链
拦截器链用于拦截MyBatis的执行流程,实现自定义功能。拦截器链可以提高开发效率,但需要考虑性能问题。
- 方言支持
方言支持是指支持不同的数据库类型,如MySQL、Oracle等。方言支持可以提高开发效率。
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