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)、《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。

📙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。

Java程序员廖志伟

💡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。

CSDN

一、并发编程知识体系

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 缓存机制

MyBatis提供一级缓存和二级缓存,用于提高查询效率。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

  1. 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。

CSDN

博主分享

📥博主的人生感悟和目标

Java程序员廖志伟

📙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。

面试备战资料

八股文备战
场景描述链接
时间充裕(25万字)Java知识点大全(高频面试题)Java知识点大全
时间紧急(15万字)Java高级开发高频面试题Java高级开发高频面试题

理论知识专题(图文并茂,字数过万)

技术栈链接
RocketMQRocketMQ详解
KafkaKafka详解
RabbitMQRabbitMQ详解
MongoDBMongoDB详解
ElasticSearchElasticSearch详解
ZookeeperZookeeper详解
RedisRedis详解
MySQLMySQL详解
JVMJVM详解

集群部署(图文并茂,字数过万)

技术栈部署架构链接
MySQL使用Docker-Compose部署MySQL一主二从半同步复制高可用MHA集群Docker-Compose部署教程
Redis三主三从集群(三种方式部署/18个节点的Redis Cluster模式)三种部署方式教程
RocketMQDLedger高可用集群(9节点)部署指南
Nacos+Nginx集群+负载均衡(9节点)Docker部署方案
Kubernetes容器编排安装最全安装教程

开源项目分享

项目名称链接地址
高并发红包雨项目https://gitee.com/java_wxid/red-packet-rain
微服务技术集成demo项目https://gitee.com/java_wxid/java_wxid

管理经验

【公司管理与研发流程优化】针对研发流程、需求管理、沟通协作、文档建设、绩效考核等问题的综合解决方案:https://download.csdn.net/download/java_wxid/91148718

希望各位读者朋友能够多多支持!

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!

🔔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~

评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值