并发编程核心知识-优快云博客

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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、优快云博客专家、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

线程基础线程是程序执行的最小单位，它允许程序并发执行，共享同一进程的内存资源。相较于进程，线程更轻量级，创建和销毁的开销更小。线程的并发执行是现代操作系统和应用程序设计的基础。

线程生命周期线程的生命周期由创建、就绪、运行、阻塞、终止等状态组成。线程创建后，会经历以下阶段：

新建（New）：线程被创建，但尚未启动。
就绪（Runnable）：线程已准备好执行，等待CPU调度。
运行（Running）：线程被CPU调度，正在执行任务。
阻塞（Blocked）：线程因等待某些资源（如锁、条件变量等）而无法执行。
终止（Terminated）：线程执行完毕或被终止。

线程优先级线程优先级决定了线程在CPU调度中的优先级。Java中，线程优先级分为以下等级：

MAX_PRIORITY：最高优先级。
NORM_PRIORITY：默认优先级。
MIN_PRIORITY：最低优先级。

高优先级线程有更大的机会获得CPU执行时间，但操作系统并不保证一定执行。

守护线程守护线程是一种特殊的线程，它为其他线程提供服务，如垃圾回收线程。守护线程的优先级低于普通线程，当所有非守护线程结束时，虚拟机退出。

线程池线程池是一种线程管理机制，它维护一定数量的线程，并按需分配给任务执行。线程池具有以下优势：

避免频繁创建和销毁线程，提高程序效率。
提高资源利用率，减少内存占用。
提高系统响应速度。

线程池的核心参数配置包括：

CorePoolSize：线程池的核心线程数。
MaximumPoolSize：线程池的最大线程数。
KeepAliveTime：空闲线程的存活时间。
WorkQueue：存放等待执行的任务的队列。
ThreadFactory：创建线程的工厂。

拒绝策略是指当线程池无法执行任务时，如何处理这些任务。常见的拒绝策略包括：

抛出RejectedExecutionException异常。
调用Thread.currentThread().interrupt()方法。
记录日志。

工作队列类型主要有以下几种：

阻塞队列（BlockingQueue）：线程池无法处理任务时，任务会被放入队列中等待。
直接提交队列（SynchronousQueue）：任务直接提交给线程池执行，不保留任务。
优先级队列（PriorityBlockingQueue）：按照任务优先级执行。

同步机制同步机制用于控制线程对共享资源的访问，以确保线程安全。以下是一些常见的同步机制：

悲观锁：假设每次访问共享资源都可能导致数据冲突，因此在访问前加锁，访问后释放锁。
乐观锁：假设每次访问共享资源都不会发生冲突，因此在访问前不加锁，只有在修改数据时才尝试加锁。

悲观锁/乐观锁悲观锁和乐观锁是两种常见的并发控制机制。

悲观锁：假设每次访问共享资源都可能导致数据冲突，因此在访问前加锁，访问后释放锁。常见的实现方式有synchronized关键字、ReentrantLock等。
乐观锁：假设每次访问共享资源都不会发生冲突，因此在访问前不加锁，只有在修改数据时才尝试加锁。常见的实现方式有版本号、时间戳等。

读写锁读写锁是一种更细粒度的锁，允许多个线程同时读取共享资源，但只有一个线程可以写入。

条件变量条件变量是一种同步机制，用于等待某个条件成立时执行某个操作。在Java中，可以使用Object的wait()、notify()和notifyAll()方法实现条件变量。

并发集合并发集合是专门为并发场景设计的集合，具有线程安全特性。以下是一些常见的并发集合：

ConcurrentHashMap：基于分段锁的并发集合，适用于读多写少的场景。
CopyOnWriteArrayList：基于数组的并发集合，适用于读多写少的场景。

BlockingQueue BlockingQueue是一种线程安全的队列，支持线程间的阻塞操作。常见的阻塞队列实现有ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、PriorityBlockingQueue等。

并发工具类以下是一些常见的并发工具类：

Phaser：用于协调多个线程的执行顺序。
Exchanger：用于两个线程交换数据。
FutureTask：表示异步计算的结果。

非阻塞算法非阻塞算法是一种无需锁机制的并发算法，常见的实现方式有CAS（Compare-And-Swap）。

CAS原理 CAS操作包含三个操作数：内存位置V、预期原值A和新值B。如果内存位置的值与预期原值A相符，则将内存位置的值修改为B，否则不做任何操作。

Atomic类 Atomic类是一组用于原子操作的类，如AtomicInteger、AtomicLong、AtomicReference等。这些类可以保证操作的原子性。

无锁队列无锁队列是一种无需锁机制的队列实现，常见的实现方式有ConcurrentLinkedQueue。

并发框架以下是一些常见的并发框架：

Netty：高性能、可伸缩的NIO框架。
Akka：用于构建分布式、高并发应用。
Disruptor：环形缓冲区，提供高性能的数据流处理。

Netty线程模型 Netty采用主从多线程模型，将网络事件处理任务分配到多个工作线程。

Akka Actor模型 Akka使用Actor模型实现并发编程，每个Actor可以独立执行任务，并与其他Actor通信。

Disruptor环形缓冲区 Disruptor是一种基于环形缓冲区的数据流处理框架，具有高性能、低延迟的特点。

二、MyBatis知识体系

SQL映射 MyBatis通过XML或注解的方式将Java对象与数据库中的表进行映射。

注解映射 MyBatis支持使用注解进行SQL映射，常见的注解有@Select、@Insert、@Update、@Delete等。

结果集映射 MyBatis支持将数据库查询结果映射到Java对象中，包括字段映射、关联映射等。

关联查询 MyBatis支持关联查询，包括一对一、一对多、多对多关联。

动态SQL MyBatis支持动态SQL，可以根据不同的条件生成不同的SQL语句。

OGNL表达式 OGNL（Object-Graph Navigation Language）是一种表达式语言，用于访问和操作对象属性。

分支语句 MyBatis支持使用OGNL表达式在动态SQL中实现分支语句。

批量操作 MyBatis支持批量操作，包括批量插入、批量更新、批量删除等。

缓存机制 MyBatis支持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本地缓存，用于缓存SQL查询结果。

二级缓存二级缓存是分布式缓存，用于缓存整个数据库表的数据。

自定义缓存 MyBatis支持自定义缓存，通过实现Cache接口实现。

代理模式 MyBatis使用代理模式实现SqlSession、Executor、Mapper等组件的动态代理。

MapperProxy MapperProxy是MyBatis中的动态代理实现，用于代理Mapper接口。

插件拦截 MyBatis支持插件拦截，用于拦截SQL执行、事务管理等操作。

动态代理执行流程 MyBatis使用动态代理实现Mapper接口，并在执行方法时拦截相关操作。

SqlSession生命周期 SqlSession是MyBatis的核心组件，负责执行数据库操作。其生命周期包括创建、使用和关闭。

执行器类型 MyBatis支持多种执行器类型，如SimpleExecutor、ReuseExecutor和BatchExecutor。

延迟加载 MyBatis支持延迟加载，用于提高数据查询效率。

扩展机制 MyBatis支持扩展机制，通过实现相应的接口自定义扩展功能。

类型处理器 MyBatis支持类型处理器，用于将数据库数据转换为Java对象。

拦截器链 MyBatis支持拦截器链，用于拦截数据库操作。

方言支持 MyBatis支持方言，用于适配不同的数据库。

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