并发编程核心知识体系

📕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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并发编程知识体系

线程基础

并发编程是现代计算机编程中的一个核心概念，它允许在同一时间内执行多个任务，以充分利用多核处理器的能力。线程作为并发编程中最基本的执行单元，其内部机制和外部特性都至关重要。

• 线程生命周期：线程从创建到销毁，经历了一系列状态转换。在Java中，线程的生命周期包括以下状态：新建（New）、可运行（Runnable）、阻塞（Blocked）、等待（Waiting）、超时等待（Timed Waiting）和终止（Terminated）。线程状态的转换遵循特定的规则，如从新建状态到可运行状态需要调用start()方法，从可运行状态到阻塞状态可能是由于线程等待某个条件成立或等待其他线程释放锁。

• 线程优先级：线程优先级决定了线程在可运行状态下的调度顺序。在Java中，线程优先级分为1（最低）到10（最高），数值越高，线程被CPU调度的机会越大。线程的优先级是相对的，并不能保证高优先级线程一定会比低优先级线程执行得更多。

• 守护线程：守护线程是一种特殊类型的线程，它们服务于其他线程。当所有非守护线程结束时，程序会自动退出，即使守护线程仍在运行。守护线程通常用于执行一些后台任务，如垃圾回收。

• 线程池：线程池是一种复用线程的技术，可以避免频繁创建和销毁线程的开销。线程池通过维护一定数量的线程来处理任务，当任务提交到线程池时，线程池会从线程池中分配一个线程来执行任务。线程池还提供了拒绝策略，用于处理当线程池达到其容量限制时新提交的任务。

核心参数配置

• 拒绝策略：线程池的拒绝策略决定了当线程池达到其容量限制时如何处理新提交的任务。常见的拒绝策略包括：CallerRunsPolicy（调用者运行策略）、AbortPolicy（放弃策略）、DiscardPolicy（丢弃策略）和DiscardOldestPolicy（丢弃最旧策略）。

• 工作队列类型：线程池的工作队列决定了未被处理的任务如何被存储。常见的工作队列类型包括：LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue和SynchronousQueue。不同的工作队列类型具有不同的性能特征和适用场景。

同步机制

• 悲观锁/乐观锁：悲观锁和乐观锁是两种处理并发数据访问冲突的策略。悲观锁假设并发访问时会发生冲突，因此每次访问共享资源时都加锁。乐观锁则假设并发访问不会发生冲突，只在更新时检查是否有其他线程已经修改了数据。在Java中，悲观锁可以通过synchronized关键字实现，而乐观锁可以通过ReentrantLock的tryLock()方法实现。

• 读写锁：读写锁允许多个线程同时读取数据，但在写入数据时必须独占访问。在Java中，ReentrantReadWriteLock是实现读写锁的一种方式。

• 条件变量：条件变量允许线程等待某个条件成立时才继续执行。在Java中，Object类提供了wait()、notify()和notifyAll()方法来实现条件变量。

并发集合

• ConcurrentHashMap：ConcurrentHashMap是一种线程安全的哈希表，适用于高并发场景。它通过分段锁（Segment Locking）机制来实现线程安全，将数据分割成多个段，每个段有自己的锁，从而允许多个线程并发访问不同的段。

• CopyOnWrite容器：CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet是两种基于Copy-On-Write（写时复制）原理实现的线程安全集合。在写操作时，它们会复制底层数据，从而避免并发修改带来的问题。

• BlockingQueue：BlockingQueue是一个线程安全的队列，适用于生产者-消费者模式。它支持阻塞操作，如put()和take()，当队列满时生产者会等待，当队列空时消费者会等待。

并发工具类

• Phaser：Phaser是一种可以用来协调线程之间同步的机制。它类似于CountDownLatch，但提供了更丰富的功能，如支持动态增加和减少参与同步的线程。

• Exchanger：Exchanger用于在线程间交换数据。它允许两个线程在某个同步点交换数据，然后继续执行。

• FutureTask：FutureTask代表异步计算的结果。它可以被用作线程的执行目标，并提供方法来检查任务是否已完成、获取结果等。

• 非阻塞算法：非阻塞算法如CAS（Compare-And-Swap）操作，用于无锁编程。CAS操作通过原子性比较和交换来更新内存中的值。

CAS原理

CAS（Compare-And-Swap）是一种原子操作，用于无锁编程。它比较内存中的值和一个预期值，如果相等，则将内存中的值更新为新值。CAS操作由三个操作数组成：内存位置、预期值和新值。如果内存位置的值与预期值相等，则将内存位置的值更新为新值，否则不做任何操作。

Atomic类

Atomic类提供了原子性的操作，如AtomicInteger、AtomicLong等。这些类通过内部机制保证操作的原子性，从而避免了多线程并发修改数据时的竞争条件。

无锁队列

无锁队列是一种基于CAS原理实现的线程安全的队列。它通过CAS操作来保证线程安全，避免了使用锁的开销。

并发框架

• Netty线程模型：Netty使用主从多线程模型，能够提供高性能的并发处理能力。Netty将任务分配给主线程（Boss）和从线程（Worker），主线程负责处理连接请求，从线程负责处理实际的业务逻辑。

• Akka Actor模型：Akka是一个基于Actor模型的并发框架，适用于构建高并发、高可用性的分布式系统。在Akka中，每个Actor都是一个独立的线程，能够处理并发任务，并通过消息传递进行通信。

• Disruptor环形缓冲区：Disruptor使用环形缓冲区来优化消息队列的性能。它通过预分配内存、无锁算法和环形缓冲区等技术，实现了低延迟和高吞吐量的消息队列。

MyBatis知识体系

SQL映射

• 注解映射：MyBatis支持使用注解来定义SQL映射，简化了XML配置。通过在Java接口或类上使用注解，可以直接映射SQL语句和Java对象。

• 结果集映射：结果集映射定义了如何将数据库结果集映射到Java对象。MyBatis提供了丰富的映射配置，包括映射字段、映射关系、映射类型转换等。

动态SQL

• OGNL表达式：OGNL（Object-Graph Navigation Language）是一种表达式和脚本语言，用于表达式计算和脚本编写。在MyBatis中，OGNL表达式可以用于动态SQL语句中的条件判断和参数替换。

• 分支语句：MyBatis支持在动态SQL语句中使用分支语句，如<if>、<choose>、<when>和<otherwise>，用于实现条件分支逻辑。

• 批量操作：MyBatis支持一次性执行多条SQL语句，如<foreach>标签可以用于批量插入或更新操作。

缓存机制

• 一级缓存：MyBatis的一级缓存是会话级别的缓存，仅在当前会话有效。它主要用于缓存查询结果，减少数据库访问。

• 二级缓存：MyBatis的二级缓存是全局级别的缓存，可以在多个会话间共享。它主要用于缓存数据，如实体对象、查询结果等。

• 自定义缓存：MyBatis允许用户自定义缓存实现，通过实现Cache接口来实现自定义缓存机制。

代理模式

• MapperProxy：MyBatis使用动态代理技术来实现Mapper接口。当调用Mapper接口的方法时，MyBatis会通过动态代理拦截方法调用，然后根据配置的SQL映射执行相应的SQL语句。

插件拦截

• 动态代理执行流程：MyBatis使用动态代理来拦截对Mapper接口的方法调用。当调用Mapper接口的方法时，动态代理会拦截方法调用，然后根据配置的插件进行拦截处理。

SqlSession生命周期

• 执行器类型：MyBatis提供了不同的执行器类型来优化SQL执行。常见的执行器类型包括：简单执行器（SimpleExecutor）、批量执行器（BatchExecutor）和缓存执行器（CachingExecutor）。

延迟加载

• 扩展机制：MyBatis允许自定义类型处理器和拦截器，从而扩展其功能。

类型处理器

• 拦截器链：MyBatis允许用户自定义拦截器链，用于拦截数据库操作的过程。

方言支持

• 方言支持：MyBatis支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle等。通过配置相应的方言，MyBatis可以针对不同数据库进行优化。

通过以上知识点的详细阐述，我们可以更好地理解并发编程和MyBatis的核心概念、技术实现和适用场景。在实际应用中，我们需要根据具体需求选择合适的并发策略和MyBatis配置，以达到最佳的性能和可维护性。

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