📕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
并发编程是现代计算机体系结构中不可或缺的一部分,它允许同时处理多个任务,提高系统的吞吐量和响应速度。线程作为并发编程的基础单元,是实现并发的主要手段。线程基础包括:
线程生命周期
线程的生命周期可以分为新建、就绪、运行、阻塞、等待、超时终止和终止等状态。在Java中,线程的生命周期管理依赖于Thread类及其状态转换机制。线程创建后进入新建状态,调用start()方法使其进入就绪状态,等待CPU调度。当线程获取到CPU资源时,进入运行状态。在运行过程中,线程可能会因为等待资源而进入阻塞状态,如等待锁、I/O操作等。等待状态包括永久等待和条件等待,线程会等待某个条件成立或被显式唤醒。超时终止通常是由于超时等待某个条件未成立而导致的线程终止。线程执行完毕或被外部线程终止时,进入终止状态。
线程优先级
线程优先级决定了线程在CPU调度时的优先级顺序。Java中,线程优先级用整数表示,取值范围为1(最低)到10(最高)。线程的优先级越高,在调度时获得CPU资源的机会越大。然而,线程优先级并非绝对,系统调度策略和线程竞争情况也会影响线程的实际执行。
守护线程
守护线程是那些为其他线程服务的线程,当所有的非守护线程结束时,程序也会随之终止。在Java中,通过设置线程的isDaemon()方法将线程设置为守护线程。守护线程通常用于执行一些清理工作,如垃圾回收等。
线程池
线程池是一种复用线程的方式,它可以减少创建和销毁线程的开销,提高系统的性能。在Java中,可以通过ThreadPoolExecutor类创建线程池,并配置核心线程数、最大线程数、存活时间、任务队列类型、拒绝策略等参数。
核心参数配置
线程池的核心参数配置对于线程池的性能至关重要。以下是对各个参数的详细解释:
拒绝策略
当线程池的任务数超过最大线程数时,拒绝策略决定了如何处理新的任务。常见的拒绝策略有AbortPolicy(抛出异常)、CallerRunsPolicy(调用者运行)、DiscardPolicy(丢弃任务)和DiscardOldestPolicy(丢弃最旧的任务)。
工作队列类型
工作队列用于存放线程池中的任务,常见的队列类型有ArrayBlockingQueue(基于数组的有界阻塞队列)、LinkedBlockingQueue(基于链表的有界阻塞队列)、SynchronousQueue(同步队列)等。
同步机制
同步机制是控制线程访问共享资源的手段,常见的同步机制包括:
悲观锁/乐观锁
悲观锁假设竞争资源的情况很严重,所以在访问共享资源之前会先加锁;乐观锁则认为资源竞争不严重,使用版本号或时间戳等机制来实现。
读写锁
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。在Java中,可以通过ReentrantReadWriteLock类实现读写锁。
条件变量
条件变量允许线程在某些条件成立之前等待,条件不满足时则进入等待状态。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
Java提供了许多并发集合类,如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等,这些集合在并发环境下能够保证线程安全。
ConcurrentHashMap
ConcurrentHashMap是线程安全的HashMap,它使用分段锁来提高并发性能。在ConcurrentHashMap中,数据被分为多个段,每个段都有自己的锁,从而允许多个线程并发访问不同的段。
CopyOnWrite容器
CopyOnWrite容器在写操作时复制整个容器,避免了读写冲突。在CopyOnWriteArrayList中,每次修改操作都会创建一个新的数组来存储元素,从而保证读操作的线程安全。
BlockingQueue
BlockingQueue是一个线程安全的队列,支持阻塞式操作。常见的实现有LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue等。
LinkedBlockingQueue
LinkedBlockingQueue是一个基于链表的有界阻塞队列,它允许生产者和消费者在不同的线程中并发地添加和移除元素。
ArrayBlockingQueue
ArrayBlockingQueue是一个基于数组的固定大小的阻塞队列,它允许多个线程并发地添加和移除元素。
并发工具类
Phaser
Phaser是一个线程同步工具,可以用来实现复杂的多线程同步控制。Phaser允许线程在执行任务前注册一个屏障,当所有线程到达屏障时,屏障会阻塞线程,直到屏障被释放。
Exchanger
Exchanger允许两个线程交换数据,常用于实现线程间通信。当两个线程都到达Exchanger处时,它们会交换数据,然后继续执行。
FutureTask
FutureTask是线程池中的一个任务单元,可以用来表示异步执行的计算任务。FutureTask提供了get()方法,用于获取异步执行的结果。
非阻塞算法
非阻塞算法在多线程环境下可以提高系统的响应速度,常见的非阻塞算法有CAS(Compare-And-Swap)原理、Atomic类、无锁队列等。
CAS原理
CAS操作是并发编程中的基本操作,它允许在无锁的情况下更新变量。在Java中,可以通过Atomic类实现CAS操作。
Atomic类
Java的Atomic类提供了线程安全的变量操作,如AtomicInteger、AtomicLong等。这些类在内部使用CAS操作来实现线程安全。
无锁队列
无锁队列在并发环境下能够保证线程安全,同时避免了锁的开销。在无锁队列中,线程通过比较和交换操作来维护队列的状态。
并发框架
Netty线程模型
Netty是高性能的NIO客户端服务器框架,其线程模型能够有效地处理高并发网络应用。Netty使用主从多线程模型,将任务分配给多个工作线程,主线程负责接收和分配任务。
Akka Actor模型
Akka是一个基于Actor模型的并发框架,它将并发编程抽象为Actor之间的消息传递。Actor模型通过消息传递来实现线程间的解耦,提高了系统的可扩展性和可靠性。
Disruptor环形缓冲区
Disruptor是一个高性能的并发框架,它使用环形缓冲区来实现高效的并发数据传输。Disruptor通过预分配环形缓冲区,避免了数组扩容的开销,提高了并发性能。
二、MyBatis知识体系
SQL映射
MyBatis通过XML或注解的方式将Java对象映射到SQL语句,从而实现数据的持久化操作。
注解映射
MyBatis提供了@Select、@Insert、@Update、@Delete等注解来映射SQL语句。这些注解可以应用于接口方法或类字段上,实现简单的映射关系。
结果集映射
MyBatis将SQL查询结果映射到Java对象,包括基本类型、对象、集合等。在MyBatis中,可以通过ResultMap或注解来实现结果集映射。
关联查询
MyBatis支持复杂的关联查询,通过嵌套的查询和关联关系来实现。在MyBatis中,可以使用@One、@Many等注解来实现关联查询。
动态SQL
MyBatis的动态SQL功能可以灵活地构建SQL语句,包括if、choose、foreach等。动态SQL可以减少重复的SQL语句,提高代码的可维护性。
OGNL表达式
OGNL(Object-Graph Navigation Language)表达式是MyBatis中用于表达动态SQL的工具,它可以访问对象属性和集合元素。
分支语句
分支语句可以控制动态SQL的执行,根据条件选择不同的SQL片段。在MyBatis中,可以使用 、 等标签来实现分支语句。
批量操作
MyBatis支持批量操作,可以提高数据库操作的性能。在MyBatis中,可以使用 标签来实现批量操作。
缓存机制
MyBatis提供了两种缓存机制:一级缓存和二级缓存。
一级缓存
一级缓存是SqlSession级别的缓存,缓存SQL查询的结果。当同一个SqlSession执行相同的SQL语句时,可以直接从缓存中获取结果,避免了重复查询数据库。
二级缓存
二级缓存是全局的缓存,缓存应用级别的数据。当多个SqlSession需要查询相同的数据时,可以从二级缓存中获取结果,避免了重复查询数据库。
自定义缓存
MyBatis允许自定义缓存实现,以适应特定的业务需求。通过实现Cache接口,可以自定义缓存的存储方式、过期策略等。
代理模式
MyBatis使用代理模式来实现动态代理,使得数据库操作可以通过代理对象进行。通过代理模式,MyBatis可以在不修改原有代码的情况下,实现对数据库操作的增强和扩展。
MapperProxy插件拦截
MyBatis的MapperProxy是动态代理的实现,它通过拦截SQL执行过程来增强数据库操作。
动态代理执行流程
MyBatis通过动态代理机制实现SQL的执行,包括参数处理、SQL执行、结果集处理等。在执行过程中,MapperProxy会拦截SQL执行过程,并对SQL语句进行增强和扩展。
SqlSession生命周期
SqlSession是MyBatis的会话接口,它代表了与数据库的交互过程。
执行器类型
MyBatis提供了不同的执行器类型,如SimpleExecutor、BatchExecutor等,用于处理SQL语句的执行。不同的执行器类型具有不同的性能特点,可以根据实际需求选择合适的执行器类型。
延迟加载
MyBatis支持延迟加载,即在需要时才加载关联数据,以提高性能。通过设置@Lazy注解,可以控制关联数据的加载时机。
扩展机制
MyBatis提供了插件机制,允许用户自定义插件来扩展其功能。通过实现Interceptor接口,可以自定义拦截器来增强或修改SQL执行过程。
类型处理器和拦截器链
类型处理器
类型处理器负责将数据库数据类型转换为Java对象类型。在MyBatis中,可以通过TypeHandler接口来实现类型处理器。
拦截器链
拦截器链是MyBatis执行过程中的拦截器集合,可以用于增强或修改SQL执行过程。通过实现Interceptor接口,可以自定义拦截器来增强或修改SQL执行过程。
方言支持
MyBatis支持多种数据库方言,如MySQL、Oracle、SQLServer等,以满足不同数据库的需求。通过实现Dialect接口,可以自定义数据库方言。
通过以上知识点的详细阐述,我们可以深入理解并发编程和MyBatis的原理和应用,从而在实际项目中更好地利用这些技术提高系统的性能和可靠性。
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