并发编程核心技术-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元，是操作系统能够进行运算调度的基本单位。线程的实现依赖于操作系统的线程管理机制，不同的操作系统对线程的实现和调度策略有所不同。在Java中，线程的实现主要依赖于操作系统的线程库，如POSIX线程（pthread）。
- 线程的创建方式包括：继承Thread类和实现Runnable接口。继承Thread类的方式较为简单，但会存在单继承的局限性；而实现Runnable接口的方式则更加灵活，可以与多个线程共享同一个任务。
线程生命周期
- 新建（New）：线程对象被创建，此时线程尚未启动，无法执行任何操作。
- 可运行（Runnable）：调用start()方法后，线程将进入可运行状态，等待CPU的调度。在Java中，线程的可运行状态包括就绪（Runnable）和运行（Running）两种状态。
- 阻塞（Blocked）：线程因为等待某个资源而被阻塞，如等待锁、等待I/O操作等。在Java中，线程的阻塞状态包括等待（Waiting）、等待可中断（Timed Waiting）和阻塞（Blocked）三种。
- 等待（Waiting）：线程调用wait()方法，进入等待状态，直到其他线程调用notify()或notifyAll()方法。在等待状态中，线程不会占用CPU资源。
- 终止（Terminated）：线程执行完任务后进入终止状态，此时线程将释放所有资源，并从线程池中移除。
线程优先级
- Java中，线程优先级分为1（最低）到10（最高），默认优先级为5。线程优先级是线程调度时的一个建议值，操作系统会根据实际情况进行调度。线程优先级并非决定性因素，在某些情况下，优先级高的线程可能仍然无法获得CPU资源。
守护线程
- 守护线程是一种特殊类型的线程，它不属于程序中的任何部分。当所有非守护线程结束时，程序即结束，此时所有的守护线程也会随之结束。在Java中，可以通过调用setDaemon(true)方法将线程设置为守护线程。
线程池
- 线程池是用于管理线程的生命周期和同步任务的容器。线程池可以有效地控制系统中并发线程的数量，避免创建过多线程导致系统资源耗尽。线程池的核心参数配置包括：核心线程数、最大线程数、线程存活时间、任务队列类型、拒绝策略等。
- 拒绝策略包括：CallerRunsPolicy（调用者运行策略）、AbortPolicy（终止策略）、DiscardPolicy（丢弃策略）、DiscardOldestPolicy（丢弃最旧策略）。
同步机制
- 同步机制用于保证多线程环境下对共享资源的一致性访问。在Java中，常见的同步机制包括：synchronized关键字、Lock接口及其实现类（如ReentrantLock）、volatile关键字等。
- 悲观锁：假设最坏的情况，每次访问共享资源前先加锁。悲观锁适用于资源竞争激烈、数据一致性要求高的场景。
- 乐观锁：假设不会发生冲突，只有在操作完成后才加锁。乐观锁适用于资源竞争不激烈、数据一致性要求不高的场景。
读写锁
- 读写锁允许多个读线程同时访问共享资源，但写线程会独占资源。读写锁可以提高读操作的性能，适用于读多写少的场景。
- 读写锁的实现通常基于分段锁（Segment Lock）或共享锁（Shared Lock）。
条件变量
- 条件变量用于实现线程间的通信，让线程在满足一定条件时才能继续执行。在Java中，条件变量通常与Lock接口结合使用，如ReentrantLock类的newCondition()方法。
并发集合
- 并发集合用于保证多线程环境下集合操作的线程安全性。在Java中，常见的并发集合包括：ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等。
- ConcurrentHashMap通过分段锁（Segment Lock）实现线程安全性，而CopyOnWriteArrayList通过复制整个数组实现线程安全性。
BlockingQueue
- BlockingQueue是一种线程安全的队列，用于实现线程间的通信。在Java中，常见的BlockingQueue实现包括：LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue等。
- LinkedBlockingQueue基于链表实现，而ArrayBlockingQueue基于数组实现。
并发工具类
- 并发工具类提供了一系列并发操作的工具，如：Phaser、Exchanger、FutureTask等。
- Phaser用于实现线程间的协作，Exchanger用于线程间的数据交换，FutureTask用于异步执行任务。
非阻塞算法
- 非阻塞算法通过使用原子操作和条件变量等手段，实现线程间的协作，避免使用锁。非阻塞算法适用于资源竞争不激烈、对性能要求较高的场景。
CAS原理
- CAS（Compare-And-Swap）是一种无锁算法，通过比较内存中值和预期值，如果相同则进行更新。CAS操作包括三个操作数：内存位置、预期值和新值。如果内存位置的值与预期值相同，则将该位置的值更新为新值，否则不做任何操作。
Atomic类
- Atomic类提供了一系列原子操作的方法，如：AtomicInteger、AtomicLong等。
- Atomic类通过内部封装volatile变量和CAS操作，实现线程安全的原子操作。
无锁队列
- 无锁队列是一种基于CAS原理的线程安全队列，如：ConcurrentLinkedQueue。
- ConcurrentLinkedQueue通过CAS操作实现线程安全性，无需使用锁。
并发框架
- 并发框架提供了一系列并发编程的解决方案，如：
  - Netty：高性能的NIO框架，用于开发网络应用程序。Netty通过使用Selector机制，实现高效的IO多路复用，提高系统吞吐量。
  - Akka：一个基于Actor模型的并发框架，用于构建高并发、高可伸缩的应用程序。Akka通过Actor模型实现线程间的通信，降低线程同步的复杂性。
  - Disruptor：环形缓冲区，提供高性能的并发队列。Disruptor通过环形缓冲区和CAS操作实现线程安全性，提高队列的吞吐量。

二、MyBatis知识体系

SQL映射
- MyBatis将SQL语句与Java对象进行映射，实现数据持久化。在MyBatis中，SQL映射可以通过XML配置文件或注解实现。
- 注解映射：@Select、@Insert、@Update、@Delete等注解用于标识SQL操作类型，并指定相应的SQL语句。
- 结果集映射：resultMap用于定义SQL查询结果与Java对象的映射关系，包括字段映射、类型转换等。
动态SQL
- 动态SQL允许根据不同条件执行不同的SQL语句。在MyBatis中，动态SQL通过Ognl表达式实现，支持if、choose、when、otherwise等条件判断。
OGNL表达式
- OGNL（Object-Graph Navigation Language）是一种表达式语言，用于访问Java对象的属性和执行操作。OGNL表达式可以方便地访问对象的属性、调用方法、执行条件判断等。
分支语句
- 分支语句用于根据条件执行不同的SQL片段。在MyBatis中，分支语句通过if、choose、when、otherwise等标签实现。
批量操作
- 批量操作可以将多个SQL语句或多个参数组合成一个批次执行，提高效率。在MyBatis中，批量操作通过标签实现。
缓存机制
- MyBatis提供了两级缓存机制，用于提高查询性能。一级缓存：SqlSession级别的缓存，仅在SqlSession有效期内有效。二级缓存：全局缓存，可以跨SqlSession持久化。
自定义缓存
- 用户可以通过实现Cache接口，自定义缓存机制。自定义缓存可以满足特定场景下的缓存需求，如分布式缓存、缓存过期策略等。
代理模式
- MyBatis使用代理模式，通过动态代理实现Mapper接口。动态代理可以拦截接口方法调用，实现SQL映射、缓存等操作。
MapperProxy
- MapperProxy是MyBatis的动态代理类，用于代理Mapper接口。MapperProxy通过反射机制调用Mapper接口方法，并执行相应的SQL映射、缓存等操作。
插件拦截
- MyBatis允许用户通过编写插件拦截执行流程，如：查询拦截、执行拦截等。插件拦截可以扩展MyBatis的功能，实现自定义逻辑。
动态代理执行流程
- MyBatis使用CGLIB或JDK动态代理实现动态代理。CGLIB通过生成代理类的字节码实现动态代理，而JDK动态代理通过反射机制实现动态代理。
SqlSession生命周期
- SqlSession是MyBatis的会话接口，用于执行数据库操作。SqlSession生命周期包括：开启、提交、回滚、关闭。
执行器类型
- MyBatis提供了多种执行器类型，如：SimpleExecutor、ReusingExecutor、BatchExecutor等。不同的执行器类型适用于不同的场景，如批量操作、事务管理等。
延迟加载
- 延迟加载是一种优化策略，在需要时才加载关联数据。在MyBatis中，延迟加载通过和标签实现。
扩展机制
- MyBatis提供了多种扩展机制，如：TypeHandler、Interceptor、Plugin等。扩展机制可以扩展MyBatis的功能，实现自定义逻辑。
类型处理器
- 类型处理器用于处理Java类型与数据库类型之间的转换。在MyBatis中，类型处理器可以通过实现TypeHandler接口实现。
拦截器链
- 拦截器链用于拦截数据库操作，实现自定义逻辑。在MyBatis中，拦截器链可以通过实现Interceptor接口实现。
方言支持
- MyBatis支持多种数据库方言，如：MySQL、Oracle、SQL Server等。方言支持可以方便地适应不同的数据库环境。

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