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）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

1. 线程基础

线程是并发编程的核心，它允许程序在同一时间执行多个任务。在Java中，线程的创建和管理由Java虚拟机（JVM）负责。以下是对线程基础知识的详细阐述：

（1）线程生命周期：线程的生命周期包括创建（New）、就绪（Runnable）、运行（Running）、阻塞（Blocked）、等待（Waiting）、超时（Timed Waiting）和终止（Terminated）七个状态。线程状态之间的转换受线程调度策略和同步机制的影响。

（2）线程优先级：线程优先级决定了线程在调度器中的优先级，Java中线程优先级分为10个等级，数值越大，优先级越高。线程优先级并非绝对，线程调度器会根据线程状态、优先级和其他因素动态调整线程执行顺序。

（3）守护线程：守护线程是一种特殊类型的线程，它不会阻塞程序的主线程。在Java中，可以通过调用Thread.setDaemon(true)方法将线程设置为守护线程。当所有非守护线程结束时，守护线程也会自动结束。

（4）线程池：线程池是一组预先创建的线程，用于执行多个任务。线程池可以提高程序性能，降低系统开销。在Java中，可以通过Executors工厂类创建线程池，例如：Executors.newFixedThreadPool(int nThreads)创建固定大小的线程池。

2. 核心参数配置

（1）拒绝策略：当线程池中的线程数量达到最大值时，如何处理新提交的任务。常见的拒绝策略有：CallerRunsPolicy（调用者运行策略）、AbortPolicy（拒绝策略）、DiscardPolicy（丢弃策略）和DiscardOldestPolicy（丢弃最旧策略）。

（2）工作队列类型：线程池中的工作队列用于存储等待执行的任务。常见的工作队列类型有：LinkedBlockingQueue（链表阻塞队列）、ArrayBlockingQueue（数组阻塞队列）和PriorityBlockingQueue（优先级阻塞队列）。

（3）同步机制：为了保证线程安全，需要使用同步机制。Java中常见的同步机制有：synchronized关键字、ReentrantLock接口、ReadWriteLock接口等。

3. 悲观锁/乐观锁

（1）悲观锁：在操作数据前先加锁，确保数据在操作过程中不会被其他线程修改。常见的悲观锁实现方式有：synchronized关键字、ReentrantLock接口等。

（2）乐观锁：在操作数据时不加锁，通过版本号或时间戳等方式保证数据的一致性。常见的乐观锁实现方式有：基于版本号的乐观锁、基于时间戳的乐观锁等。

4. 读写锁

（1）读写锁：允许多个线程同时读取数据，但只有一个线程可以写入数据。常见的读写锁实现方式有：ReentrantReadWriteLock、ReadWriteLock接口等。

（2）读写锁的实现：读写锁通过内部维护一个读写计数器和一个锁状态标志位来实现。当多个线程同时读取数据时，读写计数器递增；当线程写入数据时，锁状态标志位由读模式变为写模式，其他线程无法读取数据。

5. 条件变量

（1）条件变量：用于线程间的通信，如wait/notify/notifyAll。条件变量可以保证多个线程在特定条件下进行同步。

（2）条件变量的应用场景：生产者-消费者模式、线程池等。

6. 并发集合

（1）并发集合：在并发环境下保证线程安全的集合，如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等。

（2）并发集合的特点：线程安全、性能高。并发集合通过内部维护多个线程锁，实现线程安全。

7. BlockingQueue

（1）BlockingQueue：线程安全的队列，支持生产者-消费者模式。

（2）BlockingQueue的实现：LinkedBlockingQueue（链表阻塞队列）、ArrayBlockingQueue（数组阻塞队列）等。

8. 并发工具类

（1）Phaser：用于控制多个线程的执行顺序。

（2）Exchanger：用于在线程间交换数据。

（3）FutureTask：用于异步执行任务。

9. 非阻塞算法

（1）CAS原理：Compare-And-Swap（比较并交换），用于实现无锁算法。

（2）Atomic类：提供原子操作的类，如AtomicInteger、AtomicLong等。

（3）无锁队列：基于CAS原理实现的线程安全队列。

10. 并发框架

（1）Netty线程模型：采用主从多线程模型，提高服务器性能。

（2）Akka Actor模型：基于Actor模型，实现并发、分布式编程。

（3）Disruptor环形缓冲区：用于实现高性能的并发队列。

二、MyBatis知识体系

1. SQL映射

（1）注解映射：使用注解实现SQL映射，如@Select、@Insert、@Update、@Delete等。注解映射可以简化SQL映射配置，提高开发效率。

（2）结果集映射：将数据库查询结果映射到Java对象。结果集映射可以通过XML或注解实现。

（3）关联查询：实现多表查询，如@One、@Many等。关联查询可以简化多表查询的配置，提高开发效率。

（4）动态SQL：根据条件动态生成SQL语句，如@SelectProvider、@SelectKey等。动态SQL可以提高SQL语句的灵活性，适应不同场景的需求。

2. OGNL表达式

（1）OGNL表达式：用于表达复杂的数据逻辑，如@Property等。OGNL表达式可以简化Java对象属性访问，提高开发效率。

（2）OGNL表达式的应用场景：动态生成SQL、动态设置参数等。

3. 分支语句

（1）分支语句：根据条件执行不同的SQL语句，如@If、@Choose等。分支语句可以提高SQL语句的灵活性，适应不同场景的需求。

（2）分支语句的应用场景：根据不同条件执行不同的操作。

4. 批量操作

（1）批量操作：同时执行多条SQL语句，提高性能。

（2）批量操作的应用场景：插入、更新、删除等操作。

5. 缓存机制

（1）一级缓存：在SqlSession生命周期内有效，用于提高查询性能。

（2）二级缓存：在多个SqlSession生命周期内有效，用于跨SqlSession缓存数据。

（3）自定义缓存：自定义缓存实现，如Redis、Memcached等。

（4）代理模式：使用代理模式实现缓存，如CacheProxy、CacheInterceptor等。

6. MapperProxy

（1）MapperProxy：MyBatis提供的代理类，用于实现Mapper接口。

（2）MapperProxy的应用场景：简化Mapper接口的使用。

7. 插件拦截

（1）插件拦截：MyBatis提供的插件机制，用于拦截SQL执行过程。

（2）插件拦截的应用场景：动态SQL、日志记录、性能监控等。

8. 动态代理执行流程

（1）动态代理执行流程：MyBatis通过动态代理技术实现Mapper接口的调用。

（2）动态代理执行流程的应用场景：简化Mapper接口的使用。

9. SqlSession生命周期

（1）SqlSession生命周期：SqlSession的创建、使用、关闭过程。

（2）SqlSession生命周期的应用场景：保证数据的一致性、事务管理等。

10. 执行器类型

（1）执行器类型：MyBatis提供的执行器类型，如SimpleExecutor、ReusingExecutor、BatchExecutor等。

（2）执行器类型的应用场景：根据需求选择合适的执行器类型。

11. 延迟加载

（1）延迟加载：在需要时才加载关联数据，提高性能。

（2）延迟加载的应用场景：关联查询、分页查询等。

12. 扩展机制

（1）扩展机制：MyBatis提供的扩展机制，如TypeHandler、Interceptor等。

（2）扩展机制的应用场景：自定义数据类型、拦截SQL执行过程等。

13. 类型处理器

（1）类型处理器：MyBatis提供的类型处理器，用于处理数据类型转换。

（2）类型处理器的应用场景：简化数据类型转换。

14. 拦截器链

（1）拦截器链：MyBatis提供的拦截器链，用于拦截SQL执行过程。

（2）拦截器链的应用场景：动态SQL、日志记录、性能监控等。

15. 方言支持

（1）方言支持：MyBatis提供的方言支持，如MySQL、Oracle等。

（2）方言支持的应用场景：根据数据库类型选择合适的方言。

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