并发编程核心知识-优快云博客

📕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

线程是操作系统实现并发执行的基本单位。在Java中，线程的生命周期管理是通过一系列的状态转换来实现的，这些状态包括：

创建状态：线程对象被创建，但没有启动。
就绪状态：线程已经准备好执行，等待CPU时间片。
运行状态：线程正在执行。
阻塞状态：线程因某些原因无法继续执行，如等待资源等。
等待状态：线程主动进入等待状态，等待特定条件成立。
超时状态：线程在等待状态超过了预定时间。
中断状态：线程因中断而被停止执行。
终止状态：线程完成执行或被其他线程终止。

线程优先级在Java中是一个整数，范围从1（最低优先级）到10（最高优先级），优先级高的线程获得更多的CPU执行时间。

守护线程是一种特殊的线程，它的生命周期不依赖于应用程序的主线程，当所有非守护线程结束时，守护线程也会自动结束。

线程池是Java并发编程中的一个重要概念，它允许开发者重用一组线程来执行多个任务，从而减少了线程的创建和销毁开销。线程池的核心参数包括：

核心线程数：线程池中始终保持活跃的线程数。
最大线程数：线程池允许的最大线程数。
空闲时间：空闲线程等待下一次任务的最长时间。
存活时间：空闲线程在超时后将被销毁。

拒绝策略是线程池在达到最大线程数时对新任务的处理方式，常见的策略包括：

AbortPolicy：抛出异常，终止线程池。
CallerRunsPolicy：调用者运行策略，调用者线程执行该任务。
DiscardPolicy：丢弃任务，不抛出异常。
DiscardOldestPolicy：丢弃最老的任务。

工作队列用于存放等待执行的任务，常见的队列类型包括：

LinkedBlockingQueue：一个线程安全的无界队列。
ArrayBlockingQueue：一个固定大小的线程安全队列。
PriorityBlockingQueue：一个具有优先级的线程安全队列。

同步机制

同步机制用于解决多线程并发访问共享资源时出现的数据不一致问题，常见的同步机制包括：

悲观锁/乐观锁：悲观锁在操作数据前先加锁，确保数据一致性；乐观锁则在更新数据时才加锁，通过版本号或时间戳来检测冲突。
读写锁：允许多个线程同时读取数据，但只允许一个线程写入数据，提高了并发性能。
条件变量：用于线程间的通信，线程在满足某个条件时可以等待其他线程的通知。
并发集合：Java提供了一系列并发集合，如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等，这些集合内部实现了必要的同步机制。

并发工具类

Phaser是一种同步工具，它允许多个线程按顺序执行，适用于需要按顺序执行任务的场景。

Exchanger允许两个线程在某个点交换数据，适用于需要同步数据交换的场景。

FutureTask是一个可以异步执行的任务，它可以获取执行结果，适用于需要异步执行且需要获取结果的场景。

非阻塞算法可以减少线程间的竞争，提高程序性能，适用于需要高并发和高性能的场景。

CAS原理

CAS（Compare and Swap）是一种非阻塞算法，它包含三个操作数：内存位置V、预期值A、新值B。当内存位置的值与预期值A相等时，将内存位置的值修改为新值B。

Atomic类

Atomic类提供了一系列原子操作，如AtomicInteger、AtomicLong、AtomicReference等，这些类内部使用CAS操作确保操作的原子性。

无锁队列

无锁队列是基于CAS原理实现的并发队列，如ConcurrentLinkedQueue，它提供了高效的并发操作，适用于高并发场景。

并发框架

Netty线程模型采用主从多线程模型，一个Boss线程负责处理连接请求，多个Worker线程负责处理读写操作，这种模型提高了系统吞吐量。

Akka Actor模型是一种基于Actor模型的并发框架，它将并发编程抽象为Actor的通信，提高了系统的可靠性和可扩展性。

Disruptor环形缓冲区是一种高性能的并发队列，它采用环形缓冲区实现，提供了低延迟和高吞吐量的并发处理能力。

二、MyBatis知识体系

SQL映射

MyBatis的SQL映射可以通过注解或XML标签来实现，注解映射简洁直观，XML映射提供了更大的灵活性。

结果集映射将数据库查询结果映射到Java对象，MyBatis提供了多种映射方式，如单值映射、列表映射、对象映射等。

关联查询可以通过@OneToOne、@OneToMany、@ManyToMany等注解实现，这些注解定义了关联关系和映射方式。

动态SQL允许根据条件动态生成SQL语句，MyBatis提供了丰富的标签和函数来支持动态SQL的实现。

OGNL表达式

OGNL表达式语言可以用于获取对象属性、调用方法、执行逻辑运算等，它在MyBatis中用于动态生成SQL语句。

分支语句

MyBatis支持使用、、等标签实现分支语句，这些标签可以根据条件执行不同的SQL片段。

批量操作

MyBatis支持使用标签实现批量操作，如批量插入、批量更新等。

缓存机制

MyBatis提供了一级缓存和二级缓存机制，一级缓存用于存储当前SqlSession中的查询结果，二级缓存用于跨SqlSession共享查询结果。

自定义缓存可以通过实现Cache接口来实现，自定义缓存可以提供更灵活的缓存策略。

MyBatis使用代理模式实现Mapper接口的动态代理，代理对象拦截执行过程，提供了拦截器机制。

MapperProxy插件拦截

MyBatis使用插件拦截器机制实现功能扩展，如时间格式转换、分页查询等。

MyBatis使用Cglib实现动态代理，代理Mapper接口，拦截执行过程。

SqlSession是MyBatis的核心对象，用于执行数据库操作，其生命周期包括创建、使用、提交、回滚、关闭。

MyBatis提供多种执行器类型，如SimpleExecutor、ReuseExecutor、BatchExecutor等，这些执行器类型优化了数据库操作。

MyBatis支持延迟加载，即在需要时才加载关联对象，这可以提高查询性能。

MyBatis提供多种扩展机制，如拦截器、插件、类型处理器等，这些机制可以扩展MyBatis的功能。

MyBatis使用类型处理器将Java类型转换为数据库类型，如String到VARCHAR的转换。

MyBatis使用拦截器链实现功能扩展，如日志、分页查询等。

MyBatis支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle、SQL Server等，这使得MyBatis可以方便地与不同数据库交互。

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