Java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

1. 线程基础

线程是操作系统能够调度的最小执行单位，它由操作系统的线程管理器进行管理。在Java中，线程的创建通常通过Thread类或Runnable接口来实现。线程的生命周期管理涉及线程状态转换，这些状态包括新建、就绪、运行、阻塞、等待、超时等待和终止。线程状态之间的转换是并发编程的核心，需要开发者深入理解线程的调度机制和状态变化。

2. 线程生命周期

线程生命周期管理是并发编程的基础。在Java中，线程状态转换涉及到线程的创建、启动、运行、等待、阻塞、中断和终止等操作。例如，当线程执行完毕或者被中断时，它会进入终止状态。线程的同步机制，如synchronized关键字或ReentrantLock类，可以控制线程的运行顺序，避免竞态条件。

3. 线程优先级

线程优先级是线程调度中的一个重要概念。在Java中，线程优先级可以通过getPriority()和setPriority()方法进行获取和设置。线程优先级从1（最低）到10（最高）不等，但实际的优先级取决于操作系统的调度策略。

4. 守护线程

守护线程是一种特殊的线程，它为其他线程提供服务。当所有非守护线程结束时，守护线程也会自动结束，程序随之退出。守护线程通常用于后台任务，如垃圾回收。

5. 线程池

线程池是管理线程的一种机制，它能够提高应用程序的性能。线程池通过限制并管理线程的数量来控制资源的使用。线程池的核心参数配置包括核心线程数、最大线程数、存活时间、工作队列和拒绝策略。

6. 拒绝策略

拒绝策略是线程池在达到最大线程数时如何处理新任务的策略。常见的拒绝策略包括：AbortPolicy（抛出异常）、CallerRunsPolicy（调用者运行）、DiscardPolicy（丢弃任务）和DiscardOldestPolicy（丢弃最旧任务）。

7. 工作队列类型

工作队列是线程池中用于存放等待执行的任务。常见的队列类型包括：LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue、PriorityBlockingQueue和SynchronousQueue。每种队列类型都有其特定的应用场景和性能特点。

8. 同步机制

同步机制是确保多线程并发访问共享资源时数据一致性的关键。常见的同步机制包括：悲观锁、乐观锁、读写锁和条件变量。每种同步机制都有其特定的应用场景和性能考量。

9. 悲观锁/乐观锁

悲观锁和乐观锁是解决并发问题的两种策略。悲观锁假设并发访问会导致数据不一致，因此在操作数据前先加锁；乐观锁假设并发访问不会导致数据不一致，因此在操作数据时使用版本号或时间戳进行检测。

10. 读写锁

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。读写锁可以提高并发性能，特别是在读操作远多于写操作的场景中。

11. 条件变量

条件变量用于线程间的通信，可以让一个或多个线程等待某个条件成立，然后被唤醒。条件变量通常与锁一起使用，以确保线程安全。

12. 并发集合

并发集合是线程安全的集合，可以支持多线程并发访问。常见的并发集合包括：ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet。这些集合通常通过分段锁或CAS操作来实现线程安全。

13. ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap是一种线程安全的HashMap，它通过分段锁的方式提高并发性能。ConcurrentHashMap将数据分成多个段，每个段有自己的锁，从而减少了锁竞争。

14. CopyOnWrite容器

CopyOnWrite容器在修改元素时，会创建一个新容器，并将修改后的元素添加到新容器中，然后替换掉原容器。这种策略适用于读操作远多于写操作的场景。

15. BlockingQueue

BlockingQueue是一种线程安全的队列，它支持生产者和消费者模式。BlockingQueue提供了一系列阻塞方法，使得生产者和消费者能够有效地同步。

16. 并发工具类

并发工具类包括Phaser、Exchanger和FutureTask等，它们用于简化并发编程。这些工具类通常提供了一种更高级的并发控制机制，使得并发编程更加直观。

17. 非阻塞算法

非阻塞算法是一种避免使用锁的并发算法，它通过CAS（Compare-And-Swap）操作实现线程间的协作。非阻塞算法通常适用于高性能和高并发的场景。

18. CAS原理

CAS是一种原子操作，它包含三个操作数：内存位置、预期值和新值。当内存位置的值与预期值相同时，将新值写入内存位置，否则不做任何操作。CAS操作是许多并发工具类的基础。

19. Atomic类

Atomic类是Java提供的一组原子操作类，包括AtomicInteger、AtomicLong和AtomicReference等。这些类提供了线程安全的原子操作，使得并发编程更加简单。

20. 无锁队列

无锁队列是一种基于CAS操作的线程安全队列，它不需要使用锁，从而提高并发性能。无锁队列适用于高并发场景，但可能需要更复杂的实现。

21. 并发框架

并发框架包括Netty、Akka和Disruptor等，它们提供了丰富的并发编程工具和组件。这些框架通常提供了高级的并发控制机制和抽象，使得并发编程更加简单。

22. Netty线程模型

Netty采用主从多线程模型，它将任务分配给多个工作线程，由一个或多个Boss线程负责接收客户端连接。Netty的线程模型能够有效地处理高并发网络通信。

23. Akka Actor模型

Akka采用Actor模型，它将每个线程称为Actor，每个Actor负责处理自己的消息。Actor模型提供了一种轻量级的并发编程模型，适用于高并发和分布式系统。

24. Disruptor环形缓冲区

Disruptor是一种基于环形缓冲区的并发框架，它通过环形缓冲区实现高效的并发处理。Disruptor适用于高并发场景，能够提供低延迟和高吞吐量的处理能力。

二、MyBatis知识体系

1. SQL映射

SQL映射是将Java对象与数据库表之间的映射关系。MyBatis通过XML或注解的方式实现SQL映射。在MyBatis中，SQL映射定义了如何将数据库表中的数据映射到Java对象，以及如何将Java对象的数据映射回数据库表。

2. 注解映射

注解映射是MyBatis提供的一种映射方式，它通过在Java对象上添加注解来定义SQL映射关系。注解映射简化了XML配置，使得MyBatis的使用更加灵活。

3. 结果集映射

结果集映射是指将数据库查询结果映射到Java对象中。MyBatis支持自动映射和手动映射。自动映射是MyBatis默认的映射方式，它通过反射自动将结果集映射到Java对象。手动映射允许开发者更精确地控制映射过程。

4. 关联查询

关联查询是指查询涉及多个表之间的关联关系。MyBatis支持一对一、一对多和多对多关联查询。关联查询允许开发者通过配置来指定如何加载关联数据。

5. 动态SQL

动态SQL是指根据不同条件动态构建SQL语句。MyBatis支持使用、、和等标签实现动态SQL。动态SQL允许开发者根据不同的条件构建不同的SQL语句。

6. OGNL表达式

OGNL（Object-Graph Navigation Language）是一种表达式语言，用于在MyBatis中获取对象属性值。OGNL表达式允许开发者以表达式的方式访问对象的属性。

7. 分支语句

分支语句是指根据条件执行不同的SQL语句。MyBatis支持使用、和等标签实现分支语句。分支语句允许开发者根据不同的条件执行不同的SQL操作。

8. 批量操作

批量操作是指同时执行多个SQL语句。MyBatis支持使用标签实现批量操作。批量操作可以显著提高数据库操作的效率。

9. 缓存机制

MyBatis提供了一级缓存和二级缓存机制，用于提高查询性能。一级缓存是SqlSession级别的缓存，它存储了SqlSession最近执行过的查询结果。二级缓存是全局缓存，它存储了应用中所有SqlSession的查询结果。

10. 一级缓存

一级缓存是SqlSession级别的缓存，它存储了SqlSession最近执行过的查询结果。一级缓存可以减少数据库的访问次数，从而提高查询性能。

11. 二级缓存

二级缓存是全局缓存，它存储了应用中所有SqlSession的查询结果。二级缓存可以提高整个应用的数据访问性能。

12. 自定义缓存

自定义缓存是指用户自定义的缓存实现，它可以通过实现Cache接口来实现。自定义缓存允许开发者根据具体需求定制缓存策略。

13. 代理模式

代理模式是指使用代理类代替目标对象，从而实现对目标对象的控制。MyBatis使用代理模式实现Mapper接口，使得Mapper接口的使用更加灵活。

14. MapperProxy

MapperProxy是MyBatis中用于实现Mapper接口的代理类。MapperProxy负责处理Mapper接口的调用，并将调用转换为对应的SQL执行。

15. 插件拦截

MyBatis支持插件拦截，用户可以通过实现Interceptor接口自定义拦截器。插件拦截允许开发者对MyBatis的执行过程进行扩展和定制。

16. 动态代理执行流程

动态代理执行流程包括：生成代理对象、调用代理对象的方法、执行拦截器、调用目标对象的方法、返回结果。动态代理允许开发者在不修改原有代码的情况下，扩展和定制代理对象的行为。

17. SqlSession生命周期

SqlSession生命周期包括：创建、使用和关闭。在SqlSession生命周期中，MyBatis会进行一系列初始化和清理操作，以确保资源的正确使用。

18. 执行器类型

MyBatis提供了多种执行器类型，包括SimpleExecutor、ReusingExecutor和BatchExecutor等。不同的执行器类型适用于不同的场景，开发者可以根据具体需求选择合适的执行器。

19. 延迟加载

延迟加载是指在实际需要时才加载资源。MyBatis支持延迟加载关联对象，从而减少初始化时的资源消耗。

20. 扩展机制

MyBatis提供了丰富的扩展机制，包括类型处理器、拦截器链和方言支持等。扩展机制允许开发者根据具体需求定制MyBatis的行为。

21. 类型处理器

类型处理器是指将数据库类型转换为Java类型的转换器。MyBatis提供了多种类型处理器，如StringTypeHandler、IntegerTypeHandler等。类型处理器允许开发者自定义数据类型转换规则。

22. 拦截器链

拦截器链是指多个拦截器按顺序组成的链式结构。MyBatis使用拦截器链来实现插件拦截。拦截器链允许开发者对MyBatis的执行过程进行细粒度的控制。

23. 方言支持

方言支持是指MyBatis支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle和SQL Server等。方言支持允许开发者根据不同的数据库类型定制SQL语句。

通过以上知识点的详细解释，我们可以了解到并发编程和MyBatis在Java开发中的应用。在实际开发中，我们需要根据项目需求选择合适的并发编程模型和MyBatis配置，以提高应用程序的性能和可维护性。

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