并发编程知识精要

📕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。

🌾阅读前，快速浏览目录和章节概览可帮助了解文章结构、内容和作者的重点。了解自己希望从中获得什么样的知识或经验是非常重要的。建议在阅读时做笔记、思考问题、自我提问，以加深理解和吸收知识。阅读结束后，反思和总结所学内容，并尝试应用到现实中，有助于深化理解和应用知识。与朋友或同事分享所读内容，讨论细节并获得反馈，也有助于加深对知识的理解和吸收。💡在这个美好的时刻，笔者不再啰嗦废话，现在毫不拖延地进入文章所要讨论的主题。接下来，我将为大家呈现正文内容。

一、并发编程知识体系

1. 线程基础 并发编程的基础是线程。线程是程序执行的最小单元，它是CPU分配的基本单位。线程有三种状态：运行、就绪和阻塞。

（1）线程生命周期：线程从创建到销毁经历了五个阶段，分别是新建、就绪、运行、阻塞和死亡。在Java中，线程的创建可以通过Thread类或者Runnable接口来实现。线程状态之间的转换是由操作系统的调度器和线程的行为共同决定的。例如，当线程获取到CPU资源时，状态从就绪变为运行；当线程等待某些条件满足时，状态变为阻塞。

（2）线程优先级：线程优先级是Java虚拟机用来决定线程执行顺序的一个参数。线程优先级分为最高、高、中、低和最低五个等级。Java中的线程优先级是一个相对的概念，不同的JVM实现可能对优先级的处理有所不同。在Java中，线程优先级是通过继承Thread类并重写getPriority()和setPriority()方法来实现的。

（3）守护线程：守护线程是一种特殊的线程，它不会阻止应用程序的终止。当所有的非守护线程结束时，即使还有守护线程在执行，JVM也会退出。在Java中，可以通过将线程设置为守护线程的方式来创建守护线程，这可以通过调用Thread的setDaemon(true)方法实现。

（4）线程池：线程池是一个管理线程集合的框架，它可以有效地管理线程资源，提高程序的并发性能。线程池的主要优势在于减少线程创建和销毁的开销，避免系统资源浪费。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、拒绝策略等。其中，核心线程数和最大线程数决定了线程池的容量，线程存活时间用于控制线程的创建和销毁，任务队列用于存储等待执行的任务，拒绝策略用于处理任务无法被线程池接受的情况。

2. 同步机制 同步机制是确保多个线程在同一时刻访问共享资源时，不会发生冲突的机制。

（1）悲观锁/乐观锁：悲观锁认为冲突一定发生，因此在进行操作之前先加锁；乐观锁认为冲突很少发生，因此在操作过程中检测冲突。在Java中，可以使用synchronized关键字或者ReentrantLock等锁机制来实现悲观锁。乐观锁则可以通过CAS（Compare-And-Swap）操作来实现。

（2）读写锁：读写锁允许多个线程同时读取共享资源，但只有一个线程可以写入共享资源。在Java中，可以使用ReentrantReadWriteLock来实现读写锁。读写锁可以显著提高并发访问效率，因为它允许多个线程同时读取数据，而写入操作则需要独占锁。

（3）条件变量：条件变量是线程同步的一种机制，它允许线程在某个条件不满足时等待，直到条件满足后再继续执行。在Java中，可以使用Object的wait()、notify()和notifyAll()方法来实现条件变量。

3. 并发集合 并发集合是为了提高并发访问效率而设计的一类集合。

（1）ConcurrentHashMap：ConcurrentHashMap是Java提供的一种线程安全的HashMap实现，它采用了分段锁的方式，提高了并发性能。ConcurrentHashMap将数据结构分为多个段，每个段有自己的锁，从而允许多个线程并发访问不同的段。

（2）CopyOnWrite容器：CopyOnWrite容器是一种线程安全的集合，它在对容器进行修改操作时，会创建一个副本，修改副本，而不是直接修改原容器。这种策略适用于读多写少的场景，因为它避免了锁的开销。

（3）BlockingQueue：BlockingQueue是一种线程安全的队列，它允许一个或多个线程安全地插入和获取元素。在Java中，可以使用ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、PriorityBlockingQueue和SynchronousQueue等BlockingQueue实现。

4. 并发工具类 并发工具类是为了方便开发人员编写并发程序而提供的一类工具。

（1）Phaser：Phaser是一种基于阶段的概念的并发工具类，它可以协调多个线程在某个阶段执行完毕后继续执行。Phaser可以用于实现线程之间的协作，例如，在某个任务完成后，通知其他线程继续执行。

（2）Exchanger：Exchanger是一种线程之间交换数据的并发工具类，它允许两个线程在某个时刻交换数据。Exchanger常用于实现线程之间的数据交换，例如，在数据收集任务中，可以使用Exchanger将数据从多个线程传递给一个线程。

（3）FutureTask：FutureTask是一种可以用来获取异步计算结果的并发工具类。FutureTask可以与线程池配合使用，实现异步计算。

5. 非阻塞算法 非阻塞算法是指在多线程环境中，通过原子操作和条件变量来实现线程间协作的一种算法。

（1）CAS原理：CAS（Compare-And-Swap）是一种非阻塞算法，它允许在多线程环境中进行原子操作。在Java中，可以使用Atomic类实现CAS操作。

（2）Atomic类：Atomic类是Java提供的一类原子操作类，它可以实现多线程环境下的原子操作。Atomic类包括AtomicInteger、AtomicLong、AtomicReference等。

（3）无锁队列：无锁队列是一种在多线程环境中通过原子操作实现的队列，它可以提高并发性能。无锁队列避免了锁的开销，从而提高了并发性能。

6. 并发框架 并发框架是为了提高并发程序的开发效率而提供的一类框架。

（1）Netty线程模型：Netty是一种高性能、异步事件驱动的网络应用框架，它采用了主从多线程模型，提高了并发性能。Netty的主从多线程模型将CPU密集型任务和IO密集型任务分离，从而提高了系统性能。

（2）Akka Actor模型：Akka是一种基于Actor模型的高性能、可扩展的并发框架。Akka的Actor模型通过将任务分配给Actor来提高并发性能，同时，Actor之间的通信是无状态的，从而降低了系统复杂性。

（3）Disruptor环形缓冲区：Disruptor是一种高性能的并发框架，它采用环形缓冲区来存储数据，提高了并发性能。Disruptor的环形缓冲区可以避免数组扩容的开销，从而提高了并发性能。

二、MyBatis知识体系

1. SQL映射 SQL映射是MyBatis的核心功能之一，它将Java对象与数据库表进行映射。

（1）注解映射：MyBatis提供了多种注解来映射Java对象与数据库表之间的关系，如@Select、@Insert、@Update、@Delete等。这些注解可以简化SQL语句的编写，提高开发效率。

（2）结果集映射：MyBatis可以将数据库表中的字段映射到Java对象的属性，实现数据传输。在MyBatis中，可以使用resultMap来实现复杂的映射关系。

（3）关联查询：MyBatis支持级联查询，可以将一个Java对象与多个数据库表进行映射。级联查询可以通过@One和@Many注解来实现。

（4）动态SQL：MyBatis支持动态SQL，可以根据条件动态构建SQL语句。动态SQL可以通过 、 、 等标签来实现。

2. OGNL表达式 OGNL（Object-Graph Navigation Language）是一种表达式语言，它可以用来动态获取Java对象的属性。

（1）分支语句：OGNL支持分支语句，可以根据条件执行不同的代码块。分支语句可以用于实现复杂的条件判断。

（2）批量操作：OGNL支持批量操作，可以将多个对象作为参数传递给方法。批量操作可以提高代码的可读性和可维护性。

3. 缓存机制 MyBatis提供了两种缓存机制：一级缓存和二级缓存。

（1）一级缓存：一级缓存是SqlSession级别的缓存，当执行查询操作时，会先将结果缓存到一级缓存中。一级缓存可以减少数据库的访问次数，提高查询效率。

（2）二级缓存：二级缓存是全局缓存，它可以跨SqlSession共享。二级缓存可以提高查询效率，减少数据库的访问压力。

（3）自定义缓存：MyBatis允许自定义缓存，通过实现Cache接口来实现。自定义缓存可以满足特定场景下的缓存需求。

（4）代理模式：MyBatis使用代理模式来实现缓存功能。代理模式可以隐藏缓存的实现细节，提高代码的可读性和可维护性。

4. MapperProxy插件拦截动态代理执行流程 MapperProxy是MyBatis中实现动态代理的关键类。

（1）插件拦截：MyBatis允许自定义插件，通过拦截数据库操作来实现自定义逻辑。插件可以用于实现日志记录、性能监控等功能。

（2）动态代理执行流程：MyBatis通过动态代理技术，在运行时创建代理对象，拦截数据库操作，实现插件拦截等功能。

5. SqlSession生命周期 SqlSession是MyBatis操作数据库的入口，它管理着数据库连接、事务等资源。

（1）SqlSession生命周期：SqlSession从创建到销毁经历了建立连接、执行操作、提交/回滚事务、关闭连接等阶段。在MyBatis中，SqlSession的生命周期由开发人员控制。

（2）执行器类型：MyBatis提供了多种执行器类型，如SimpleExecutor、ReusingExecutor、BatchingExecutor等，以满足不同的性能需求。执行器类型决定了数据库操作的执行方式。

6. 扩展机制 MyBatis提供了多种扩展机制，方便开发人员自定义和扩展。

（1）类型处理器：MyBatis提供了类型处理器，可以将Java类型转换为数据库类型。类型处理器可以简化Java对象与数据库表之间的映射。

（2）拦截器链：MyBatis允许自定义拦截器，拦截数据库操作，实现自定义逻辑。拦截器可以用于实现日志记录、性能监控等功能。

（3）方言支持：MyBatis支持多种数据库方言，方便开发人员编写针对不同数据库的SQL语句。方言支持可以简化数据库操作的开发。

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