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）、《解密程序员的思维密码——沟通、演讲、思考的实践》作者、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。

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💡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 并发编程的核心是线程，它是程序执行的最小单位。线程的并行执行能力使得现代计算机能够有效利用多核处理器，提高程序的性能。线程的实现通常依赖于操作系统的调度机制。在Java中，线程的实现依赖于虚拟机（JVM）的Thread类。线程的资源共享特性使得多个线程可以访问同一进程内的资源，如内存、文件等，这在设计并发程序时需要特别注意，以避免资源竞争和数据不一致问题。

2. 线程生命周期 线程的生命周期是线程状态转换的过程。线程从创建到终止，会经历多个状态，每个状态都有其特定的意义和实现细节：

   • 新建（New）：线程对象被创建后，处于未启动状态。此时，线程尚未分配必要的资源，如CPU时间片。
   • 就绪（Runnable）：线程被调度到就绪队列，等待CPU执行。此时，线程已经准备好执行，但可能因为其他线程正在运行而无法立即得到CPU时间片。
   • 运行（Running）：线程获得CPU执行权，开始执行任务。Java中的线程调度算法通常采用优先级调度、时间片轮转等策略。
   • 阻塞（Blocked）：线程因等待某些资源（如锁）而无法执行。线程在等待资源时会被挂起，直到资源可用。
   • 终止（Terminated）：线程执行完毕或被强制终止。终止的线程将释放其占用的资源，并从线程池中移除。

3. 线程优先级 线程优先级是操作系统调度线程时考虑的一个因素。在Java中，线程优先级分为MAX_PRIORITY、MIN_PRIORITY和NORM_PRIORITY三个等级。线程优先级越高，获得CPU执行权的机会越大。但需要注意的是，线程优先级并不能保证线程一定会被优先执行，它只是一个建议值。

4. 守护线程 守护线程（Daemon Thread）是一种特殊的线程，它不会阻止程序退出。在Java中，守护线程通过调用Thread.setDaemon(true)方法设置为守护线程。当所有非守护线程结束时，Java虚拟机会自动终止所有守护线程，从而结束程序。

5. 线程池 线程池是一种管理线程的机制，它可以减少线程创建和销毁的开销，提高系统性能。线程池的核心参数配置如下：

   • 核心线程数：线程池中最小线程数，当线程数小于核心线程数时，线程池会创建新的线程来处理任务。
   • 最大线程数：线程池中最大线程数，当任务数量超过最大线程数时，线程池会根据拒绝策略处理新任务。
   • 队列类型：工作队列类型，如LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue等，用于存放等待执行的任务。
   • 拒绝策略：当任务数量超过最大线程数时，如何处理新任务，如抛出异常、丢弃任务等。

6. 同步机制 同步机制用于解决多线程并发访问共享资源时可能出现的问题，如数据不一致、竞态条件等。常见的同步机制包括：

   • 悲观锁：假设线程在访问共享资源时一定会发生冲突，因此在访问前加锁。Java中，synchronized关键字和ReentrantLock类都提供了悲观锁的实现。
   • 乐观锁：假设线程在访问共享资源时不会发生冲突，因此在访问后检查版本号或时间戳。Java中，乐观锁的实现通常依赖于原子操作类如AtomicInteger、AtomicLong等。
   • 读写锁：允许多个线程同时读取共享资源，但只允许一个线程写入共享资源。Java中的ReadWriteLock类提供了读写锁的实现。
   • 条件变量：线程在等待某些条件成立时，可以阻塞等待，直到条件成立。Java中的Condition接口提供了条件变量的实现。

7. 并发集合 并发集合是专为多线程环境设计的集合类，如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等。它们提供了线程安全的操作，并提高了并发性能。并发集合通常采用分段锁、CAS操作等机制来实现线程安全。

8. 并发工具类 以下是一些常用的并发工具类：

   • Phaser：用于协调多个线程的执行顺序，适用于需要多个线程按顺序执行的场景。
   • Exchanger：用于在线程之间交换数据，适用于生产者-消费者模型。
   • FutureTask：用于异步执行任务，并获取执行结果，适用于需要异步处理任务并获取结果的场景。
   • 非阻塞算法：如CAS（Compare-And-Swap）原理，用于实现无锁队列，适用于需要高并发性能的场景。

9. 并发框架 以下是一些流行的并发框架：

   • Netty：基于NIO的异步、事件驱动的网络应用框架，适用于构建高性能、高并发的网络应用。
   • Akka：一个基于Actor模型的并发框架，适用于构建高并发、分布式系统，具有容错、负载均衡等特性。
   • Disruptor：一个高性能的环形缓冲区，用于解决生产者-消费者问题，具有低延迟、高吞吐量的特点。

二、MyBatis知识体系

1. SQL映射 MyBatis通过XML或注解的方式将SQL语句与Java对象进行映射。SQL映射包括以下内容：

   • 注解映射：使用@Select、@Insert、@Update、@Delete等注解定义SQL语句，简化了代码编写。
   • 结果集映射：将SQL查询结果映射到Java对象，包括字段名与对象属性的映射、结果集处理等。
   • 关联查询：处理多表之间的关联关系，如一对一、一对多、多对多等。
   • 动态SQL：根据条件动态生成SQL语句，如if、choose、foreach等标签。

2. OGNL表达式 OGNL（Object-Graph Navigation Language）是一种表达式语言，用于在MyBatis中处理对象属性和集合。OGNL表达式可以方便地访问对象的属性、调用方法、进行条件判断等操作。

3. 分支语句 MyBatis支持分支语句，用于处理多条件查询。通过使用if、choose、when、otherwise等标签，可以灵活地构建复杂的查询条件。

4. 批量操作 MyBatis支持批量操作，可以提高数据库操作效率。通过使用@Batch注解或 标签，可以将多个SQL语句组合成一个批量操作，减少数据库访问次数。

5. 缓存机制 MyBatis提供了两种缓存机制：

   • 一级缓存：会话级别缓存，用于缓存查询结果。一级缓存是MyBatis默认开启的缓存机制。
   • 二级缓存：全局缓存，用于缓存实体对象。二级缓存可以跨会话共享，但需要手动配置。

6. 自定义缓存 MyBatis允许自定义缓存实现，以适应不同场景的需求。自定义缓存可以通过实现Cache接口来实现，并将自定义缓存注册到MyBatis配置中。

7. 代理模式 MyBatis使用代理模式实现Mapper接口的动态代理，从而实现方法拦截和动态SQL。动态代理技术使得MyBatis能够在运行时生成代理对象，并拦截Mapper接口的方法调用，从而实现动态SQL的生成和执行。

8. MapperProxy MapperProxy是MyBatis中用于实现动态代理的类。它通过反射机制拦截Mapper接口的方法调用，并动态生成SQL语句执行数据库操作。

9. 插件拦截 MyBatis插件拦截器可以在执行流程中插入自定义逻辑，如性能监控、日志记录等。通过实现Interceptor接口，并注册到MyBatis配置中，可以自定义插件拦截器的逻辑。

10. 执行流程 MyBatis执行流程包括以下步骤：

• 解析XML配置文件：解析MyBatis的配置文件，如mybatis-config.xml，获取数据库连接信息、映射文件等配置。
• 创建SqlSession：创建SqlSession对象，负责管理数据库连接、事务等。
• 执行SQL语句：根据Mapper接口的方法调用，动态生成SQL语句，并执行数据库操作。
• 返回查询结果：将查询结果映射到Java对象，并返回给调用者。

11. SqlSession生命周期 SqlSession是MyBatis中的会话对象，负责管理数据库连接、事务等。其生命周期包括以下阶段：

• 创建：通过SqlSessionFactory创建SqlSession。
• 使用：执行数据库操作，如查询、更新等。
• 关闭：关闭SqlSession，释放资源，如关闭数据库连接、提交或回滚事务等。

12. 执行器类型 MyBatis提供了三种执行器类型：

• SimpleExecutor：简单执行器，适用于单条SQL语句执行。它直接执行SQL语句，不进行预处理和参数设置。
• ReuseExecutor：重用执行器，适用于批量SQL语句执行。它重用预处理语句和参数设置，提高批量操作的性能。
• BatchExecutor：批量执行器，适用于批量SQL语句执行。它将多个SQL语句组合成一个批量操作，减少数据库访问次数。

13. 延迟加载 MyBatis支持延迟加载，用于提高查询性能。延迟加载是指在查询实体对象时，不立即加载关联对象，而是在实际需要时才加载关联对象。

14. 扩展机制 MyBatis提供了扩展机制，如类型处理器、拦截器链、方言支持等，以适应不同场景的需求。通过实现相应的接口，可以自定义类型处理器、拦截器链、方言等，扩展MyBatis的功能。

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