并发编程核心技术

📕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。

📘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。

Java程序员廖志伟

💡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。

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一、并发编程知识体系

并发编程是现代计算机科学中一个重要的领域,它涉及到如何在多个任务之间共享资源、协调执行,以及如何优化程序的性能。以下是针对文章中提到的各个方面的详细技术实现细节:

线程基础

线程是程序执行的最小单元,是操作系统能够进行运算调度的最小单位。线程的并发性体现在操作系统能够在单个CPU上通过时间片轮转技术,使得多个线程交替执行,从而实现并行处理。

  • 并发性:在操作系统中,线程调度器负责将CPU时间分配给不同的线程,使得它们可以在同一时间片内执行。
  • 共享性:线程共享进程的资源,如内存、文件句柄等,这要求操作系统必须提供同步机制来保证数据的一致性。
  • 独立性:线程独立于其他线程运行,每个线程有自己的堆栈和局部变量,但线程间的通信需要通过共享资源来实现。
线程生命周期

线程的生命周期包括以下阶段:

  • 新建状态:通过new Thread()创建线程对象后,线程进入新建状态,此时线程尚未启动。
  • 就绪状态:线程创建后,调用start()方法,线程进入就绪状态,等待CPU资源的分配。
  • 运行状态:线程获取CPU资源后进入运行状态,执行线程的run()方法。
  • 阻塞状态:线程因某些原因(如等待锁、等待I/O操作等)无法执行,进入阻塞状态。
  • 终止状态:线程执行完毕或调用stop()方法后进入终止状态,此时线程无法再被启动。
线程优先级

线程优先级反映了线程在获取CPU资源时的优先顺序。在Java中,线程优先级分为1到10共10个等级,优先级高的线程有更大的机会获得CPU资源。

  • 线程优先级:线程优先级只是优先级建议,实际执行顺序由JVM决定,并且线程优先级在不同操作系统和JVM实现中可能有所不同。
守护线程

守护线程是一种特殊的线程,它不属于任何应用程序,而是属于JVM本身。当所有的守护线程都结束时,JVM也会随之退出。

  • 守护线程:守护线程通常用于执行一些后台任务,如垃圾回收、监控等。
线程池

线程池是一种管理线程资源的方式,它可以提高程序的性能,减少创建和销毁线程的开销。

  • 核心线程数:线程池维护的最少线程数,这些线程在任务执行过程中一直存在。
  • 最大线程数:线程池能够维护的最大线程数,当任务数量超过最大线程数时,新的任务将等待线程池中有空闲线程。
  • 空闲线程存活时间:空闲线程在终止前可以存活的时间,超过这个时间后,空闲线程将被终止。
  • 工作队列:存储等待执行的任务,常见的队列包括LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue等。
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数据不一致问题。

  • 悲观锁:假设数据在并发访问时一定会发生冲突,因此在访问数据前先加锁,如synchronized关键字。
  • 乐观锁:假设数据在并发访问时不会发生冲突,因此在访问数据时通过版本号或时间戳来检测冲突,如Java中的乐观锁机制。
  • 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,如ReentrantReadWriteLock。
  • 条件变量:线程在等待某个条件满足时,可以挂起当前线程,当条件满足时,被挂起的线程会自动恢复执行,如java.util.concurrent.locks.Condition。

二、MyBatis知识体系

MyBatis是一个优秀的持久层框架,它消除了几乎所有的JDBC代码和手动设置参数以及获取结果集的工作。

SQL映射

SQL映射是MyBatis的核心概念,它定义了SQL语句与Java对象之间的映射关系。

  • XML配置:通过XML文件配置SQL映射,包括SQL语句、参数映射、结果集映射等。
  • 注解映射:使用注解来简化SQL映射的配置,如@Select、@Insert、@Update、@Delete等。
注解映射

MyBatis提供了多种注解来简化SQL映射的配置。

  • @Select:用于定义查询SQL语句。
  • @Insert:用于定义插入SQL语句。
  • @Update:用于定义更新SQL语句。
  • @Delete:用于定义删除SQL语句。
结果集映射

结果集映射用于将SQL查询结果映射到Java对象。

  • 自动映射:根据列名和属性名自动映射,如字段名为"user_id",属性名为"userId"。
  • 手动映射:通过resultMap元素手动映射,可以处理复杂的数据类型和关联关系。
  • 关联映射:用于处理一对多、多对多等关联关系,如通过<association><collection>元素实现。
关联查询

关联查询用于处理多表之间的关联关系。

  • 嵌套查询:通过嵌套的<select>元素实现,如通过查询关联表的数据来获取主表数据。
  • 嵌套结果:通过<resultMap>元素实现,如通过嵌套的结果集来获取关联表的数据。
动态SQL

动态SQL用于根据不同的条件生成不同的SQL语句。

  • ** `:条件判断,如根据条件是否满足来决定是否包含某个SQL片段。
  • <choose>:条件分支,如根据多个条件选择不同的SQL片段。
  • <foreach>:循环遍历,如遍历集合中的元素,为每个元素生成相应的SQL片段。
OGNL表达式、分支语句、批量操作

OGNL表达式是一种强大的表达式语言,用于在MyBatis中进行数据绑定和表达式计算。

  • OGNL表达式:在MyBatis中,可以使用OGNL表达式来获取对象属性、执行方法、调用静态方法等。
  • 分支语句:在MyBatis中,可以使用<choose>元素来实现条件分支。
  • 批量操作:在MyBatis中,可以使用<foreach>元素来实现批量插入、批量更新等操作。
缓存机制

MyBatis提供了两种缓存机制:

  • 一级缓存:基于SqlSession的缓存,用于存储最近执行过的SQL语句及其结果。
  • 二级缓存:基于namespace的缓存,用于存储不同namespace的SQL语句及其结果。
自定义缓存、代理模式

自定义缓存允许用户自定义缓存实现,代理模式用于简化MyBatis的配置和使用。

  • 自定义缓存:用户可以实现自己的缓存接口,并将其注册到MyBatis中,从而实现自定义缓存机制。
  • 代理模式:MyBatis使用代理模式来代理Mapper接口,从而简化了MyBatis的配置和使用。
MapperProxy、插件、拦截器链

MapperProxy是MyBatis中用于代理Mapper接口的类,插件和拦截器链用于扩展MyBatis的功能。

  • MapperProxy:MyBatis使用动态代理技术来代理Mapper接口,从而实现方法拦截和参数处理等功能。
  • 插件:MyBatis允许用户自定义插件,通过插件可以扩展MyBatis的功能,如拦截SQL执行、处理结果集等。
  • 拦截器链:MyBatis使用拦截器链来拦截SQL执行和结果集处理等操作,拦截器链中的每个拦截器都可以对SQL执行和结果集处理进行拦截和处理。
执行器类型、延迟加载、扩展机制

MyBatis提供了多种执行器类型,如SimpleExecutor、ReuseExecutor、BatchExecutor等。

  • 执行器类型:MyBatis提供了多种执行器类型,可以根据不同的需求选择合适的执行器类型,如SimpleExecutor适用于单条SQL语句的执行,BatchExecutor适用于批量操作的执行。
  • 延迟加载:MyBatis支持延迟加载,即在需要时才加载关联数据,从而减少内存消耗和提升性能。
  • 扩展机制:MyBatis提供了扩展机制,如插件和拦截器链,允许用户自定义扩展功能。
类型处理器、方言支持

类型处理器用于处理Java类型和数据库类型之间的转换,方言支持允许用户自定义数据库方言。

  • 类型处理器:MyBatis提供了多种类型处理器,用于处理Java类型和数据库类型之间的转换,如IntegerTypeHandler、StringTypeHandler等。
  • 方言支持:MyBatis支持多种数据库方言,如MySQL方言、Oracle方言等,用户可以根据需要选择合适的数据库方言。

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Java程序员廖志伟

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