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

在深入探讨并发编程的核心知识点之前，我们先了解一下其背后的技术原理和实现细节。

线程基础

线程是程序执行的最小单元，由操作系统进行调度和分配资源。在操作系统中，线程的实现通常分为用户级线程和内核级线程。用户级线程由应用程序创建，操作系统并不直接管理，而内核级线程则是操作系统直接创建的线程。

线程生命周期：线程的生命周期包括创建、就绪、运行、阻塞、等待、超时和终止等状态。线程的创建通常涉及操作系统API的调用，如pthread_create（在Linux系统上）。线程的调度则依赖于操作系统的调度算法，如轮转调度、优先级调度等。
线程优先级：线程优先级决定了线程在调度时的优先顺序。在Java中，线程优先级分为最高、高、正常、低和最低五个等级，由线程的getPriority()和setPriority()方法进行获取和设置。
守护线程：守护线程是服务线程，它不会阻止程序退出。在Java中，可以通过将线程的isDaemon()方法设置为true来将线程转换为守护线程。
线程池：线程池是一组预先创建的线程，它们在需要时被重复使用，从而减少了线程创建和销毁的开销。线程池的实现通常包括以下几种模式：
- 固定线程池：线程池中的线程数量是固定的，新任务会等待线程空闲时执行。
- 可扩展线程池：线程池中的线程数量是可变的，可以根据需要动态调整线程数量。
- 工作窃取线程池：工作窃取线程池通过让空闲线程从其他线程的工作队列中窃取任务来提高吞吐量。

核心参数配置、拒绝策略、工作队列类型

线程池的配置参数包括核心线程数、最大线程数、存活时间、工作队列等。拒绝策略用于处理任务队列已满时的新任务，常见的拒绝策略有：

CallerRunsPolicy：在调用者线程中运行当前任务。
AbortPolicy：抛出RejectedExecutionException异常。
DiscardPolicy：不执行当前任务，也不抛出异常。
DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最旧的任务，并执行当前任务。

工作队列类型包括：

LinkedBlockingQueue：基于链表的阻塞队列，适用于任务数量不固定的情况。
ArrayBlockingQueue：基于数组的阻塞队列，适用于任务数量固定的情况。
SynchronousQueue：不存储元素的阻塞队列，适用于任务执行时间较短的情况。

同步机制

同步机制确保多个线程在访问共享资源时不会发生冲突，常见的同步机制包括：

悲观锁/乐观锁：悲观锁假定冲突一定会发生，因此总是进行锁定。在Java中，synchronized关键字就是一种悲观锁的实现。乐观锁则假设冲突很少发生，因此只有在需要时才锁定。在Java中，可以使用Atomic类和CAS操作实现乐观锁。
读写锁：读写锁允许多个线程同时读取资源，但只允许一个线程写入资源。在Java中，ReentrantReadWriteLock是实现读写锁的一种方式。
条件变量：条件变量允许线程在某些条件下暂停执行，直到其他线程满足条件。在Java中，Object类提供了wait()、notify()和notifyAll()方法来实现条件变量。

并发集合

Java并发集合是专门为并发环境设计的集合类，如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等。这些集合类通过使用锁或其他同步机制来保证线程安全。

并发工具类

并发工具类包括Phaser、Exchanger和FutureTask等。这些工具类提供了更高级的并发控制功能。

Phaser：Phaser是一个可以协调多个线程执行阶段的工具类。在执行任务之前，线程必须到达某个阶段，在任务执行过程中，线程可以到达不同的阶段。
Exchanger：Exchanger允许在线程之间交换数据。在Java中，可以使用Exchanger类实现生产者-消费者模型。
FutureTask：FutureTask是一个可以异步执行任务并获取结果的工具类。在Java中，可以使用FutureTask类实现异步计算。

非阻塞算法

非阻塞算法利用CAS操作和Atomic类来实现无锁队列，从而提高并发性能。在Java中，可以使用AtomicInteger、AtomicLong等类实现非阻塞算法。

并发框架

Netty线程模型：Netty采用主从多线程模型，主线程负责接收客户端连接，从线程负责处理业务逻辑。Netty通过使用Selector和Channel来实现多路复用，从而提高并发性能。
Akka Actor模型：Akka是基于Actor模型的并发和分布式计算框架，它通过Actor实现消息传递和异步处理。在Akka中，Actor是一个轻量级的对象，可以独立运行并在不同的线程中并发执行。
Disruptor环形缓冲区：Disruptor是一个高性能的并发队列，它使用环形缓冲区来存储数据，并利用CAS操作进行高效的并发访问。Disruptor通过减少锁的使用，提高了并发性能。

二、MyBatis知识体系

MyBatis是一个优秀的持久层框架，它支持定制化SQL、存储过程以及高级映射。以下是MyBatis的核心知识点：

SQL映射

MyBatis通过XML或注解的方式定义SQL映射，将Java对象与数据库表进行映射。在XML映射文件中，可以使用<select>、<insert>、<update>和<delete>等标签定义SQL映射。

注解映射、结果集映射、关联查询、动态SQL

MyBatis提供了一系列注解，如@Select、@Insert等，用于定义SQL映射。结果集映射用于将查询结果映射到Java对象。关联查询用于处理多表关系。动态SQL允许在运行时根据条件动态生成SQL语句。

OGNL表达式、分支语句、批量操作

OGNL表达式用于在MyBatis中执行复杂的表达式。分支语句允许根据条件执行不同的SQL语句。批量操作允许一次性执行多条SQL语句，提高性能。

缓存机制

MyBatis提供了一级缓存和二级缓存机制，以及自定义缓存。一级缓存是本地缓存，二级缓存是全局缓存。自定义缓存允许用户定义自己的缓存实现。

代理模式、MapperProxy插件、拦截、动态代理

MyBatis使用代理模式实现Mapper接口的动态代理。MapperProxy是MyBatis的动态代理实现，它拦截对Mapper接口的方法调用。插件和拦截可以扩展MyBatis的功能。

SqlSession生命周期、执行器类型、延迟加载、扩展机制

SqlSession是MyBatis的核心接口，它代表了一次数据库会话。执行器类型包括简单执行器、批量执行器和缓存执行器。延迟加载允许在需要时才加载数据，提高性能。扩展机制允许用户自定义MyBatis的组件。

类型处理器、拦截器链、方言支持

类型处理器负责将数据库类型转换为Java类型。拦截器链允许用户在执行SQL之前或之后拦截操作。方言支持允许MyBatis根据数据库类型执行不同的SQL语句。

总结

并发编程和MyBatis是现代软件开发中不可或缺的技术。通过深入了解并发编程和MyBatis的知识体系，我们可以更好地编写高效、可扩展的软件。在开发过程中，我们可以根据实际需求灵活运用这些技术，从而提高程序的执行效率和响应速度。

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