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)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

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一、并发编程知识体系

线程基础 线程是并发编程的核心,它允许程序在单个进程中同时执行多个任务。在操作系统中,线程是资源分配和独立调度的基本单位。线程的实现依赖于操作系统的线程管理机制,不同的操作系统提供了不同的线程实现方式。在Java中,线程是通过java.lang.Thread类来实现的。

线程生命周期 线程的生命周期包括创建、就绪、运行、阻塞和终止五个状态。线程的创建通常是通过继承Thread类或实现Runnable接口来完成的。在创建后,线程进入就绪状态,等待CPU调度。当CPU调度线程时,线程进入运行状态。在运行过程中,线程可能会因为等待资源(如互斥锁)而进入阻塞状态。当线程完成任务或遇到异常时,线程将进入终止状态。

线程优先级 线程优先级是操作系统用来调度线程的一个指标,它表示线程执行的重要程度。在Java中,线程优先级分为最大、正常和最小三个等级,并且可以通过setPriority()方法设置。需要注意的是,线程优先级并不能保证高优先级线程一定能够获得更多的CPU时间。

守护线程 守护线程是一种特殊的线程,它服务于其他线程,当所有非守护线程结束时,程序将自动退出。在Java中,可以使用setDaemon(true)方法将线程设置为守护线程。守护线程通常用于执行后台任务,如垃圾回收等。

线程池 线程池是一种复用线程的机制,它可以提高程序的性能和资源利用率。线程池中的线程可以预先创建并初始化,当有任务提交时,线程池会分配线程执行任务。在Java中,可以通过ThreadPoolExecutor类来创建线程池。

核心参数配置 线程池的核心参数包括核心线程数、最大线程数、存活时间、任务队列和拒绝策略。核心线程数是指线程池在运行期间维护的最小线程数;最大线程数是指线程池可以创建的最大线程数;存活时间是指线程池中空闲线程的超时时间;任务队列用于存储等待执行的任务;拒绝策略用于处理无法执行的任务。

拒绝策略 当线程池中的线程数达到最大线程数,且任务队列已满时,线程池会采用拒绝策略处理新提交的任务。常见的拒绝策略有AbortPolicy(抛出异常)、CallerRunsPolicy(调用者运行)、DiscardPolicy(丢弃任务)和DiscardOldestPolicy(丢弃最早的任务)。

工作队列类型 线程池的工作队列存储等待执行的任务,常见的队列类型有ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue和SynchronousQueue等。ArrayBlockingQueue是一个基于数组的阻塞队列,它具有固定的大小;LinkedBlockingQueue是一个基于链表的阻塞队列,它具有可变的大小;SynchronousQueue是一个同步队列,它不允许存储元素。

同步机制 同步机制用于解决线程之间的竞争条件,确保同一时间只有一个线程访问共享资源。在Java中,常见的同步机制有互斥锁(Mutex)、信号量(Semaphore)、读写锁(ReadWriteLock)等。

悲观锁/乐观锁 悲观锁和乐观锁是两种解决并发控制的方法。悲观锁假设并发冲突会发生,因此在操作数据时加锁,直到操作完成;乐观锁假设并发冲突很少发生,在操作数据时仅进行版本检查。

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。读写锁可以提高并发性能,适用于读操作远多于写操作的场景。

条件变量 条件变量是一种线程同步机制,允许线程在某个条件不满足时阻塞,直到其他线程通知该条件满足。

并发集合 并发集合是为并发环境设计的集合类,如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等。ConcurrentHashMap是线程安全的HashMap实现,采用分段锁(Segment)的方式实现线程安全。

CopyOnWrite容器 CopyOnWrite容器是读写分离的线程安全容器,读操作不会加锁,写操作会复制底层数组并重新赋值。

BlockingQueue BlockingQueue是线程安全的队列,支持线程间的阻塞操作。

并发工具类 并发工具类包括Phaser、Exchanger、FutureTask等,用于简化并发编程。

非阻塞算法 非阻塞算法是一种无锁的并发编程方法,通过原子操作实现线程安全。

CAS原理 CAS(Compare and Swap)是一种无锁算法,用于实现线程安全。

Atomic类 Atomic类是Java提供的一系列原子操作类,如AtomicInteger、AtomicLong等。

无锁队列 无锁队列是一种基于CAS操作的线程安全队列,如ConcurrentLinkedQueue。

并发框架 并发框架是一套完整的并发编程解决方案,如Netty、Akka、Disruptor等。

Netty线程模型 Netty采用主从多线程模型,主线程负责处理连接、读写事件,从线程负责业务处理。

Akka Actor模型 Akka采用Actor模型,将应用程序划分为多个Actor,每个Actor独立处理消息。

Disruptor环形缓冲区 Disruptor是一种高性能的并发框架,使用环形缓冲区实现高效的并发处理。

二、MyBatis知识体系

SQL映射 SQL映射是将Java对象属性映射到数据库表字段的过程。MyBatis使用XML或注解的方式实现SQL映射。在XML映射文件中,可以使用 标签定义映射关系;在注解映射中,可以使用@Results、@Result等注解来定义映射关系。

注解映射 MyBatis提供了一系列注解,如@Select、@Insert、@Update、@Delete等,用于简化SQL映射。这些注解可以应用于接口方法或接口方法的参数,MyBatis会根据注解生成对应的SQL语句。

结果集映射 结果集映射是将数据库查询结果映射到Java对象的属性上。在MyBatis中,可以使用 标签定义映射关系,包括字段名、属性名、类型处理等。

关联查询 关联查询用于实现多表之间的关系,如一对一、一对多、多对多等。在MyBatis中,可以使用 、 、 等标签来实现关联查询。

动态SQL 动态SQL允许在运行时根据条件拼接SQL语句,MyBatis使用 、 、 、 等标签实现动态SQL。这些标签可以根据条件动态地添加或删除SQL片段。

OGNL表达式 OGNL表达式是一种表达式语言,用于在MyBatis中处理表达式,如@Select("select * from table where id = #{id, jdbcType=INTEGER}")。OGNL表达式可以用于获取对象属性、执行条件判断、进行算术运算等。

分支语句 分支语句用于处理条件分支,如 、 等。这些标签可以根据条件动态地执行不同的SQL片段。

批量操作 批量操作可以一次性插入、更新、删除多条记录,提高数据库操作效率。在MyBatis中,可以使用 标签来实现批量操作。

缓存机制 MyBatis提供一级缓存和二级缓存,用于提高数据库操作性能。一级缓存是SqlSession级别的缓存,用于存储最近执行的SQL查询结果;二级缓存是Mapper级别的缓存,用于存储相同Mapper的SQL查询结果。

一级缓存 一级缓存是SqlSession级别的缓存,用于存储最近执行的SQL查询结果。当SqlSession关闭时,一级缓存也会被清空。

二级缓存 二级缓存是Mapper级别的缓存,用于存储相同Mapper的SQL查询结果。二级缓存可以在多个SqlSession之间共享,但需要实现Cache接口。

自定义缓存 MyBatis允许自定义缓存,通过实现Cache接口实现自定义缓存逻辑。自定义缓存可以支持缓存失效、更新缓存等操作。

代理模式 MyBatis使用代理模式实现动态代理,为Mapper接口生成代理对象。当调用Mapper接口的方法时,MyBatis会拦截这些方法调用,并执行相应的SQL语句。

MapperProxy MapperProxy是MyBatis内部类,用于实现Mapper接口的动态代理。MapperProxy内部维护了一个Mapper接口的代理对象,并实现了接口的方法。

插件拦截 MyBatis提供插件机制,允许开发者自定义插件拦截执行过程。插件可以拦截SQL执行、结果集处理等操作。

动态代理执行流程 动态代理执行流程如下:调用代理对象的代理方法 -> 拦截器链处理 -> 调用原始方法 -> 返回结果。

SqlSession生命周期 SqlSession是MyBatis的核心对象,用于管理数据库连接和事务。SqlSession的生命周期包括创建、使用、关闭。在创建SqlSession时,MyBatis会建立数据库连接;在使用SqlSession时,可以执行SQL语句;在关闭SqlSession时,MyBatis会关闭数据库连接。

执行器类型 MyBatis提供多种执行器类型,如SimpleExecutor、ReusingExecutor、BatchingExecutor等。不同的执行器类型具有不同的性能特点。

延迟加载 延迟加载是一种优化策略,在需要时才加载数据。在MyBatis中,可以使用 标签实现延迟加载。

扩展机制 MyBatis提供多种扩展机制,如自定义配置、自定义拦截器、自定义执行器等。通过扩展机制,可以定制MyBatis的行为。

类型处理器 类型处理器用于将数据库数据类型转换为Java数据类型。MyBatis提供了多种类型处理器,如IntegerTypeHandler、StringTypeHandler等。

拦截器链 拦截器链是MyBatis中的一种扩展机制,用于拦截执行过程。拦截器链可以包含多个拦截器,拦截器按照添加顺序执行。

方言支持 方言支持允许MyBatis根据数据库类型选择不同的SQL语句。在MyBatis中,可以通过 标签定义方言,并在

  • 、、、等标签中使用方言。 📥博主的人生感悟和目标 希望各位读者大大多多支持用心写文章的博主,现在时代变了,信息爆炸,酒香也怕巷子深,博主真的需要大家的帮助才能在这片海洋中继续发光发热,所以,赶紧动动你的小手,点波关注❤️,点波赞👍,点波收藏⭐,甚至点波评论✍️,都是对博主最好的支持和鼓励! - 💂 博客主页: Java程序员廖志伟 - 👉 开源项目:Java程序员廖志伟 - 🌥 哔哩哔哩:Java程序员廖志伟 - 🎏 个人社区:Java程序员廖志伟 - 🔖 个人微信号: SeniorRD 📙经过多年在优快云创作上千篇文章的经验积累,我已经拥有了不错的写作技巧。同时,我还与清华大学出版社签下了四本书籍的合约,并将陆续出版。这些书籍包括了基础篇、进阶篇、架构篇的📌《Java项目实战—深入理解大型互联网企业通用技术》📌,以及📚《解密程序员的思维密码--沟通、演讲、思考的实践》📚。具体出版计划会根据实际情况进行调整,希望各位读者朋友能够多多支持! 🔔如果您需要转载或者搬运这篇文章的话,非常欢迎您私信我哦~
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