并发编程知识精粹

📕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

线程生命周期: 线程的生命周期管理是并发编程的核心之一。在Java中,线程的生命周期由Thread类控制,其状态变化可以通过Thread类中的方法来查询和改变。线程从创建到销毁的过程可以分为以下几个阶段:

  • 新建(New):线程对象被创建后,处于新建状态,此时线程尚未启动。
  • 就绪(Runnable):线程调用start()方法后进入就绪状态,此时线程已经被系统加载到就绪队列中,等待被调度执行。
  • 运行(Running):线程从就绪队列中被调度到CPU上执行,进入运行状态。
  • 阻塞(Blocked):线程因为某些原因(如等待某个锁、I/O操作等)无法继续执行,进入阻塞状态。
  • 等待(Waiting):线程处于等待状态,它需要其他线程或条件变量来唤醒它。
  • 超时等待(Timed Waiting):线程在等待一段时间后仍未被唤醒,进入超时等待状态,与等待状态类似,但超时等待有一个固定的时间限制。
  • 终止(Terminated):线程执行完毕或被终止后进入终止状态。

线程优先级: 线程优先级是线程调度的一个重要因素,它表示线程获得CPU时间片的优先级。Java中的线程优先级分为10个等级,数值越高,优先级越高。线程优先级可以通过setPriority(int newPriority)方法来设置。然而,线程优先级只是建议性的,最终线程的调度还是由操作系统决定。

守护线程: 守护线程(Daemon Thread)是一种特殊的线程,它被用来为其他非守护线程提供服务。当所有的非守护线程结束时,程序将退出,即使守护线程仍在执行,程序也会正常结束。Java中的守护线程可以通过调用setDaemon(true)方法来设置。

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,减少创建和销毁线程的开销。Java中的线程池通过Executor框架来实现,主要包括以下几个核心参数:

  • 核心线程数(Core Pool Size):线程池中的核心线程数,即使空闲也会保持在线程池中。
  • 最大线程数(Maximum Pool Size):线程池中允许的最大线程数。
  • 存活时间(KeepAlive Time):空闲线程的存活时间,超过这个时间,空闲线程将被终止。
  • 排队策略(Queue):工作队列的类型,如LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue等。

拒绝策略: 当线程池中的线程数量达到最大值时,拒绝策略决定了如何处理新任务。常见的拒绝策略包括:

  • AbortPolicy:抛出RejectedExecutionException异常。
  • CallerRunsPolicy:调用者运行,将任务回退给调用者线程。
  • DiscardPolicy:丢弃任务,不抛出异常。
  • DiscardOldestPolicy:丢弃最旧的任务,不抛出异常。
同步机制

悲观锁/乐观锁: 悲观锁和乐观锁是两种不同的并发控制机制。悲观锁假设冲突会发生,因此总是先加锁;乐观锁则假设冲突不会发生,通过版本号或时间戳来检测冲突。Java中的乐观锁实现通常依赖于原子类,如AtomicInteger、AtomicLong等。

读写锁: 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。Java中的读写锁实现可以使用ReentrantReadWriteLock类。

条件变量: 条件变量允许线程在某些条件下等待,直到其他线程通知它们继续执行。Java中的条件变量可以使用Object类的wait()、notify()和notifyAll()方法实现。

并发集合

ConcurrentHashMap: ConcurrentHashMap是线程安全的HashMap实现,它通过分段锁(Segment Locking)来减少锁的竞争。每个分段都是一个Segment数组,每个Segment内部维护一个链表,锁只对特定的Segment有效。

CopyOnWrite容器: CopyOnWrite容器在写操作时创建一个新的副本,并在副本上进行修改,从而避免了对读操作的阻塞。这种策略适用于读多写少的场景。

BlockingQueue: BlockingQueue是线程安全的队列实现,它支持线程间的阻塞操作。常见的阻塞队列实现包括LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue和PriorityBlockingQueue。

并发工具类

Phaser: Phaser是一个可伸缩的同步工具,用于控制多个线程的执行顺序。它允许线程在某个点等待,直到所有线程都到达该点。

Exchanger: Exchanger允许两个线程交换数据,它通常用于生产者-消费者场景。

FutureTask: FutureTask是一个可以异步执行并返回结果的Future对象。它可以与线程池结合使用,实现异步任务执行。

并发框架

Netty线程模型: Netty使用主从多线程模型,一个Boss线程负责接收连接,多个Worker线程处理实际的读写操作。

Akka Actor模型: Akka使用Actor模型,每个Actor独立运行,通过消息传递进行通信。

Disruptor环形缓冲区: Disruptor使用环形缓冲区来存储数据,通过发布/订阅模式实现高效的并发处理。

二、MyBatis知识体系

SQL映射

注解映射: MyBatis提供了多种注解来简化SQL映射,如@Select、@Insert、@Update和@Delete。这些注解可以用于映射SQL语句和Java对象之间的关系。

结果集映射: MyBatis将SQL查询结果映射到Java对象,可以通过XML或注解来配置映射关系。映射关系包括字段映射、类型转换、关联映射等。

关联查询: MyBatis支持级联查询,通过配置一对一、一对多和多对多关系,实现复杂的关联查询。级联查询可以通过@One、@Many、@ManyToMany等注解实现。

动态SQL: MyBatis使用OGNL表达式和分支语句来构建动态SQL,支持条件、循环和批量操作。动态SQL可以通过@SelectProvider、@SqlProvider等注解实现。

缓存机制

一级缓存: MyBatis默认使用一级缓存,它存储在SqlSession内部,只对当前会话有效。一级缓存通过HashMap实现,每个SqlSession有一个独立的一级缓存。

二级缓存: MyBatis支持二级缓存,它可以在多个会话间共享,通过配置全局缓存来实现。二级缓存通常使用HashMap或其他数据结构来实现,并通过配置文件或注解来管理。

自定义缓存: MyBatis允许自定义缓存实现,通过实现Cache接口来实现自己的缓存策略。自定义缓存可以实现复杂的缓存策略,如缓存淘汰、过期处理等。

代理模式: MyBatis使用代理模式来创建Mapper接口的代理实现,使得可以通过注解或XML来配置SQL映射。代理模式使得MyBatis能够动态地生成SQL语句,并执行数据库操作。

MapperProxy插件拦截

动态代理: MyBatis使用动态代理来创建Mapper接口的代理实现,使得可以在代理实现中拦截方法调用。动态代理通过Proxy类实现,它可以在运行时创建对象的代理实例。

执行流程: MyBatis的执行流程包括解析XML配置、构建SqlSource、构建MappedStatement、构建SqlSession、执行查询、处理结果集等。执行流程涉及到多个组件,如SqlSessionFactory、SqlSession、Executor等。

SqlSession生命周期: SqlSession是MyBatis的核心接口,它管理数据库连接、事务和执行SQL操作。SqlSession的生命周期包括创建、使用和关闭。创建SqlSession可以使用SqlSessionFactory.openSession()方法,使用完毕后需要关闭SqlSession以释放资源。

执行器类型: MyBatis提供多种执行器类型,如SimpleExecutor和ReuseExecutor。SimpleExecutor每次执行SQL都会创建一个新的Statement对象,而ReuseExecutor则复用Statement对象。

延迟加载: MyBatis支持延迟加载,即在需要时才加载关联对象,减少初始化时的开销。延迟加载可以通过@Lazy注解实现。

扩展机制: MyBatis允许通过插件来扩展其功能,如拦截器、类型处理器和方言支持。插件可以通过实现相应的接口来实现,并在MyBatis配置文件中进行配置。

类型处理器: MyBatis使用类型处理器来转换SQL类型和Java类型。类型处理器可以通过实现TypeHandler接口来实现。

拦截器链: MyBatis允许通过拦截器链来拦截SQL执行过程中的各种操作。拦截器可以通过实现Interceptor接口来实现。

方言支持: MyBatis支持多种数据库方言,如MySQL、Oracle和SQL Server,通过配置方言来适配不同的数据库。方言可以通过实现Dialect接口来实现。

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资源下载链接为: https://pan.quark.cn/s/1bfadf00ae14 在ASP.NET开发中,定时任务是一种常见功能,用于在固定时间间隔内执行特定操作,比如数据同步、清理缓存或发送通知等。以下是实现ASP.NET定时任务的详细步骤和关键要点: ASP.NET定时任务通常通过System.Threading.Timer或System.Timers.Timer实现,二者都能周期性触发事件。在ASP.NET中,可以利用后台线程或HttpApplication生命周期事件来启动定时器。 System.Threading.Timer:适合在独立线程上运行任务,避免阻塞主线程,适合轻量级任务。 System.Timers.Timer:在多线程环境下,它会自动管理线程,更适合服务器端复杂任务。 创建定时器对象,设置Interval属性为10000毫秒(10秒),并注册Elapsed事件。该事件会在每个时间间隔结束时触发。 在Elapsed事件中编写要执行的代码,确保代码执行效率高,避免阻塞,因为长时间运行的任务可能影响其他请求。 通过Timer.Start()启动定时器,Timer.Stop()停止定时器。在ASP.NET中,可以在Application_Start和Application_End事件中控制定时器的启动和停止,确保服务器启动时定时器开始运行,关闭时停止。 在多用户环境下,如果定时任务会修改共享状态,必须考虑线程安全问题,可以使用锁或其他同步机制来确保数据一致性。 将应用程序部署到IIS时,需设置应用程序池的回收策略,避免定时任务因应用程序回收而中断。同时,确保IIS配置支持长时间运行的请求。 为定时任务添加日志记录非常重要,可以帮助排查问题并监控任务执行情况。 定时任务过于频繁可能会影响服务器性能,进而影响其他请求的响应时间。可根据需求调整时间间隔,或
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