并发编程知识精粹

最新推荐文章于 2025-10-05 05:14:14 发布

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📕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

并发编程是计算机科学中的一个重要领域，它涉及到如何在同一时间段内处理多个任务，以提升系统性能和响应速度。以下是对并发编程知识体系的详细补充说明：

线程基础线程是并发编程的核心概念，它是程序执行的最小单位。线程具有自己的堆栈、程序计数器和局部变量。线程的实现依赖于操作系统的线程调度机制。在Java中，线程可以通过继承Thread类或实现Runnable接口来创建。
线程生命周期线程生命周期包括新建（New）、就绪（Runnable）、运行（Running）、阻塞（Blocked）、等待（Waiting）、超时等待（Timed Waiting）和终止（Terminated）六个状态。线程在创建后进入新建状态，经过调度进入就绪状态，获得CPU时间片后进入运行状态。线程在执行过程中可能会因为等待资源、等待通知等原因进入阻塞或等待状态，最终完成执行后进入终止状态。
线程优先级线程优先级表示线程执行的机会，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高的执行机会。线程优先级由线程的优先级属性决定，可以通过setPriority()方法设置。
守护线程守护线程是服务线程，当守护线程结束时，主线程也会随之结束。守护线程通常用于后台任务，如垃圾回收。在Java中，可以通过调用setDaemon(true)方法将线程设置为守护线程。
线程池线程池是一种管理线程资源的方式，它可以避免频繁创建和销毁线程，提高程序性能。线程池的核心参数配置包括核心线程数、最大线程数、存活时间、队列类型和拒绝策略。核心线程数决定了线程池中始终存在的线程数量，最大线程数决定了线程池能够创建的最大线程数量，存活时间决定了空闲线程的存活时间，队列类型决定了任务队列的类型，拒绝策略决定了当线程池达到最大线程数时如何处理新的任务。
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（丢弃最旧的任务）。
工作队列类型线程池的工作队列类型包括：LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue、PriorityBlockingQueue和SynchronousQueue。LinkedBlockingQueue是基于链表的阻塞队列，ArrayBlockingQueue是基于数组的阻塞队列，PriorityBlockingQueue是基于优先级的阻塞队列，SynchronousQueue是基于生产者消费者模型的阻塞队列。
同步机制同步机制包括悲观锁和乐观锁。悲观锁在操作数据前，先加锁，确保数据在操作过程中不会被其他线程修改。Java中常用synchronized关键字实现悲观锁。乐观锁在操作数据时，不先加锁，而是在更新数据时，通过版本号或时间戳等方式检测数据是否被修改。Java中常用CAS（Compare-And-Swap）操作实现乐观锁。
读写锁读写锁是一种更细粒度的锁，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，读写锁可以通过ReentrantReadWriteLock实现。
条件变量条件变量是线程之间通信的一种方式，用于实现线程间的协作。Java中常用Object的wait()、notify()和notifyAll()方法实现条件变量。
并发集合并发集合是为了提高并发访问性能而设计的集合类，如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等。ConcurrentHashMap通过分段锁实现并发访问，CopyOnWriteArrayList通过复制数组的方式实现线程安全。
CopyOnWrite容器 CopyOnWrite容器是一种线程安全的容器，当有线程修改容器时，它会创建一个新的副本，避免并发修改。这种机制适用于读多写少的场景。
BlockingQueue BlockingQueue是一种线程安全的队列，它支持阻塞操作，如put()和take()。在Java中，BlockingQueue的实现包括ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、PriorityBlockingQueue和SynchronousQueue等。
并发工具类并发工具类包括Phaser、Exchanger、FutureTask等，它们用于实现复杂的并发操作。Phaser是一种用于实现多阶段并发操作的并发工具，Exchanger用于在线程之间交换数据，FutureTask用于异步执行任务。
非阻塞算法非阻塞算法是一种避免使用锁的并发算法，它通过原子操作实现线程间的协作。在Java中，原子操作可以通过Atomic类实现。
CAS原理 CAS（Compare-And-Swap）是一种原子操作，用于实现乐观锁。它通过比较内存中的值和期望值，如果相等，则将内存中的值更新为新值。
Atomic类 Atomic类是一系列线程安全的类，如AtomicInteger、AtomicLong等，它们提供原子操作。这些类在实现并发编程时，可以避免使用锁，提高程序性能。
无锁队列无锁队列是一种基于CAS原理实现的线程安全队列，如ConcurrentLinkedQueue。无锁队列在实现时，避免了锁的使用，提高了并发性能。
并发框架并发框架包括Netty、Akka和Disruptor等，它们提供了一系列的并发编程工具和解决方案。Netty采用主从多线程模型，Akka基于Actor模型，Disruptor基于环形缓冲区。

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。以下是对MyBatis知识体系的详细补充说明：

SQL映射 SQL映射是指将实体类属性与数据库表字段之间的映射关系定义在XML或注解中。MyBatis提供XML和注解两种方式实现SQL映射。在XML映射中，可以使用标签定义映射关系；在注解映射中，可以使用@Results、@Result等注解定义映射关系。
注解映射注解映射是使用注解定义SQL映射关系，简化了XML配置。MyBatis支持的注解包括@Select、@Insert、@Update、@Delete等。这些注解可以用于定义SQL语句，并指定参数和返回值类型。
结果集映射结果集映射是指将查询结果映射到实体类属性的过程。MyBatis提供resultMap标签实现结果集映射。在resultMap中，可以使用和等标签定义字段和实体类的映射关系。
关联查询关联查询是指查询实体类之间的关系，如一对多、多对多等。MyBatis提供association和collection标签实现关联查询。在association中，可以指定关联实体的属性和SQL映射；在collection中，可以指定关联实体的集合属性和SQL映射。
动态SQL 动态SQL是指根据条件动态生成SQL语句。MyBatis提供、、、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（Object-Graph Navigation Language）是一种表达式语言，用于在MyBatis中动态获取实体类属性值。OGNL表达式可以用于动态设置参数值、动态拼接SQL语句等。
分支语句分支语句是指根据条件执行不同的SQL语句。MyBatis提供、、、等标签实现分支语句。这些标签可以根据条件动态地选择不同的SQL片段。
批量操作批量操作是指一次性执行多个SQL语句。MyBatis提供标签实现批量操作。在中，可以指定集合类型、索引变量、迭代变量等。
缓存机制 MyBatis提供一级缓存和二级缓存机制，用于提高查询性能。一级缓存是SqlSession级别的缓存，二级缓存是Mapper级别的缓存。通过合理配置缓存，可以减少数据库访问次数，提高查询性能。
自定义缓存自定义缓存是指根据业务需求实现自己的缓存机制。MyBatis提供Cache接口和CacheException类，方便实现自定义缓存。在自定义缓存中，可以实现缓存数据的加载、更新、删除等操作。
代理模式代理模式是指创建一个代理对象，在代理对象中执行实际的业务逻辑，同时可以添加一些额外的操作。MyBatis使用代理模式实现Mapper接口的动态代理。通过动态代理，可以实现对Mapper接口方法的拦截和扩展。
MapperProxy插件 MapperProxy是MyBatis的动态代理实现，它负责执行Mapper接口的方法。在MapperProxy中，可以实现方法拦截、参数处理、结果处理等操作。
拦截动态代理拦截动态代理是指对动态代理执行过程进行拦截，实现自定义操作。MyBatis提供Interceptor接口和Plugin类，方便实现拦截动态代理。在拦截器中，可以实现方法拦截、参数处理、结果处理等操作。
执行流程 MyBatis的执行流程包括：构建SqlSession、执行Mapper方法、查询数据库、处理结果集、返回结果。在执行过程中，MyBatis会解析XML配置、处理参数、执行SQL语句、处理结果集等。
SqlSession生命周期 SqlSession生命周期包括：创建SqlSession、执行SQL语句、提交/回滚事务、关闭SqlSession。在SqlSession生命周期中，需要注意合理地管理事务，避免数据不一致等问题。
执行器类型 MyBatis提供三种执行器类型：SimpleExecutor、ReuseExecutor和BatchExecutor。SimpleExecutor适用于单条SQL语句执行，ReuseExecutor适用于批量SQL语句执行，BatchExecutor适用于批量SQL语句执行。
延迟加载延迟加载是指在需要时才加载实体类属性，以提高查询性能。在MyBatis中，可以通过@Lazy注解实现延迟加载。
扩展机制 MyBatis提供一系列扩展机制，如插件、拦截器、类型处理器等，方便用户自定义功能。通过扩展机制，可以实现自定义SQL解析、自定义结果处理等操作。
类型处理器类型处理器是指将数据库数据类型转换为Java数据类型的过程。MyBatis提供TypeHandler接口和TypeReference类，方便实现类型处理器。通过类型处理器，可以实现自定义数据类型转换。
拦截器链拦截器链是指对MyBatis执行过程进行拦截，实现自定义操作。MyBatis提供Interceptor接口和InterceptorChain类，方便实现拦截器链。通过拦截器链，可以实现方法拦截、参数处理、结果处理等操作。
方言支持方言支持是指根据数据库类型选择不同的SQL语法。MyBatis提供方言接口和方言类，方便实现方言支持。通过方言支持，可以实现针对不同数据库的SQL语法适配。

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Java程序员廖志伟

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