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。

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一、并发编程知识体系

1. 线程基础

线程是程序执行的最小单位，是操作系统能够进行运算调度的最小单位。在Java中，线程分为用户线程和守护线程。

（1）线程生命周期：线程从创建、就绪、运行、阻塞、等待、超时、终止等状态进行转换。线程的生命周期管理涉及到线程的状态转换机制，如线程的创建是通过调用Thread类的构造函数来实现的，而线程的终止则是通过调用stop()方法或等待线程自然结束。

（2）线程优先级：线程优先级决定了线程被CPU调度的优先级，Java中线程优先级分为1-10级。线程优先级的设置是通过setPriority()方法来实现的，但需要注意的是，线程优先级并不能保证线程一定会被优先调度。

（3）守护线程：守护线程是服务线程，当服务线程执行完毕后，守护线程也会随之结束。守护线程通常用于执行一些后台任务，如垃圾回收器。

（4）线程池：线程池是一种管理线程的方式，可以减少线程创建和销毁的开销，提高程序性能。线程池内部维护一个线程队列，当任务提交给线程池时，线程池会根据配置的拒绝策略来决定如何处理。

2. 核心参数配置

（1）拒绝策略：当线程池达到最大线程数时，如何处理新提交的任务。常见的拒绝策略有：CallerRunsPolicy（调用者运行策略）、AbortPolicy（拒绝并抛出异常）、DiscardPolicy（丢弃任务）、DiscardOldestPolicy（丢弃最旧的任务）。

（2）工作队列类型：线程池中的工作队列用于存放等待执行的任务。常见的工作队列类型有：LinkedBlockingQueue（链表阻塞队列）、ArrayBlockingQueue（数组阻塞队列）、SynchronousQueue（同步队列）。

（3）同步机制：线程间的同步机制，如互斥锁、条件变量等。互斥锁（如ReentrantLock）用于保证线程对共享资源的互斥访问，条件变量（如ReentrantLock提供的Condition）用于线程间的同步与等待。

3. 悲观锁/乐观锁

（1）悲观锁：在操作数据前先加锁，保证数据的一致性。悲观锁通常使用synchronized关键字或显式锁（如ReentrantLock）来实现。

（2）乐观锁：在操作数据时，不进行加锁，而是通过版本号或时间戳来判断数据是否被修改。乐观锁通常使用CAS（Compare-And-Swap）操作来实现。

4. 读写锁

（1）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。读写锁（如ReentrantReadWriteLock）可以提高并发读操作的效率。

5. 条件变量

（1）条件变量：线程在等待某个条件成立时，可以挂起自己，等待条件成立后再继续执行。条件变量通常与互斥锁结合使用。

6. 并发集合

（1）ConcurrentHashMap：线程安全的HashMap，支持高并发操作。ConcurrentHashMap内部采用分段锁（Segment Locking）机制，将数据分为多个段，每个段独立加锁，提高并发性能。

（2）CopyOnWrite容器：在写操作时，复制底层数据结构，保证数据一致性。CopyOnWrite容器适用于读多写少的场景，如ConcurrentHashMap的读写实现。

（3）BlockingQueue：线程安全的队列，支持生产者-消费者模式。BlockingQueue内部采用锁机制保证线程安全，如ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue。

7. 并发工具类

（1）Phaser：线程间的协作工具，用于实现线程间的同步。Phaser允许线程在执行过程中动态地注册和注销，实现灵活的线程同步。

（2）Exchanger：线程间的数据交换工具。Exchanger允许两个线程在某个节点上交换数据，实现线程间的数据交换。

（3）FutureTask：异步计算任务。FutureTask封装了异步计算任务，提供获取结果、取消任务等功能。

8. 非阻塞算法

（1）CAS原理：比较并交换，用于实现无锁编程。CAS操作通常在硬件层面提供支持，如x86架构的cmpxchg指令。

（2）Atomic类：提供原子操作的支持。Atomic类封装了原子操作，如AtomicInteger、AtomicLong等。

（3）无锁队列：基于CAS原理实现的线程安全队列。无锁队列通过CAS操作实现线程安全，如ConcurrentLinkedQueue。

二、MyBatis知识体系

1. SQL映射

（1）注解映射：使用注解实现SQL映射。MyBatis提供多种注解，如@Select、@Insert、@Update、@Delete等，用于映射SQL语句。

（2）结果集映射：将查询结果映射到Java对象。MyBatis通过TypeHandler、ResultMap等机制实现结果集映射。

（3）关联查询：实现多表查询，将关联表的数据映射到Java对象。MyBatis支持级联查询、嵌套查询等关联查询方式。

2. 动态SQL

（1）OGNL表达式：用于动态构建SQL语句。OGNL表达式支持访问Java对象的属性、方法、集合等，实现动态SQL构建。

（2）分支语句：根据条件动态执行不同的SQL语句。MyBatis支持if、choose、when、otherwise等分支语句。

（3）批量操作：同时执行多条SQL语句。MyBatis支持批量插入、批量更新、批量删除等批量操作。

3. 缓存机制

（1）一级缓存：SqlSession级别的缓存，用于缓存查询结果。一级缓存在SqlSession关闭时失效。

（2）二级缓存：Mapper级别的缓存，用于缓存Mapper的查询结果。二级缓存可以在多个SqlSession间共享。

（3）自定义缓存：自定义缓存实现，如Redis缓存。自定义缓存需要实现Cache接口。

（4）代理模式：使用代理模式实现缓存。MyBatis通过动态代理技术实现Mapper接口，拦截方法调用，实现缓存逻辑。

4. MapperProxy插件拦截

（1）MapperProxy：MyBatis的代理实现，用于拦截Mapper接口的方法。MapperProxy通过JDK动态代理技术实现。

（2）插件拦截：自定义插件，拦截Mapper接口的方法。自定义插件需要实现Interceptor接口。

（3）动态代理执行流程：使用动态代理技术实现拦截。MyBatis通过Cglib动态代理技术实现Mapper接口的动态代理。

5. SqlSession生命周期

（1）SqlSession：MyBatis的核心对象，用于执行SQL语句。SqlSession负责管理数据库连接、事务等。

（2）生命周期：SqlSession的创建、使用、关闭等过程。SqlSession的创建通常通过SqlSessionFactoryBuilder构建SqlSessionFactory，然后通过SqlSessionFactory创建SqlSession。

6. 执行器类型

（1）执行器：MyBatis中负责执行SQL语句的对象。MyBatis提供多种执行器类型，如SimpleExecutor、ReuseExecutor等。

（2）类型：MyBatis提供多种执行器类型，如SimpleExecutor（简单执行器）、ReuseExecutor（重用预处理语句执行器）、BatchExecutor（批量执行器）等。

7. 延迟加载

（1）延迟加载：在需要时才加载关联数据。MyBatis支持延迟加载，通过<association>标签实现。

8. 扩展机制

（1）类型处理器：MyBatis中用于处理数据类型的类。类型处理器负责将数据库数据类型转换为Java对象数据类型。

（2）拦截器链：拦截器链用于拦截MyBatis的执行过程。拦截器链可以用于实现缓存、日志等功能。

（3）方言支持：MyBatis支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle等。方言支持通过实现Dialect接口实现。

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