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）、《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。

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💡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。

一、并发编程知识体系

1. 线程基础

线程是并发编程的核心，它是程序执行的最小单位，可以被视为轻量级的进程。线程在操作系统中的实现细节涉及到内核线程和用户线程的转换，以及上下文切换的优化。

（1）线程生命周期：线程从创建、就绪、运行、阻塞、等待、超时、终止等状态变化。在Java中，线程的生命周期可以通过Thread类的方法进行控制，例如start()启动线程、run()线程执行的入口点、sleep()让线程休眠等。

（2）线程优先级：线程优先级是线程调度器根据优先级分配CPU资源的一个参数。在Java中，可以通过setPriority()方法设置线程的优先级，优先级高的线程获得更多的CPU时间。线程优先级并不能保证线程一定会被优先执行，只是提高被调度的机会。

（3）守护线程：守护线程是服务线程，它不参与程序的正常流程，当守护线程结束时，主线程也会随之结束。在Java中，通过设置线程为守护线程，可以使程序在执行完主线程的任务后自动退出。

（4）线程池：线程池是一种管理线程资源的方式，可以提高程序性能。线程池通过预先创建一定数量的线程，并复用这些线程执行任务，避免了频繁创建和销毁线程的开销。线程池的核心参数配置包括核心线程数、最大线程数、空闲时间、拒绝策略等。

2. 核心参数配置

线程池的核心参数配置对线程池的性能影响很大。

（1）核心线程数：线程池中的核心线程数，即使空闲也会一直存活。核心线程数设置过多会导致系统资源消耗过大，设置过少则无法充分利用系统资源。

（2）最大线程数：线程池中允许的最大线程数。当任务量超过核心线程数时，线程池会创建新的线程来执行任务，但不会超过最大线程数。

（3）空闲时间：当线程池中的线程空闲超过指定时间时，将被回收。这样可以避免长时间占用线程资源。

（4）拒绝策略：当任务提交时，如果线程池已满，拒绝策略决定了如何处理任务。常见的拒绝策略有AbortPolicy（抛出异常）、CallerRunsPolicy（调用者运行）、DiscardPolicy（丢弃任务）、DiscardOldestPolicy（丢弃最老的任务）。

3. 工作队列类型

线程池的工作队列类型对任务执行顺序和性能有影响。

（1）LinkedBlockingQueue：基于链表的阻塞队列，具有较好的并发性能和可扩展性。

（2）ArrayBlockingQueue：基于数组的阻塞队列，容量固定，性能较高。

（3）SynchronousQueue：同步队列，不存储元素，每个插入操作都必须等待相应的取出操作。

4. 同步机制

同步机制是确保线程安全的关键。

（1）悲观锁/乐观锁：悲观锁假设线程在访问共享资源时会发生冲突，需要加锁；乐观锁假设线程在访问共享资源时不会发生冲突，不需要加锁。悲观锁的实现方式有互斥锁、读写锁等；乐观锁的实现方式有CAS操作、版本号等。

（2）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。读写锁可以提高并发性能，适用于读多写少的场景。

（3）条件变量：条件变量允许线程在某个条件不满足时等待，条件满足时唤醒。条件变量与锁配合使用，可以解决多线程同步问题。

5. 并发集合

并发集合是线程安全的集合类，可以提高并发性能。

（1）ConcurrentHashMap：线程安全的HashMap，基于分段锁实现，提高并发性能。

（2）CopyOnWrite容器：基于写时复制的容器，适用于读多写少的场景。在写操作时，容器会创建一个新的副本，避免对读操作的影响。

（3）BlockingQueue：线程安全的队列，支持生产者和消费者模型。常见的阻塞队列实现有LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue、PriorityBlockingQueue等。

6. 并发工具类

并发工具类提供了一系列并发编程的工具和方法。

（1）Phaser：支持分阶段的并发控制，适用于需要分阶段完成任务的场景。

（2）Exchanger：支持线程间交换数据，适用于需要交换数据的场景。

（3）FutureTask：代表异步计算的结果，适用于需要异步执行任务的场景。

7. 非阻塞算法

非阻塞算法可以提高并发性能，减少线程间的等待时间。

（1）CAS原理：比较并交换，适用于低级别的并发操作。

（2）Atomic类：原子类提供原子操作，适用于高并发场景。

（3）无锁队列：基于CAS原理的线程安全队列，适用于高并发场景。

8. 并发框架

并发框架提供了一系列并发编程的解决方案，可以提高并发性能和可维护性。

（1）Netty线程模型：Netty使用主从多线程模型，提高网络通信性能。

（2）Akka Actor模型：Akka使用Actor模型，实现高并发、高可用、高容错。

（3）Disruptor环形缓冲区：Disruptor使用环形缓冲区，实现高性能、低延迟的消息传递。

二、MyBatis知识体系

1. SQL映射

SQL映射是MyBatis的核心功能，通过映射关系将SQL语句与Java对象关联。

（1）注解映射：使用注解进行SQL映射，简化XML配置。例如，@Select、@Insert、@Update、@Delete等注解可以用于映射SQL语句。

（2）结果集映射：将查询结果映射到Java对象。MyBatis提供多种映射方式，如一对一、一对多、多对多等。

（3）关联查询：支持多表关联查询，通过@One、@Many等注解实现。

（4）动态SQL：支持动态SQL编写，提高SQL的灵活性。通过OGNL表达式、 、 、 、 等标签实现。

2. OGNL表达式

OGNL表达式用于动态SQL，可以实现复杂的条件判断和关联操作。

（1）分支语句：支持if-else、switch-case等分支语句，可以根据条件动态选择执行路径。

（2）批量操作：支持批量插入、批量更新等操作，提高数据库操作效率。

3. 缓存机制

MyBatis的缓存机制可以提高数据库访问性能，减少数据库压力。

（1）一级缓存：基于SqlSession的缓存，只对当前SqlSession有效。一级缓存是MyBatis默认的缓存方式。

（2）二级缓存：基于namespace的缓存，跨SqlSession有效。二级缓存可以通过配置文件或注解实现。

（3）自定义缓存：支持自定义缓存实现，可以根据实际需求设计缓存策略。

（4）代理模式：使用代理模式实现缓存，提高缓存命中率。

4. MapperProxy插件拦截

MapperProxy是MyBatis的代理实现，可以通过插件拦截Mapper方法执行。

（1）动态代理：使用动态代理实现Mapper接口，拦截方法执行。

（2）拦截：支持拦截Mapper方法执行，可以对方法进行修改或增强。

（3）执行流程：拦截器链、执行器类型、延迟加载等。

5. SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的核心对象，负责数据库的连接和操作。

（1）创建：通过SqlSessionFactory创建SqlSession，SqlSessionFactory负责创建SqlSession实例。

（2）执行：使用SqlSession执行SQL语句，包括查询、更新、删除等操作。

（3）关闭：关闭SqlSession，释放资源，并清理缓存。

6. 执行器类型

MyBatis支持多种执行器类型，适用于不同的场景。

（1）简单执行器：适用于单线程环境，性能较低。

（2）批处理执行器：适用于批量操作，提高数据库操作效率。

（3）缓存执行器：适用于缓存操作，提高数据库访问性能。

7. 扩展机制

MyBatis支持以下扩展机制，提高可定制性和可扩展性。

（1）类型处理器：支持自定义类型处理器，实现复杂类型映射。

（2）拦截器链：支持自定义拦截器，对方法执行进行拦截和增强。

（3）方言支持：支持自定义方言，实现数据库特定功能。

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