并发编程核心技术

原创于 2025-08-06 12:10:50 发布 · 696 阅读

15 ·

CC 4.0 BY-SA版权

##############阁下如果是抄袭，爬取文章作恶或误导他人的开发者,请阅读中国现行法律的相关处罚条例再动手，转载之前最好先验证#############

文章标签：

#Concurrent Programming # Multithreading # Java Concurrency

Java场景面试宝典专栏收录该内容

1071 篇文章

订阅专栏

📕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。

优快云

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，它涉及到如何让多个任务同时执行，以提高程序的执行效率和响应速度。以下是对并发编程知识体系的详细解析，并补充技术实现细节。

线程基础线程是并发编程的基本单位，是程序执行的最小单元。线程具有以下特点：
- 独立性：线程可以独立执行，互不干扰。在Java中，线程的独立执行是通过虚拟机的线程调度器来实现的，调度器负责在多个线程之间分配CPU时间。
- 并行性：多个线程可以同时执行。并行性通常依赖于多核处理器的支持，线程调度器会尽量将线程分配到不同的处理器核心上执行。
- 共享性：线程共享进程的内存空间。共享内存空间使得线程之间可以相互通信，但也带来了同步和并发控制的问题。
线程生命周期线程从创建到销毁，经历了以下生命周期：
- 新建：通过Thread类或实现Runnable接口创建线程。在Java中，可以通过直接继承Thread类或实现Runnable接口来实现线程的创建。
- 就绪：线程创建后，进入就绪状态，等待CPU调度。线程就绪状态下的线程已经准备好执行，但还没有获得CPU时间片。
- 运行：线程获得CPU时间，开始执行。线程运行状态下的线程正在使用CPU执行任务。
- 阻塞：线程执行过程中，由于某些原因（如等待锁）无法继续执行。线程阻塞状态下的线程需要等待某个条件满足后才能继续执行。
- 终止：线程执行完毕或被强制终止。线程终止状态下的线程已经完成了执行任务，或者被其他线程或线程组终止。
线程优先级线程优先级决定了线程在CPU调度时的优先级。Java中，线程优先级分为以下等级：
- MAX_PRIORITY：最高优先级。在Java中，MAX_PRIORITY的值为10。
- MIN_PRIORITY：最低优先级。在Java中，MIN_PRIORITY的值为1。
- NORM_PRIORITY：默认优先级。在Java中，NORM_PRIORITY的值为5。
守护线程守护线程是一种特殊的线程，它为其他线程提供服务。当所有的非守护线程结束时，守护线程也会自动结束。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的机制，它可以提高程序的性能。线程池的主要特点如下：
- 核心线程数：线程池中始终保持活跃的线程数。核心线程数是线程池的最小线程数，它决定了线程池的基本并发能力。
- 最大线程数：线程池中允许的最大线程数。最大线程数是线程池能够同时处理的线程的最大数量。
- 队列：用于存放等待执行的线程任务。队列的类型和容量对线程池的性能有很大影响。
核心参数配置线程池的核心参数配置包括：
- 核心线程数：线程池中始终保持活跃的线程数。核心线程数通常设置为处理器核心数加一，以确保CPU的使用率。
- 最大线程数：线程池中允许的最大线程数。最大线程数通常是核心线程数的几倍，以应对突发的高并发请求。
- 队列类型：存放等待执行的线程任务。常用的队列类型有LinkedBlockingQueue和ArrayBlockingQueue，它们分别适用于不同的场景。
- 拒绝策略：当任务无法放入队列时，采取的处理策略。常见的拒绝策略有AbortPolicy、CallerRunsPolicy等。
工作队列类型线程池的工作队列有以下几种类型：
- 阻塞队列：当任务无法放入队列时，线程池会阻塞等待。阻塞队列适用于高并发场景，可以避免资源浪费。
- 非阻塞队列：当任务无法放入队列时，线程池会返回错误。非阻塞队列适用于对性能要求较高的场景，但可能导致资源浪费。
同步机制同步机制用于保证多个线程在执行过程中，对共享资源进行有序访问。同步机制主要有以下几种：
- 悲观锁：假设所有线程都会对共享资源进行修改，因此在访问共享资源时，需要加锁。悲观锁的实现方式有synchronized关键字、ReentrantLock等。
- 乐观锁：假设大多数线程都不会对共享资源进行修改，因此在访问共享资源时，不需要加锁。乐观锁的实现方式有CAS（Compare-And-Swap）算法等。
- 读写锁：允许多个线程同时读取共享资源，但只允许一个线程修改共享资源。读写锁的实现方式有ReentrantReadWriteLock等。
条件变量条件变量用于在线程之间进行通信，它允许线程在某些条件下等待，直到其他线程通知其继续执行。条件变量的实现方式有Object的wait()、notify()、notifyAll()方法等。
并发集合并发集合是为了提高并发程序的性能而设计的集合类，如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等。并发集合通过内部机制保证线程安全，例如使用分段锁、CAS算法等。
BlockingQueue BlockingQueue是一种线程安全的队列，它支持生产者和消费者模型，如ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue等。BlockingQueue通过内部锁和条件变量实现线程安全，支持线程间的阻塞和唤醒操作。
并发工具类并发工具类主要包括Phaser、Exchanger、FutureTask等，它们用于简化并发编程。这些工具类通常提供了一系列的线程间通信机制，例如Phaser用于协调多个线程的执行顺序，Exchanger用于线程间的数据交换，FutureTask用于异步执行任务。
非阻塞算法非阻塞算法是指在不使用锁的情况下，保证多个线程对共享资源进行有序访问。非阻塞算法通常依赖于CAS算法、原子变量等机制。
CAS原理 CAS（Compare-And-Swap）是一种无锁算法，它通过比较内存中的值和期望值，如果相同，则将期望值写入内存。CAS算法通常用于实现乐观锁。
Atomic类 Atomic类是Java提供的一组原子操作类，如AtomicInteger、AtomicLong等。这些类通过内部机制保证原子性，例如使用volatile关键字、LockSupport等。
无锁队列无锁队列是一种不使用锁的队列，它通过CAS算法保证线程安全。无锁队列通常用于高性能的场景，例如在高并发环境下处理大量任务。
并发框架并发框架是为了简化并发编程而设计的框架，如Netty、Akka、Disruptor等。这些框架提供了一系列的并发编程工具和组件，例如线程池、锁、原子变量等。

二、MyBatis知识体系

MyBatis是一款优秀的持久层框架，它支持定制化SQL、存储过程以及高级映射。以下是对MyBatis知识体系的详细解析，并补充技术实现细节。

SQL映射 SQL映射是指将Java对象与数据库表之间的映射关系。MyBatis通过XML或注解的方式定义SQL映射。在XML映射中，可以使用标签定义映射关系，而在注解映射中，可以使用@Results、@Result等注解来定义映射关系。
注解映射注解映射是MyBatis提供的一种轻量级映射方式，它通过在Java实体类上添加注解来定义映射关系。例如，可以使用@TableName、@Column等注解来定义表名和字段名。
结果集映射结果集映射是指将数据库查询结果映射到Java对象的过程。MyBatis提供了多种映射方式，如一对一、一对多、多对多等。一对一映射可以通过标签实现，一对多映射可以通过标签实现。
关联查询关联查询是指查询多个表之间的关联关系。MyBatis提供了多种关联查询方式，如嵌套查询、关联映射等。嵌套查询可以通过标签实现，关联映射可以通过@One、@Many等注解实现。
动态SQL 动态SQL是指根据条件动态生成SQL语句。MyBatis提供了动态SQL标签，如if、choose、when等。这些标签可以根据条件动态地包含或排除SQL片段。
OGNL表达式 OGNL（Object-Graph Navigation Language）是一种表达式语言，它用于在MyBatis中动态获取Java对象的属性值。OGNL表达式可以用于动态生成SQL语句，例如动态指定查询条件。
分支语句分支语句用于在动态SQL中实现条件判断。分支语句可以根据条件动态地执行不同的SQL片段。
批量操作批量操作是指同时执行多个数据库操作。MyBatis提供了批量操作的机制，如批量插入、批量更新等。批量操作可以通过标签实现。
缓存机制 MyBatis提供了两种缓存机制：一级缓存和二级缓存。一级缓存是指SqlSession级别的缓存，它存储了当前SqlSession中执行的查询结果。二级缓存是指全局缓存，它存储了所有SqlSession中执行的查询结果。
一级缓存一级缓存是指SqlSession级别的缓存，它存储了当前SqlSession中执行的查询结果。一级缓存的作用是减少数据库访问次数，提高查询效率。
二级缓存二级缓存是指全局缓存，它存储了所有SqlSession中执行的查询结果。二级缓存的作用是提高整个应用程序的查询效率，减少数据库访问次数。
自定义缓存自定义缓存是指通过实现Cache接口，自定义缓存策略。自定义缓存可以用于实现更复杂的缓存策略，例如基于时间、大小等条件进行缓存数据的淘汰。
代理模式代理模式是指通过代理类来控制对目标对象的访问，MyBatis中，Mapper接口就是通过代理模式实现的。代理模式可以用于实现延迟加载、缓存等机制。
MapperProxy MapperProxy是MyBatis中用于实现Mapper接口代理的类。MapperProxy通过动态代理技术，实现Mapper接口的代理，从而实现方法拦截和动态SQL的生成。
插件拦截插件拦截是指通过实现Interceptor接口，拦截MyBatis的执行流程。插件拦截可以用于实现日志记录、性能监控等功能。
动态代理执行流程动态代理执行流程是指MyBatis通过动态代理技术，实现Mapper接口的代理。动态代理技术利用Java的反射机制，在运行时创建代理对象，并拦截目标对象的方法调用。
SqlSession生命周期 SqlSession是MyBatis的核心对象，它负责执行数据库操作。SqlSession的生命周期包括创建、使用和关闭。SqlSession在创建时建立数据库连接，在使用时执行数据库操作，在关闭时关闭数据库连接。
执行器类型执行器类型是指MyBatis中负责执行数据库操作的类，如SimpleExecutor、ReuseExecutor等。不同的执行器类型适用于不同的场景，例如SimpleExecutor适用于简单的查询操作，ReuseExecutor适用于需要频繁提交事务的场景。
延迟加载延迟加载是指将关联查询的数据延迟加载，以提高程序性能。延迟加载可以通过@Lazy注解实现，它可以将关联查询的结果延迟到真正需要时才加载。
扩展机制扩展机制是指MyBatis提供的自定义扩展点，如类型处理器、拦截器链、方言支持等。通过实现相应的接口，可以扩展MyBatis的功能，使其适应更复杂的场景。

优快云

博主分享

📥博主的人生感悟和目标

Java程序员廖志伟

📙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。

《Java项目实战—深入理解大型互联网企业通用技术》基础篇的购书链接：https://item.jd.com/14152451.html
《Java项目实战—深入理解大型互联网企业通用技术》基础篇繁体字的购书链接：http://product.dangdang.com/11821397208.html
《Java项目实战—深入理解大型互联网企业通用技术》进阶篇的购书链接：https://item.jd.com/14616418.html
《Java项目实战—深入理解大型互联网企业通用技术》架构篇待上架
《解密程序员的思维密码--沟通、演讲、思考的实践》购书链接：https://item.jd.com/15096040.html

面试备战资料

八股文备战

场景	描述	链接
时间充裕（25万字）	Java知识点大全（高频面试题）	Java知识点大全
时间紧急（15万字）	Java高级开发高频面试题	Java高级开发高频面试题

理论知识专题（图文并茂，字数过万）

技术栈	链接
RocketMQ	RocketMQ详解
Kafka	Kafka详解
RabbitMQ	RabbitMQ详解
MongoDB	MongoDB详解
ElasticSearch	ElasticSearch详解
Zookeeper	Zookeeper详解
Redis	Redis详解
MySQL	MySQL详解
JVM	JVM详解

集群部署（图文并茂，字数过万）

技术栈	部署架构	链接
MySQL	使用Docker-Compose部署MySQL一主二从半同步复制高可用MHA集群	Docker-Compose部署教程
Redis	三主三从集群（三种方式部署/18个节点的Redis Cluster模式）	三种部署方式教程
RocketMQ	DLedger高可用集群（9节点）	部署指南
Nacos+Nginx	集群+负载均衡（9节点）	Docker部署方案
Kubernetes	容器编排安装	最全安装教程