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。

🌾阅读前，快速浏览目录和章节概览可帮助了解文章结构、内容和作者的重点。了解自己希望从中获得什么样的知识或经验是非常重要的。建议在阅读时做笔记、思考问题、自我提问，以加深理解和吸收知识。阅读结束后，反思和总结所学内容，并尝试应用到现实中，有助于深化理解和应用知识。与朋友或同事分享所读内容，讨论细节并获得反馈，也有助于加深对知识的理解和吸收。💡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

线程基础

在并发编程中，线程是程序执行的最小单元。理解线程的基础知识是构建高效并发程序的关键。线程的生命周期管理是并发编程的核心之一，以下将详细解析线程各个状态的技术实现细节。

线程生命周期：线程从创建到销毁会经历新建（New）、就绪（Runnable）、运行（Running）、阻塞（Blocked）、等待（Waiting）、超时等待（Timed Waiting）和终止（Terminated）七个状态。

• 新建（New）：线程被创建后处于此状态，此时线程还没有分配到CPU资源。
• 就绪（Runnable）：线程已经被创建，并且分配到了CPU资源，等待被调度执行。
• 运行（Running）：线程获得CPU资源，开始执行。
• 阻塞（Blocked）：线程由于等待某些条件成立而无法执行，如等待I/O操作完成。
• 等待（Waiting）：线程在等待某个特定条件成立，如等待锁的释放。
• 超时等待（Timed Waiting）：线程在等待某个特定条件成立，但有一个超时时间，如果条件在超时时间内没有成立，线程将自行进入就绪状态。
• 终止（Terminated）：线程执行完毕，生命周期结束。

线程优先级

线程优先级决定了线程在调度器中的优先级顺序。在Java中，线程优先级分为1到10，其中1是最低优先级，10是最高优先级。线程的优先级不是绝对的，调度器会根据实际情况动态调整。

线程优先级的技术实现依赖于操作系统的线程调度策略，Java虚拟机通过一个名为“调度器”的组件来管理线程的优先级和调度。

守护线程

守护线程是一种在后台运行的线程，它不会阻止程序终止。当所有的非守护线程结束时，程序将退出。

守护线程的技术实现依赖于设置线程的isDaemon()方法，将线程标记为守护线程。

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的开销。线程池的核心参数包括核心线程数、最大线程数、存活时间、队列类型和拒绝策略。

• 核心线程数：线程池中始终存在的线程数。
• 最大线程数：线程池能够创建的最大线程数。
• 存活时间：线程池中空闲线程的存活时间。
• 队列类型：线程池中用于存放等待执行的任务的队列类型，如LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue和SynchronousQueue。
• 拒绝策略：当线程池达到最大容量时，拒绝策略决定了如何处理新提交的任务。

线程池的技术实现依赖于线程池的具体实现类，如ThreadPoolExecutor。

同步机制

同步机制是确保多个线程安全访问共享资源的关键。Java提供了多种同步机制，包括悲观锁/乐观锁、读写锁、条件变量等。

• 悲观锁/乐观锁：悲观锁和乐观锁都是用于处理并发数据一致性的机制。悲观锁假设在操作资源时会与其他线程发生冲突，因此总是先加锁。乐观锁则假设冲突很少发生，只在检测到冲突时才加锁。
• 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。
• 条件变量：条件变量允许线程在某些条件成立时阻塞，在其他条件成立时唤醒。

这些同步机制的技术实现依赖于Java中的synchronized关键字、ReentrantLock类、Condition接口等。

并发集合

Java并发集合是为了解决多线程环境下的集合操作问题而设计的。常见的并发集合包括ConcurrentHashMap、CopyOnWrite容器等。

• ConcurrentHashMap：线程安全的HashMap实现，通过分段锁技术提高并发性能。
• CopyOnWrite容器：在写操作时复制底层数据结构，从而保证线程安全。

这些并发集合的技术实现依赖于Java的并发集合框架，如ConcurrentHashMap通过分段锁技术实现线程安全。

并发工具类

一些并发工具类可以帮助开发者更方便地处理并发问题，例如Phaser、Exchanger、FutureTask等。

• Phaser：一个可以用来协调多个线程执行顺序的工具，通过设置多个阶段来控制线程的执行顺序。
• Exchanger：允许两个线程交换数据。
• FutureTask：一个可以异步执行并返回结果的Future对象。

这些并发工具类的技术实现依赖于Java的并发包（java.util.concurrent），如Phaser基于共享计数器实现线程同步。

非阻塞算法

非阻塞算法在并发编程中用于减少锁的使用，提高性能。常见的非阻塞算法包括CAS原理、Atomic类、无锁队列等。

• CAS原理：Compare-And-Swap，比较并交换，用于实现无锁操作。
• Atomic类：提供原子操作的类，如AtomicInteger、AtomicLong等。
• 无锁队列：基于CAS操作实现的线程安全队列。

这些非阻塞算法的技术实现依赖于硬件指令和Java的原子类库。

并发框架

一些并发框架提供了更高级的并发编程抽象，例如Netty线程模型、Akka Actor模型、Disruptor环形缓冲区等。

• Netty线程模型：Netty使用主从多线程模型，一个Boss线程负责处理连接请求，多个Worker线程负责处理读写操作。
• 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，并通过发布/订阅模式进行线程间的通信。

这些并发框架的技术实现依赖于底层的网络通信、Actor模型和环形缓冲区等技术。

二、MyBatis知识体系

SQL映射

MyBatis是一个强大的持久层框架，它允许你将SQL语句映射到Java对象。

注解映射：MyBatis支持使用注解来定义SQL映射，如@Select、@Insert、@Update、@Delete等。

结果集映射：MyBatis可以将SQL查询结果映射到Java对象，如使用@Results注解。

关联查询：MyBatis支持复杂的关联查询，如使用@One和@Many注解。

动态SQL：MyBatis允许使用OGNL表达式或分支语句来构建动态SQL，如使用 、 等标签。

这些SQL映射的技术实现依赖于MyBatis的映射文件和动态SQL构建器。

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：基于SqlSession的缓存，同一个SqlSession中的查询结果会被缓存。
• 二级缓存：基于namespace的缓存，同一个namespace下的查询结果会被缓存。

这些缓存机制的技术实现依赖于MyBatis的缓存框架，如使用Caffeine或Ehcache作为缓存实现。

代理模式

MyBatis使用代理模式来处理SQL执行过程。

MapperProxy：MyBatis使用MapperProxy来代理Mapper接口，实现SQL执行。

这些代理模式的技术实现依赖于Java的动态代理机制。

插件拦截

MyBatis允许使用插件来拦截SQL执行过程。

这些插件拦截的技术实现依赖于MyBatis的插件机制，如使用Interceptor接口。

动态代理执行流程

MyBatis使用Cglib或JDK动态代理来创建Mapper接口的代理实例。

这些动态代理执行流程的技术实现依赖于Cglib或JDK动态代理技术。

SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的核心对象，它负责执行SQL语句和事务管理。

执行器类型：MyBatis提供了多种执行器类型，如SimpleExecutor和BatchExecutor。

这些执行器类型的技术实现依赖于MyBatis的执行器框架。

延迟加载

MyBatis支持延迟加载，即在需要时才加载关联对象。

这些延迟加载的技术实现依赖于MyBatis的延迟加载框架。

扩展机制

MyBatis提供了多种扩展机制，如类型处理器、拦截器链和方言支持。

类型处理器：MyBatis使用类型处理器来转换Java类型和数据库类型。

拦截器链：MyBatis使用拦截器链来拦截SQL执行过程。

方言支持：MyBatis支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle等。

这些扩展机制的技术实现依赖于MyBatis的扩展框架。

📥博主的人生感悟和目标

希望各位读者大大多多支持用心写文章的博主，现在时代变了，信息爆炸，酒香也怕巷子深，博主真的需要大家的帮助才能在这片海洋中继续发光发热，所以，赶紧动动你的小手，点波关注❤️，点波赞👍，点波收藏⭐，甚至点波评论✍️，都是对博主最好的支持和鼓励！

- 💂 博客主页： Java程序员廖志伟
- 👉 开源项目： Java程序员廖志伟
- 🌥 哔哩哔哩： Java程序员廖志伟
- 🎏 个人社区： Java程序员廖志伟
- 🔖 个人微信号： SeniorRD

📙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。这些书籍包括了基础篇、进阶篇、架构篇的📌《Java项目实战—深入理解大型互联网企业通用技术》📌，以及📚《解密程序员的思维密码--沟通、演讲、思考的实践》📚。具体出版计划会根据实际情况进行调整，希望各位读者朋友能够多多支持！

🔔如果您需要转载或者搬运这篇文章的话，非常欢迎您私信我哦~