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

并发编程的基础是理解线程。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，线程是通过Thread类来实现的。

线程生命周期

线程的整个生命周期可以分为以下几个状态：

• 新建状态：通过new Thread()或new Thread(Runnable)创建后，尚未启动的线程处于新建状态。此时线程对象已经创建，但还没有开始执行任何任务。
• 就绪状态：线程创建了，调用了start()方法，线程将进入就绪状态，等待被调度执行。线程就绪状态意味着它已经准备好执行，但可能由于系统资源限制或其他线程的运行而无法立即执行。
• 运行状态：线程被调度进入CPU执行，处于运行状态。在多核处理器上，一个线程可能同时在多个核心上执行。
• 阻塞状态：线程因为某些原因（如等待资源）无法继续执行，进入阻塞状态。线程在等待锁、等待I/O操作完成等情况时，都会进入阻塞状态。
• 等待状态：线程在等待某个条件成立时，会进入等待状态。线程需要其他线程显式地调用notify()或notifyAll()方法才能从等待状态唤醒。
• 终止状态：线程执行完毕或者调用stop()方法（不推荐使用）后，进入终止状态。终止状态的线程不再占用任何系统资源。

线程优先级

Java中，每个线程都有一个优先级，优先级高的线程可以获得更多的CPU时间。线程优先级分为1到10共10个等级，默认的优先级是5。线程优先级是建议性的，实际调度由操作系统决定。

守护线程

守护线程是一种特殊的线程，它不是程序的主要执行部分，而是在后台运行，为其他线程提供服务。当所有的非守护线程结束时，程序将退出，即使守护线程仍在运行。守护线程通常用于执行一些清理工作或资源回收等任务。

线程池

线程池是一种管理线程的方式，它维护一组线程，这些线程可以重复使用。线程池的核心参数配置包括：

• 核心线程数：线程池维护的基本线程数，即使没有任务执行，这些线程也会一直存活。
• 最大线程数：线程池允许的最大线程数，当任务数量超过核心线程数时，会创建新线程来处理任务。
• 队列类型：工作队列的类型，如LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue等。工作队列用于存放等待执行的任务。
• 拒绝策略：当线程池达到最大线程数，且工作队列已满时，如何处理新任务。常见的拒绝策略包括抛出异常、丢弃任务、调用拒绝处理方法等。

同步机制

同步机制用于控制对共享资源的访问，确保线程安全。常见的同步机制包括：

• 悲观锁：假设线程会冲突，因此锁定资源直到操作完成。常用的实现方式有synchronized关键字、ReentrantLock等。
• 乐观锁：假设线程不会冲突，使用版本号或其他机制检测冲突。常用的实现方式有java.util.concurrent.atomic包中的原子类、乐观锁数据库等。
• 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。常用的实现方式有ReentrantReadWriteLock等。
• 条件变量：线程在等待某个条件成立时，可以挂起自己，等待条件满足后继续执行。常用的实现方式有java.util.concurrent.locks.Condition接口。

并发集合

Java提供了许多并发集合类，如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等，它们通过不同的机制确保线程安全。

ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap是基于分段锁（Segment Locking）实现的线程安全的HashMap。它将数据分为多个段，每个段有自己的锁，从而允许多个线程并发访问不同的段。

CopyOnWriteArrayList

CopyOnWriteArrayList在迭代期间不会抛出ConcurrentModificationException异常。它适用于读操作远多于写操作的场景。每次修改操作都会创建一个新的数组，并将元素复制到新的数组中。

并发工具类

• Phaser：一种可以动态增加参与者数量的同步工具。Phaser类似于CyclicBarrier，但它允许线程在某个阶段等待，然后继续执行。
• Exchanger：两个线程可以在此处交换数据。Exchanger通常用于生产者-消费者模式。
• FutureTask：代表异步计算的结果。FutureTask可以用来获取异步计算的结果，并检查其状态。

非阻塞算法

非阻塞算法通过使用原子操作（如CAS）和并发工具类来实现，它们不需要锁，从而提高并发性能。

CAS原理

CAS（Compare-And-Swap）是一种非阻塞算法，它比较内存中的值与预期值，如果相同，则将内存中的值更新为新值。CAS操作包括三个操作数：内存位置（V）、预期原值（A）和新值（B）。如果内存位置的值与预期原值相等，则将内存位置的值更新为新值。

Atomic类

java.util.concurrent.atomic包提供了各种原子类，如AtomicInteger、AtomicLong等，用于实现无锁编程。这些原子类提供了原子操作，如增加、减少、比较和交换等。

无锁队列

无锁队列是一种不依赖于锁的并发数据结构，它通过原子操作保证线程安全。无锁队列适用于高并发场景，可以提高系统性能。

并发框架

• Netty：一个基于NIO的异步事件驱动的网络应用框架。Netty提供了高性能、可扩展的网络通信解决方案。
• Akka：一个用于构建高并发、高容错分布式应用的框架，其核心是Actor模型。Akka使用无状态、无锁的Actor模型来提高并发性能和容错性。
• Disruptor：一个高性能的并发队列，它使用环形缓冲区来存储数据。Disruptor通过减少锁的使用和减少线程切换来提高并发性能。

二、MyBatis知识体系

SQL映射

MyBatis使用XML或注解来定义SQL映射，将Java对象与数据库表进行映射。

注解映射

MyBatis提供了多种注解来定义SQL映射，如@Select、@Insert、@Update、@Delete等。注解映射可以简化SQL映射的定义，提高代码的可读性和可维护性。

结果集映射

MyBatis可以将数据库查询结果映射到Java对象中，包括复杂类型映射。结果集映射可以通过XML或注解来实现。

关联查询

MyBatis支持多表关联查询，可以使用@One、@Many等注解来定义关联关系。关联查询可以简化数据库操作，提高代码的可读性和可维护性。

动态SQL

MyBatis支持动态SQL，可以根据条件动态生成SQL语句。动态SQL可以通过<if>、<choose>、<foreach>等标签来实现。

OGNL表达式

OGNL（Object-Graph Navigation Language）是一种表达式语言，用于在MyBatis中访问对象的属性。OGNL表达式可以方便地访问对象的属性、方法、集合等。

分支语句

MyBatis支持条件分支语句，可以根据条件执行不同的SQL片段。分支语句可以通过<if>、<choose>等标签来实现。

批量操作

MyBatis支持批量操作，可以提高数据库操作的性能。批量操作可以通过<foreach>标签来实现。

缓存机制

MyBatis提供了缓存机制，包括一级缓存和二级缓存。

一级缓存

一级缓存是SqlSession级别的缓存，用于存储SqlSession中查询到的数据。一级缓存可以提高查询性能，减少数据库访问次数。

二级缓存

二级缓存是全局缓存，可以在多个SqlSession之间共享。二级缓存可以提高查询性能，减少数据库访问次数，并支持数据持久化。

自定义缓存

MyBatis允许自定义缓存，通过实现Cache接口来实现。自定义缓存可以满足特定的缓存需求，提高缓存性能。

代理模式

MyBatis使用代理模式来创建MapperProxy，代理Mapper接口的方法。代理模式可以简化Mapper接口的使用，提高代码的可读性和可维护性。

插件拦截

MyBatis允许使用插件来拦截执行过程，如查询、更新等。插件可以用于扩展MyBatis的功能，提高性能等。

动态代理执行流程

MyBatis使用动态代理技术来实现Mapper接口的方法。动态代理可以创建一个代理对象，代理对象在调用方法时会拦截到相应的操作，从而实现功能扩展。

SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的核心对象，它负责执行数据库操作。SqlSession的生命周期是短暂的，应该及时关闭。关闭SqlSession可以释放数据库连接等资源。

执行器类型

MyBatis提供了多种执行器类型，如SimpleExecutor、ReuseExecutor等。不同的执行器类型具有不同的性能特点，可以根据实际需求选择合适的执行器类型。

延迟加载

MyBatis支持延迟加载，即在需要时才加载关联对象。延迟加载可以提高查询性能，减少数据库访问次数。

扩展机制

MyBatis提供了多种扩展机制，如类型处理器、拦截器链、方言支持等。扩展机制可以满足特定的需求，提高MyBatis的性能和可定制性。

通过以上知识点的串联，我们可以看到并发编程和MyBatis在实际应用中的紧密联系。并发编程提供了多线程处理的能力，而MyBatis则提供了高效的数据库访问和操作。在实际开发中，我们需要根据具体场景选择合适的并发策略和MyBatis配置，以达到最佳的性能和可维护性。

📥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~