并发编程核心知识-优快云博客

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📕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

线程基础

线程的独立控制特性源于操作系统的调度机制，Java中的线程通过Thread类来创建和管理。每个线程都有自己的程序计数器、栈、局部变量表和操作系统资源。线程的资源共享特性使得多个线程可以访问同一进程的内存空间，但需注意避免竞态条件，即当多个线程同时访问和修改同一数据时可能引发的问题。

线程生命周期

线程的生命周期管理是并发编程的关键，Java提供了Thread类中的各种方法来控制线程状态。线程从新建状态进入就绪状态，需要CPU时间片才能进入运行状态。在运行过程中，线程可能会因为等待资源而进入阻塞或等待状态。超时等待状态则允许线程在等待一定时间后自动唤醒，避免无限期等待。

线程优先级

线程优先级在Java中通过Thread类中的getPriority()和setPriority()方法进行设置。线程优先级是一个相对值，优先级高的线程在调度时更有可能获得CPU时间。但线程的优先级不能保证其在所有情况下都能获得优先执行。

守护线程

守护线程在Java中通过设置线程的isDaemon()方法为true来创建。守护线程通常用于后台任务，如垃圾回收器。守护线程的终止不会影响主线程的执行，但主线程的终止将导致所有守护线程的终止。

线程池

线程池通过Executor框架实现，包括ThreadPoolExecutor类。线程池的核心线程数决定了线程池在空闲时保留的线程数量，最大线程数则限制了线程池可以创建的最大线程数。线程空闲时间用于决定线程在空闲时多久后会被回收。

拒绝策略

拒绝策略是线程池在任务无法被处理时采取的措施。CallerRunsPolicy策略将任务回退给调用者线程执行，AbortPolicy策略抛出异常，DiscardPolicy策略丢弃任务不抛出异常，DiscardOldestPolicy策略丢弃队列中最老的任务。

工作队列类型

工作队列是线程池中存放任务的队列，LinkedBlockingQueue是无界队列，ArrayBlockingQueue是有限队列，SynchronousQueue是同步队列，用于线程间的数据交换。

同步机制

synchronized关键字是Java中最基本的同步机制，用于保证同一时刻只有一个线程可以访问同步代码块或同步方法。ReentrantLock提供了更灵活的锁操作，ReadWriteLock允许多个线程同时读取资源，但写操作是互斥的。

悲观锁/乐观锁

悲观锁在操作共享资源前先加锁，乐观锁则通过版本号或时间戳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。

读写锁

读写锁允许多个线程同时读取资源，但写操作是互斥的。这种锁机制适用于读多写少的场景，可以提高并发性能。

条件变量

条件变量允许线程在满足某些条件时等待，直到条件成立后再继续执行。在Java中，可以通过Object类的wait()、notify()和notifyAll()方法实现条件变量。

并发集合

ConcurrentHashMap通过分段锁实现线程安全，CopyOnWriteArrayList在写操作时复制整个底层数组，适用于读多写少的场景，ConcurrentLinkedQueue是线程安全的无界队列。

ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap通过分段锁将数据分为多个段，每个段有自己的锁，从而提高并发性能。在扩容时，ConcurrentHashMap会复制旧段到新的段中，以避免在扩容过程中影响线程安全。

CopyOnWrite容器

CopyOnWrite容器在写操作时复制整个底层数组，适用于读多写少的场景，如ConcurrentHashMap的keySet()和values()方法返回的集合。

BlockingQueue

BlockingQueue是线程安全的队列，支持生产者消费者模式。当队列为空时，消费者线程会阻塞，直到队列有元素；当队列为满时，生产者线程会阻塞，直到队列有空间。

并发工具类

Phaser允许线程在执行任务时进行协同操作，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

非阻塞算法通过原子操作和条件变量实现，避免了锁的使用，提高了并发性能。

CAS原理

CAS操作通过比较和交换操作来实现无锁编程，适用于实现并发控制。

Atomic类

Atomic类提供了一系列原子操作，如AtomicInteger、AtomicLong等，用于实现无锁编程。

无锁队列

无锁队列通过CAS操作实现线程安全，适用于高并发场景。

并发框架

Netty、Akka和Disruptor等并发框架提供了高性能的并发编程解决方案，适用于构建高性能、高并发的网络应用程序和分布式系统。

二、MyBatis知识体系

SQL映射

MyBatis通过XML或注解的方式将Java对象与数据库表进行映射，通过配置文件或注解定义实体类与数据库表的对应关系。

注解映射

MyBatis提供的注解如@Select、@Insert、@Update、@Delete等，可以简化SQL映射的配置。

结果集映射

MyBatis通过自动映射和手动映射将查询结果映射到Java对象中。自动映射根据列名和属性名进行映射，手动映射通过@Result注解进行映射。

关联查询

MyBatis通过@One和@Many注解实现关联查询，支持一对多、多对多关系。

动态SQL

MyBatis支持动态SQL，通过OGNL表达式、分支语句、批量操作等实现。

OGNL表达式

OGNL表达式是一种表达式语言，用于在MyBatis中进行动态SQL，支持访问对象属性、调用方法、执行条件判断等。

分支语句

MyBatis支持分支语句，用于实现条件查询，可以简化SQL的编写。

批量操作

MyBatis支持批量操作，可以提高数据库操作效率。

缓存机制

MyBatis提供了一级缓存和二级缓存机制，以及自定义缓存，可以减少数据库访问次数，提高系统性能。

代理模式

MyBatis使用代理模式实现Mapper接口的动态代理，简化了Mapper接口的使用。

MapperProxy

MapperProxy是MyBatis的动态代理类，负责生成Mapper接口的代理实例，调用MyBatis的执行器执行SQL。

插件拦截

MyBatis插件拦截器可以拦截SQL执行过程，实现自定义功能，如日志记录、性能监控等。

动态代理执行流程

MyBatis通过动态代理实现Mapper接口，执行流程包括代理类调用Mapper接口的方法、代理类调用MapperProxy的invoke方法、MapperProxy调用MyBatis的执行器执行SQL。

SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的核心对象，负责执行数据库操作。SqlSession生命周期包括创建、使用和关闭阶段。

执行器类型

MyBatis提供了SimpleExecutor、BatchExecutor、ReuseExecutor和CacheExecutor等执行器类型，适用于不同的数据库操作场景。

延迟加载

MyBatis支持延迟加载，在需要时才加载关联对象，可以提高系统性能。

扩展机制

MyBatis提供了一系列扩展机制，如自定义结果集处理器、插件拦截等，可以扩展MyBatis的功能。

类型处理器

MyBatis提供了一系列类型处理器，用于处理不同类型的数据，如日期、时间等。

拦截器链

MyBatis拦截器链用于拦截SQL执行过程，实现自定义功能，如日志记录、性能监控等。

方言支持

MyBatis支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle等，可以方便地与不同数据库进行交互。

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