并发编程核心解析-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/MoneyHacksPro/article/details/149567056

📕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

并发编程是计算机科学中的一个核心领域，它涉及到操作系统、计算机架构以及编程语言等多个层面的知识。以下是对并发编程知识体系的详细解析，我们将深入探讨每个技术点的实现细节。

线程基础线程是并发编程的基本单位，它允许操作系统能够在同一时间执行多个任务。线程的生命周期管理是线程基础的重要组成部分，它包括以下几个状态：
- 创建状态：线程被创建后，处于创建状态，此时线程还没有分配到资源。
- 就绪状态：线程创建完成后，等待被调度执行的状态。
- 运行状态：线程正在CPU上执行的状态。
- 阻塞状态：线程由于某些原因（如等待资源、等待事件等）无法继续执行的状态。
- 等待状态：线程主动等待某个条件成立的状态。
- 超时状态：线程等待时间超过设定阈值后进入的状态。
- 终止状态：线程执行完毕或者被强制终止的状态。

线程优先级是操作系统用来调度线程的依据，它决定了线程在多线程环境中的执行顺序。线程优先级通常由操作系统提供，不同的操作系统有不同的优先级设置方式。

守护线程是一种特殊的线程，它不会阻止程序终止。在Java中，通过调用setDaemon(true)方法可以将一个线程设置为守护线程。守护线程通常用于执行后台任务，如垃圾回收等。

线程池是管理一组线程的机制，它可以提高程序的性能。线程池的核心参数配置包括核心线程数、最大线程数、队列类型和拒绝策略。核心线程数决定了线程池在运行时保持的线程数，最大线程数决定了线程池能创建的最大线程数，队列类型决定了工作队列存储等待执行的任务的类型，拒绝策略决定了当任务数量超过最大线程数时如何处理新任务。

核心参数配置线程池的核心参数配置对线程池的性能至关重要。以下是每个参数的技术实现细节：
- 核心线程数：核心线程数通常设置为CPU核心数加1，以便在CPU空闲时执行任务。
- 最大线程数：最大线程数应该根据任务类型和系统资源进行设置，例如，对于I/O密集型任务，最大线程数可以设置得较高；对于CPU密集型任务，最大线程数应该与CPU核心数相匹配。
- 队列类型：常用的队列类型包括LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue和SynchronousQueue。LinkedBlockingQueue是无界队列，ArrayBlockingQueue是有界队列，SynchronousQueue是阻塞队列。
- 拒绝策略：常用的拒绝策略包括AbortPolicy、CallerRunsPolicy和DiscardPolicy。AbortPolicy策略会抛出RejectedExecutionException异常；CallerRunsPolicy策略会让调用者自己执行任务；DiscardPolicy策略会直接丢弃任务。
同步机制同步机制用于解决多线程并发访问共享资源时出现的问题。以下是几种常见的同步机制及其实现细节：
- 悲观锁/乐观锁：悲观锁通过加锁来保证数据的一致性，而乐观锁则通过版本号或时间戳来检测冲突。在Java中，可以使用synchronized关键字实现悲观锁，使用ReentrantLock实现乐观锁。
- 读写锁：读写锁允许多个线程同时读取共享资源，但只允许一个线程写入共享资源。在Java中，可以使用ReentrantReadWriteLock实现读写锁。
- 条件变量：条件变量允许线程在满足特定条件时阻塞，并在条件满足时唤醒其他线程。在Java中，可以使用Condition接口实现条件变量。
并发集合并发集合是专门为并发环境设计的集合类，它们提供了线程安全的操作。以下是几种常见的并发集合及其实现细节：
- ConcurrentHashMap：ConcurrentHashMap基于分段锁技术实现，它将数据分为多个段，每个段有自己的锁，从而提高了并发性能。
- CopyOnWrite容器：CopyOnWrite容器在修改操作时复制整个容器，适用于读多写少的场景。在Java中，可以使用CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet实现CopyOnWrite容器。
- BlockingQueue：BlockingQueue是线程安全的队列，支持生产者-消费者模式。在Java中，可以使用LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue和PriorityBlockingQueue等实现BlockingQueue。
并发工具类并发工具类提供了多种辅助功能，以下是一些常见的并发工具类及其实现细节：
- Phaser：Phaser用于协调多个线程的执行，类似于CyclicBarrier。在Java中，可以使用java.util.concurrent.Phaser实现Phaser。
- Exchanger：Exchanger用于在线程间交换数据。在Java中，可以使用java.util.concurrent.Exchanger实现Exchanger。
- FutureTask：FutureTask用于异步执行任务，并获取执行结果。在Java中，可以使用java.util.concurrent.FutureTask实现FutureTask。
非阻塞算法非阻塞算法是一种在多线程环境下，不使用锁和同步机制来保证数据一致性的算法。以下是几种常见的非阻塞算法及其实现细节：
- CAS原理：CAS（Compare-And-Swap）是一种无锁算法，它通过原子操作比较并交换内存中的值来实现数据的一致性。
- Atomic类：Java提供了java.util.concurrent.atomic包，其中包含了多种原子操作类，如AtomicInteger、AtomicLong等。
- 无锁队列：无锁队列是线程安全的队列，不使用锁和同步机制。在Java中，可以使用java.util.concurrent.atomic.AtomicReferenceArray实现无锁队列。
并发框架并发框架提供了一套完整的并发编程解决方案，以下是一些常见的并发框架及其实现细节：
- Netty线程模型：Netty采用主从多线程模型，主线程负责接收客户端连接，从线程负责处理客户端请求。
- Akka Actor模型：Akka是一个基于Actor模型的并发框架，它将并发编程抽象为消息传递，从而简化了并发编程的复杂性。
- Disruptor环形缓冲区：Disruptor是一个高性能的并发队列，它使用环形缓冲区和无锁算法实现高并发性能。

二、MyBatis知识体系

MyBatis是一个优秀的持久层框架，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，我们将深入探讨每个技术点的实现细节。

SQL映射 SQL映射是将Java对象与数据库表之间的映射关系，以下是一些常见的SQL映射技术及其实现细节：
- 注解映射：MyBatis支持使用注解来定义SQL映射关系，例如@Select、@Insert、@Update和@Delete等注解。
- 结果集映射：MyBatis使用结果集映射将查询结果映射到Java对象，包括单列映射、多列映射和复杂类型映射。
- 关联查询：MyBatis支持处理多表之间的关联关系，例如一对一、一对多和多对多关联。
- 动态SQL：MyBatis支持根据条件动态构建SQL语句，例如使用<if>、<choose>、<when>和<otherwise>等标签。
OGNL表达式 OGNL表达式是一种表达式语言，用于访问和操作对象图。在MyBatis中，OGNL表达式用于动态SQL和映射结果集，以下是一些常见的OGNL表达式及其实现细节：
- 属性访问：使用.符号访问对象的属性，例如user.name。
- 方法调用：使用()符号调用对象的方法，例如user.getName()。
- 集合操作：OGNL支持集合操作，例如使用?符号获取集合的长度，使用[]符号访问集合的元素。
分支语句分支语句用于处理多条件查询，以下是一些常见的分支语句及其实现细节：
- if语句：根据条件执行特定的SQL片段。
- choose语句：类似于if-else语句，但提供了更灵活的条件判断方式。
- when语句：类似于if语句，但通常与choose语句一起使用。
- otherwise语句：当所有条件都不满足时执行。
批量操作批量操作可以提高数据库操作的效率，以下是一些常见的批量操作及其实现细节：
- 插入操作：MyBatis支持批量插入操作，可以通过<foreach>标签实现。
- 更新操作：MyBatis支持批量更新操作，可以通过<foreach>标签实现。
- 删除操作：MyBatis支持批量删除操作，可以通过<foreach>标签实现。
缓存机制 MyBatis提供一级缓存和二级缓存机制，用于提高查询性能。以下是一些常见的缓存机制及其实现细节：
- 一级缓存：MyBatis的一级缓存是本地缓存，每个SqlSession独立。它通过HashMap存储数据，并使用序列化机制保证数据的持久化。
- 二级缓存：MyBatis的二级缓存是全局缓存，多个SqlSession共享。它通过org.apache.ibatis.cache.Cache接口实现，支持自定义缓存实现。
- 自定义缓存：MyBatis支持自定义缓存实现，例如使用Redis、Memcached等缓存技术。
代理模式 MyBatis使用代理模式实现Mapper接口的动态代理，以下是一些代理模式的相关概念及其实现细节：
- 代理模式：代理模式是一种设计模式，它允许在运行时创建一个代理对象来控制对目标对象的访问。
- 动态代理：动态代理是一种代理模式，它可以在运行时创建代理对象。在Java中，可以使用java.lang.reflect.Proxy类实现动态代理。
MapperProxy插件拦截 MapperProxy是MyBatis的动态代理实现，它用于拦截Mapper接口的方法调用。以下是一些MapperProxy的相关概念及其实现细节：
- MapperProxy：MapperProxy是MyBatis的动态代理实现，它通过代理模式拦截Mapper接口的方法调用。
- 插件拦截：MyBatis支持插件拦截，插件可以在方法调用前后执行特定的逻辑。在MyBatis中，可以使用org.apache.ibatis.plugin.Interceptor接口实现插件。
动态代理执行流程动态代理执行流程包括以下几个步骤：
- 创建代理对象：通过java.lang.reflect.Proxy.newProxyInstance方法创建代理对象。
- 拦截方法调用：代理对象拦截目标对象的方法调用。
- 执行目标方法：代理对象执行目标对象的方法。
- 返回结果：代理对象返回执行结果。
SqlSession生命周期 SqlSession是MyBatis的核心对象，用于执行数据库操作。以下是SqlSession的生命周期及其实现细节：
- 创建：通过SqlSessionFactory.openSession()方法创建SqlSession。
- 使用：执行数据库操作，如查询、插入、更新和删除等。
- 关闭：关闭SqlSession，释放数据库连接和其他资源。
执行器类型 MyBatis提供多种执行器类型，以下是一些常见的执行器类型及其实现细节：

简单执行器：简单执行器执行SQL语句，但不支持批量操作和缓存。
批量执行器：批量执行器支持批量操作和缓存。
缓存执行器：缓存执行器支持缓存，但不支持批量操作。

延迟加载延迟加载是一种优化技术，用于按需加载关联数据。以下是延迟加载的实现细节：

关联关系：在MyBatis中，可以通过配置<association>或<collection>标签来定义关联关系。
懒加载：通过设置lazy属性为true，可以实现懒加载。

扩展机制 MyBatis提供扩展机制，以下是一些常见的扩展机制及其实现细节：

类型处理器：类型处理器用于将数据库中的数据类型转换为Java对象类型。
拦截器链：拦截器链用于在方法调用前后执行特定的逻辑。
方言支持：方言支持用于处理不同数据库的特定语法和特性。

总结

并发编程和MyBatis是现代软件开发中不可或缺的知识体系。通过深入理解并发编程和MyBatis的知识体系，我们可以设计出高效、稳定、可扩展的软件系统。在实际应用中，我们可以将并发编程和MyBatis的知识点进行串联，实现高效、稳定、可扩展的软件系统。

优快云

📥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！