并发编程知识体系精讲-优快云博客

📕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。

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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。

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一、并发编程知识体系

并发编程是计算机科学中一个深奥且复杂的领域，它涉及到多线程、多进程以及同步与通信等多个子领域。以下是对并发编程知识体系的详细解析，旨在提供专业且通俗易懂的描述，并深入探讨其技术实现细节。

线程基础

线程是并发编程中最基本的执行单元，它是操作系统能够进行运算调度的最小单位。以下是线程基础知识的技术实现细节：

线程生命周期：线程的生命周期管理涉及到操作系统内核的调度机制。线程从创建到销毁，会经历多个状态转换，如新建（New）状态表示线程创建但尚未启动，就绪（Runnable）状态表示线程等待CPU调度，运行（Running）状态表示线程正在执行，阻塞（Blocked）状态表示线程因等待某些资源而无法执行，等待（Waiting）状态表示线程等待某个条件成立，超时等待（Timed Waiting）状态表示线程等待某个条件成立但有限时，终止（Terminated）状态表示线程执行完毕。
线程优先级：线程优先级通常由操作系统提供，它决定了线程在CPU调度时的优先级。不同操作系统的实现细节可能有所不同，但核心目的是为了提高系统响应性和效率。
守护线程：守护线程是服务其他线程的线程，其生命周期依赖于主线程。在Java中，可以通过调用Thread.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方式，它通过维护一定数量的线程来执行任务，从而减少线程创建和销毁的开销。线程池的实现通常涉及到线程的创建、销毁、复用以及任务队列的管理等细节。

核心参数配置

线程池的核心参数配置是线程池管理的关键，以下是其技术实现细节：

核心线程数：核心线程数决定了线程池的最小线程数量，通常设置为CPU核心数的1到2倍。
最大线程数：最大线程数决定了线程池的最大线程数量，它通常与系统的硬件资源（如CPU核心数、内存大小）相关。
保持活跃时间：保持活跃时间是指线程在空闲状态下可以被终止的时间，它有助于避免资源浪费。
工作队列类型：工作队列用于存放等待执行的任务，其类型和容量会影响到线程池的性能。常见的工作队列类型包括LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue、SynchronousQueue等。

拒绝策略

当线程池中的线程数量达到最大值，且工作队列已满时，线程池会采用拒绝策略来处理新任务，以下是其技术实现细节：

AbortPolicy：抛出异常，这是一种较为激进的策略，可能会导致应用程序崩溃。
CallerRunsPolicy：由调用者线程处理，这会将新任务提交给调用者线程执行，从而避免任务丢失。
DiscardPolicy：不执行任务，也不抛出异常，这适用于任务本身不重要的场景。
DiscardOldestPolicy：丢弃最老的任务，这可能会丢弃一些重要的任务。

同步机制

同步机制用于确保线程在访问共享资源时不会相互干扰，以下是其技术实现细节：

悲观锁/乐观锁：悲观锁通常使用synchronized关键字或ReentrantLock实现，而乐观锁则使用CAS（Compare-And-Swap）操作。
读写锁：读写锁允许多个线程同时读取数据，但只允许一个线程写入数据，其实现通常基于分段锁或共享锁/独占锁的机制。
条件变量：条件变量允许线程在某些条件不满足时等待，直到条件满足时被唤醒，其实现通常依赖于监视器锁。

并发集合

并发集合是为了解决多线程环境下集合操作的线程安全问题而设计的，以下是其技术实现细节：

ConcurrentHashMap：ConcurrentHashMap使用分段锁（Segment Locking）机制，将数据分为多个段，每个段有自己的锁，从而提高并发性能。
CopyOnWrite容器：CopyOnWrite容器在写入操作时，先复制原容器，然后在副本上进行修改，其实现依赖于数组的复制操作。
BlockingQueue：BlockingQueue是线程安全的队列，它支持生产者和消费者模型的并发访问，其实现通常基于锁和条件变量。

并发工具类

并发工具类提供了一系列用于并发编程的工具，以下是其技术实现细节：

Phaser：Phaser是一种灵活的线程同步工具，它允许线程在执行过程中进行多次同步。
Exchanger：Exchanger允许两个线程在某个点交换数据，其实现依赖于锁和条件变量。
FutureTask：FutureTask代表异步计算的结果，它允许调用者获取计算结果或取消计算。

非阻塞算法

非阻塞算法用于减少线程间的竞争，提高程序性能，以下是其技术实现细节：

CAS原理：CAS操作是一种无锁操作，它通过比较内存中的一个值和一个预期的值，如果相等则将内存中的值替换为新的值。
Atomic类：Atomic类提供了一系列原子操作，如AtomicInteger、AtomicLong等，它们基于volatile关键字和CAS操作实现。
无锁队列：无锁队列使用CAS操作和循环等待（Loop-Backoff）机制来保证线程安全，从而避免锁的开销。

并发框架

并发框架提供了更高层次的并发编程抽象，以下是其技术实现细节：

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，多个Worker线程负责处理读写操作，其实现依赖于事件循环和线程池。
Akka Actor模型：Akka使用Actor模型，每个Actor都是一个独立的线程，可以并发地执行，其实现依赖于Actor系统框架。
Disruptor环形缓冲区：Disruptor使用环形缓冲区来减少线程间的竞争，其实现依赖于内存屏障和循环等待机制。

二、MyBatis知识体系

MyBatis是一个优秀的持久层框架，它通过将SQL映射到Java对象，简化了数据库操作。以下是对MyBatis知识体系的详细解析，并深入探讨其技术实现细节。

SQL映射

SQL映射是MyBatis的核心，它将Java对象的属性与SQL语句中的列进行映射，以下是其技术实现细节：

注解映射：MyBatis使用注解来定义SQL映射关系，如@Select、@Insert、@Update、@Delete等。
结果集映射：MyBatis使用结果集映射将SQL查询结果映射到Java对象，其实现依赖于反射和动态代理。
关联查询：MyBatis支持多表关联查询，其实现依赖于SQL语句和结果集映射。
动态SQL：MyBatis支持动态SQL，其实现依赖于<if>、<choose>、<when>、<otherwise>等标签和OGNL表达式。

OGNL表达式

OGNL表达式用于在MyBatis中动态获取对象的属性值，以下是其技术实现细节：

分支语句：OGNL支持分支语句，如<if>、<choose>、<when>、<otherwise>等，它们可以根据条件动态执行不同的SQL语句。
批量操作：OGNL支持批量操作，如批量插入、更新和删除，其实现依赖于SQL语句和数据库操作。

缓存机制

MyBatis提供了缓存机制来提高查询效率，以下是其技术实现细节：

一级缓存：一级缓存是本地缓存，只对当前SqlSession有效，其实现依赖于HashMap。
二级缓存：二级缓存是全局缓存，对所有的SqlSession有效，其实现依赖于HashMap和序列化。
自定义缓存：自定义缓存允许用户自定义缓存实现，其实现依赖于缓存接口和缓存提供者。

代理模式

MyBatis使用代理模式来封装SQL操作，以下是其技术实现细节：

MapperProxy：MyBatis的代理实现，它通过动态代理生成Mapper接口的实现。
插件：MyBatis插件允许用户扩展MyBatis功能，其实现依赖于代理和拦截器。

执行流程

MyBatis的执行流程包括以下步骤：

动态代理执行流程：通过动态代理生成Mapper接口的实现。
SqlSession生命周期：SqlSession的创建、使用和销毁。
执行器类型：执行器负责执行SQL语句，其实现依赖于数据库连接池和SQL语句执行细节。

扩展机制

MyBatis提供了扩展机制来定制化框架行为，以下是其技术实现细节：

类型处理器：类型处理器处理Java类型和数据库类型之间的转换，其实现依赖于反射和类型转换规则。
拦截器链：拦截器链可以拦截SQL执行过程中的操作，其实现依赖于拦截器和执行器。
方言支持：MyBatis支持不同的数据库方言，其实现依赖于SQL语句和数据库特性。

通过以上对并发编程和MyBatis知识体系的详细解析，我们可以看到这两个领域之间存在着紧密的联系。并发编程为MyBatis提供了执行环境，而MyBatis则利用并发编程技术来提高数据库操作的效率。这种关联性使得我们能够在理解和应用这两个领域时，举一反三，从而更深入地掌握并发编程和MyBatis技术。

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Java程序员廖志伟

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