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）、《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。

📘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。

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

线程基础

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，线程分为用户线程和守护线程。

（1）线程生命周期：线程从创建（Thread实例化）、就绪（线程可被调度执行）、运行（线程正在执行）、阻塞（线程因等待某些资源或事件而暂停执行）、等待（线程等待某个条件成立而挂起）、超时（线程等待超时后进入阻塞状态）、终止（线程执行完毕或被强制终止）等状态进行转换。线程状态之间的转换是由线程调度器根据线程优先级、线程间的同步关系以及线程等待的资源等因素决定的。

（2）线程优先级：线程优先级决定了线程在多线程环境中的执行顺序，Java中线程优先级分为1-10级，默认优先级为5。线程优先级是一个相对值，线程调度器会根据线程优先级和线程的运行状态动态调整线程的执行顺序。

（3）守护线程：守护线程是服务线程，当所有非守护线程结束时，守护线程也会随之结束。守护线程通常用于执行一些不需要用户交互的辅助性任务，如垃圾回收器。

（4）线程池：线程池是管理一组线程的集合，可以提高程序性能，减少系统开销。线程池通过复用线程来减少线程创建和销毁的开销，同时可以限制并发线程的数量，避免系统资源过度消耗。

核心参数配置

（1）拒绝策略：当线程池达到最大线程数时，如何处理新提交的任务。常见的拒绝策略包括：CallerRunsPolicy（调用者运行策略）、AbortPolicy（抛出异常策略）、DiscardPolicy（丢弃策略）和DiscardOldestPolicy（丢弃最旧策略）。

（2）工作队列类型：线程池的工作队列用于存放等待执行的任务，常见的队列有：LinkedBlockingQueue（链表阻塞队列）、ArrayBlockingQueue（数组阻塞队列）、SynchronousQueue（同步队列）等。不同类型的工作队列具有不同的性能特点，选择合适的工作队列类型对线程池的性能至关重要。

（3）同步机制：线程同步机制包括悲观锁、乐观锁、读写锁、条件变量等。悲观锁假设并发访问会导致数据不一致，因此在操作数据前先加锁，确保数据在操作过程中不会被其他线程修改。乐观锁假设并发访问不会导致数据不一致，因此在操作数据前不加锁，通过版本号或时间戳判断数据是否被修改。

悲观锁/乐观锁

（1）悲观锁：在操作数据前先加锁，确保数据在操作过程中不会被其他线程修改。常见的悲观锁实现方式包括synchronized关键字、ReentrantLock等。

（2）乐观锁：在操作数据前不加锁，通过版本号或时间戳判断数据是否被修改。常见的乐观锁实现方式包括CAS（Compare-And-Swap）操作、乐观锁锁等。

读写锁

（1）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。读写锁可以提高程序的性能，尤其是在读操作远多于写操作的场景下。常见的读写锁实现方式包括ReentrantReadWriteLock等。

（2）读写锁的原理：通过控制读线程和写线程的访问权限，实现读写分离。读线程在获取读锁后可以并行读取数据，写线程在获取写锁后可以独占访问数据。

条件变量

（1）条件变量：线程在等待某个条件成立时，可以挂起自己，等待条件成立后继续执行。条件变量通常与互斥锁配合使用，以确保线程在等待条件成立时不会与其他线程发生冲突。

（2）条件变量的应用场景：生产者-消费者模式、线程池等。在生产者-消费者模式中，生产者线程可以等待消费者线程消费完数据后再继续生产；在线程池中，线程可以等待任务队列中有可执行的任务后再开始执行。

并发集合

（1）并发集合：支持多线程操作的集合，如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等。并发集合通过内部机制确保线程安全，提高程序性能。

（2）并发集合的特点：线程安全、高效。并发集合通常采用分段锁、CAS操作、乐观锁等技术实现线程安全，在保证线程安全的同时提高程序性能。

BlockingQueue

（1）BlockingQueue：线程安全的队列，支持生产者-消费者模式。BlockingQueue在多线程环境中用于线程间的通信和协作。

（2）BlockingQueue的应用场景：线程池、消息队列等。在线程池中，BlockingQueue可以用于存放等待执行的任务；在消息队列中，BlockingQueue可以用于存放待处理的消息。

并发工具类

（1）Phaser：用于实现线程间的协作，如分治算法。Phaser允许线程在执行过程中进行协作，通过共享一个屏障来同步线程的执行。

（2）Exchanger：用于线程间交换数据。Exchanger允许两个线程在某个时刻交换数据，实现线程间的数据交换。

（3）FutureTask：用于异步执行任务。FutureTask允许线程异步执行任务，并提供任务执行结果。

非阻塞算法

（1）CAS原理：Compare-And-Swap，比较并交换。CAS操作是一种非阻塞算法，可以用于实现乐观锁。

（2）Atomic类：提供原子操作的工具类，如AtomicInteger、AtomicLong等。Atomic类可以保证操作在单个原子操作中完成，提高程序性能。

（3）无锁队列：基于CAS原理实现的线程安全队列。无锁队列可以保证线程安全，同时提高程序性能。

并发框架

（1）Netty线程模型：基于NIO的异步事件驱动模型。Netty采用Reactor模式，将I/O操作抽象为事件，通过事件驱动的方式提高程序性能。

（2）Akka Actor模型：基于Actor模型的并发框架。Akka采用Actor模型，将并发编程简化为消息传递，提高程序性能和可维护性。

（3）Disruptor环形缓冲区：高性能的并发队列。Disruptor环形缓冲区采用环形缓冲区结构，提高程序性能和可维护性。

二、MyBatis知识体系

SQL映射

（1）注解映射：使用注解方式定义SQL映射关系。通过在Java接口或类上添加注解，指定SQL映射关系，简化SQL映射过程。

（2）结果集映射：将数据库查询结果映射到Java对象。MyBatis使用OGNL表达式和类型处理器实现结果集映射，将数据库查询结果转换为Java对象。

（3）关联查询：处理多表关联查询。MyBatis通过配置一对多、多对一等关联关系，实现多表关联查询。

（4）动态SQL：根据条件动态生成SQL语句。MyBatis使用动态SQL标签和OGNL表达式，根据条件动态生成SQL语句，提高SQL语句的灵活性和可维护性。

OGNL表达式

（1）OGNL表达式：用于动态获取对象属性、执行方法等。OGNL表达式可以简化Java代码，提高代码的可读性和可维护性。

（2）OGNL表达式的应用场景：动态SQL、数据校验等。在动态SQL中，OGNL表达式可以用于动态获取SQL参数；在数据校验中，OGNL表达式可以用于动态获取对象属性进行校验。

分支语句

（1）分支语句：根据条件执行不同的SQL语句。分支语句可以简化SQL语句，提高SQL语句的灵活性和可维护性。

（2）分支语句的应用场景：多表查询、数据校验等。在多表查询中，分支语句可以用于根据条件选择不同的查询表；在数据校验中，分支语句可以用于根据条件执行不同的校验逻辑。

批量操作

（1）批量操作：同时执行多条SQL语句。批量操作可以提高程序性能，减少数据库访问次数。

（2）批量操作的应用场景：插入、更新、删除等。在插入、更新、删除操作中，批量操作可以减少数据库访问次数，提高程序性能。

缓存机制

（1）一级缓存：SqlSession级别的缓存，用于存储最近执行的SQL语句及其结果。一级缓存可以提高程序性能，减少数据库访问次数。

（2）二级缓存：Mapper级别的缓存，用于存储相同Mapper的查询结果。二级缓存可以提高程序性能，减少数据库访问次数。

（3）自定义缓存：自定义缓存实现，如Redis、Memcached等。自定义缓存可以提高程序性能，减少数据库访问次数。

（4）代理模式：通过代理类实现缓存功能。代理模式可以提高程序性能，减少数据库访问次数。

MapperProxy插件拦截

（1）MapperProxy：MyBatis的代理类，用于拦截Mapper接口的方法。

（2）插件拦截：通过插件拦截Mapper接口的方法，实现自定义功能。插件拦截可以扩展MyBatis的功能，提高程序性能和可维护性。

动态代理执行流程

（1）动态代理：通过代理类实现接口，拦截方法执行。

（2）执行流程：代理类拦截方法执行，根据条件执行不同的逻辑。动态代理可以提高程序性能，减少代码冗余。

SqlSession生命周期

（1）SqlSession：MyBatis的核心对象，用于执行SQL语句。

（2）生命周期：创建、使用、关闭。SqlSession的生命周期管理对于保证MyBatis的正常运行至关重要。

执行器类型

（1）执行器：MyBatis的执行器，用于执行SQL语句。

（2）执行器类型：简单执行器、批量执行器、缓存执行器等。不同类型的执行器具有不同的性能特点，选择合适的执行器类型对MyBatis的性能至关重要。

延迟加载

（1）延迟加载：在需要时才加载关联数据。

（2）延迟加载的应用场景：减少数据库访问次数、提高性能等。延迟加载可以提高程序性能，减少数据库访问次数。

扩展机制

（1）类型处理器：MyBatis的类型处理器，用于处理Java类型和数据库类型之间的转换。

（2）拦截器链：MyBatis的拦截器链，用于拦截SQL执行过程。

（3）方言支持：MyBatis支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle等。方言支持可以提高MyBatis的适用性。

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📥博主的人生感悟和目标

Java程序员廖志伟

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