并发编程核心技术解析-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。

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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的一个核心领域，它涉及了多线程、多任务处理、同步与通信等多个方面。以下是对并发编程知识体系的深入解析，旨在揭示其背后的技术实现细节。

线程基础

线程是并发编程的基本执行单元，它允许程序在单个进程中同时执行多个任务。

线程生命周期：线程的生命周期分为创建、就绪、运行、阻塞、等待、超时等待和终止七个状态。在Java中，线程的生命周期管理通过Thread类及其状态枚举实现。例如，创建线程时，线程处于NEW状态；当线程获取到CPU时间片时，它进入RUNNABLE状态；如果线程因为等待某个资源而无法继续执行，它将进入BLOCKED状态。
线程优先级：线程优先级是操作系统调度线程时考虑的一个因素。在Java中，线程优先级分为十个等级，从最低的1到最高的10。线程优先级设置可以通过setPriority()方法进行，但优先级调度策略依赖于具体的操作系统和线程调度器。
守护线程：守护线程是一种特殊的线程，它不会阻塞程序的主要执行流程。在Java中，可以通过调用setDaemon(true)将线程设置为守护线程。当所有的非守护线程结束时，JVM会自动退出。
线程池：线程池是一种管理线程生命周期的对象，它可以重用已经创建的线程，减少线程创建和销毁的开销。线程池的实现通常包括核心线程数、最大线程数、线程存活时间、队列容量等参数配置。在Java中，ThreadPoolExecutor类提供了线程池的实现。

核心参数配置、拒绝策略、工作队列类型

核心参数配置：线程池的核心参数配置包括核心线程数、最大线程数、线程存活时间、队列容量等。这些参数的设置需要根据具体的应用场景和资源限制来确定。例如，核心线程数可以设置为CPU核心数的数量，以充分利用CPU资源。
拒绝策略：当线程池无法处理新的任务时，拒绝策略决定了如何处理这些任务。常见的拒绝策略包括AbortPolicy（抛出异常）、CallerRunsPolicy（调用者运行）、DiscardPolicy（丢弃任务）和DiscardOldestPolicy（丢弃最旧的任务）。
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。常见的工作队列类型包括LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue、PriorityBlockingQueue等。每种队列类型都有其特点和适用场景。

同步机制

同步机制用于确保线程之间在访问共享资源时的正确性和顺序。

悲观锁/乐观锁：悲观锁和乐观锁是两种常见的并发控制策略。悲观锁假设冲突将会发生，因此在操作资源之前先加锁；乐观锁假设冲突不会发生，使用版本号或其他机制检测冲突。在Java中，synchronized关键字和ReentrantLock类都实现了悲观锁。
读写锁：读写锁允许多个读线程同时访问资源，但写线程会独占资源。读写锁可以提供更高的并发性能，尤其是在读操作远多于写操作的场景中。在Java中，ReadWriteLock接口及其实现类ReentrantReadWriteLock提供了读写锁的功能。
条件变量：条件变量允许线程在满足某些条件之前等待，直到条件被满足。在Java中，Object类提供了wait()、notify()和notifyAll()方法，用于实现条件变量。

并发集合

并发集合是为并发环境设计的集合类，它们提供了线程安全的操作。

ConcurrentHashMap：ConcurrentHashMap是Java并发包中的一个线程安全的哈希表，它通过分段锁（Segment Locking）技术实现了高效的并发访问。在ConcurrentHashMap中，数据被分成多个段，每个段有自己的锁，从而允许多个线程同时访问不同的段。
CopyOnWrite容器：CopyOnWrite容器在写操作时，会创建一个副本，并在副本上进行修改，修改完成后，再将引用指向新副本。这种策略适用于读操作远多于写操作的场景，如缓存、日志等。
BlockingQueue：BlockingQueue是Java并发包中的一个线程安全的队列，它支持阻塞操作。BlockingQueue可以用于线程之间的通信，如生产者-消费者模型。

并发工具类

Phaser：Phaser是一种用于实现有序的并发控制的工具类。它允许线程在执行任务前进行同步，确保所有线程都达到某个状态。Phaser在Java并发包中提供，可以用于实现并行算法和并发控制。
Exchanger：Exchanger允许两个线程交换数据。在Java中，Exchanger类提供了交换数据的机制，可以用于实现数据交换算法。
FutureTask：FutureTask是线程池中的任务类，用于异步执行任务。FutureTask可以获取任务执行的结果，并支持取消任务等操作。
非阻塞算法：非阻塞算法通过无锁的方式实现线程间的同步。在Java中，原子类（如AtomicInteger、AtomicLong等）和CAS（Compare-And-Swap）操作可以实现非阻塞算法。

CAS原理、Atomic类、无锁队列

CAS原理：CAS（Compare-And-Swap）是一种无锁算法，用于在多线程环境中实现原子操作。CAS操作包括三个操作数：内存位置（V）、预期值（A）和新值（B）。当内存位置的值与预期值相等时，将内存位置的值修改为新值。在Java中，Atomic类提供了基于CAS操作的各种原子类型。
Atomic类：Atomic类提供了一系列的原子操作类，如AtomicInteger、AtomicLong等。这些类可以用于实现线程安全的计数器、标志位等。
无锁队列：无锁队列通过无锁的方式实现线程间的同步。在Java中，无锁队列的实现通常基于CAS操作和原子引用。

并发框架

Netty线程模型：Netty是一种网络应用框架，其线程模型为NIO模型。NIO模型允许单个线程同时处理多个网络连接，从而提高并发性能。Netty的线程模型通常采用主从多线程模型，其中主线程负责接收和处理连接，从线程负责读写操作。
Akka Actor模型：Akka是一种基于Actor模型的并发框架。Actor模型将并发程序分解为多个独立的Actor，每个Actor负责处理特定的任务。Akka通过Actor系统实现Actor之间的通信和协作，从而简化了并发编程。
Disruptor环形缓冲区：Disruptor是一种高性能的并发框架，其核心是一个环形缓冲区。环形缓冲区通过预分配内存和环形索引的方式实现高效的并发访问，从而提高并发性能。

二、MyBatis知识体系

MyBatis是一个强大的持久层框架，它将数据库操作封装在映射文件中，简化了数据库操作。

SQL映射

注解映射：MyBatis支持使用注解来定义SQL映射关系，提高了开发效率。例如，可以使用@Select、@Insert、@Update和@Delete注解来定义SQL语句。
结果集映射：MyBatis支持定义SQL查询结果与Java对象的映射关系。例如，可以使用@Results、@Result和@ConstructorArg注解来定义映射关系。
关联查询：MyBatis支持处理多表关联查询，简化了复杂的SQL语句。例如，可以使用@One、@Many和@ManyToMany注解来定义关联关系。

动态SQL

OGNL表达式：MyBatis使用OGNL表达式动态构建SQL语句。OGNL表达式是一种强大的表达式语言，可以用于访问对象属性、执行运算等。
分支语句：MyBatis支持根据条件动态选择SQL语句的分支。例如，可以使用、、和标签来实现条件分支。
批量操作：MyBatis支持批量插入、更新、删除操作。例如，可以使用标签来实现批量操作。

缓存机制

一级缓存：MyBatis一级缓存是SqlSession级别的缓存，用于缓存查询结果。一级缓存的作用域是SqlSession，当SqlSession关闭时，一级缓存会失效。
二级缓存：MyBatis二级缓存是全局缓存，用于缓存不同SqlSession之间的查询结果。二级缓存的作用域是全局，可以跨SqlSession共享缓存数据。
自定义缓存：MyBatis允许自定义缓存实现，扩展缓存功能。自定义缓存需要实现Cache接口，并重写其方法。
代理模式：MyBatis使用代理模式来处理数据库操作。代理模式可以将数据库操作封装在代理类中，从而简化数据库操作。

MapperProxy插件、拦截、动态代理、执行流程

MapperProxy：MapperProxy是MyBatis中的代理类，用于拦截数据库操作。MapperProxy通过动态代理技术实现了Mapper接口的代理。
插件：MyBatis插件允许自定义拦截器，扩展框架功能。插件需要实现Interceptor接口，并重写其方法。
动态代理：MyBatis使用动态代理技术实现Mapper接口的代理。动态代理技术可以动态创建代理对象，并拦截目标对象的方法调用。
执行流程：MyBatis执行数据库操作的流程包括查询、映射、缓存等环节。在查询阶段，MyBatis会解析SQL映射文件，生成SQL语句；在映射阶段，MyBatis会将查询结果映射到Java对象；在缓存阶段，MyBatis会根据缓存策略处理缓存数据。

SqlSession生命周期、执行器类型、延迟加载、扩展机制

SqlSession生命周期：SqlSession从创建、使用到关闭，管理数据库连接和事务。SqlSession的生命周期管理是MyBatis框架的核心功能之一。
执行器类型：MyBatis提供多种执行器类型，如SimpleExecutor、BatchExecutor、ReuseExecutor和StatementHandler等。不同的执行器类型适用于不同的场景和性能需求。
延迟加载：延迟加载是一种优化策略，它将对象初始化推迟到实际需要时。MyBatis支持延迟加载，可以减少内存消耗和初始化时间。
扩展机制：MyBatis提供多种扩展机制，如自定义拦截器、类型处理器等。扩展机制可以扩展MyBatis的功能，满足特定的需求。

类型处理器、拦截器链、方言支持

类型处理器：MyBatis类型处理器用于处理Java类型与数据库类型之间的转换。例如，可以将数据库中的字符串类型转换为Java中的String类型。
拦截器链：MyBatis拦截器链允许自定义拦截器，拦截数据库操作。拦截器链可以用于实现日志记录、事务管理等功能。
方言支持：MyBatis支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle等。方言支持可以简化数据库操作，提高开发效率。

通过以上对并发编程和MyBatis知识体系的深入解析，我们可以更好地理解并发编程和数据库操作的原理，为实际开发提供有力支持。在实际应用中，我们可以根据具体需求选择合适的并发编程模型和数据库操作框架，以提高系统的性能和可靠性。

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Java程序员廖志伟

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