并发编程核心解析-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。

📘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。

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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

在计算机科学中，并发编程是一种高级技术，它允许系统同时处理多个任务，从而提高程序的执行效率和响应速度。以下是对并发编程知识体系的详细解析，旨在深入探讨各个核心概念和技术细节。

线程基础

线程是程序中一个单一的顺序控制流，是操作系统能够进行运算调度的最小单位。

线程生命周期：线程的生命周期包括创建、就绪、运行、阻塞、等待、终止等状态。在创建阶段，线程被初始化，但尚未准备运行；就绪状态表示线程已经准备好执行，等待CPU调度；运行状态表示线程正在执行；阻塞状态表示线程由于某些原因无法执行，如等待资源或等待某个事件发生；等待状态表示线程等待某个条件满足；终止状态表示线程已经完成执行。
线程优先级：线程优先级是操作系统用来决定线程执行顺序的一个属性。高优先级的线程通常有更高的机会获得CPU时间片。线程优先级通常由操作系统的调度算法和线程本身的优先级设置共同决定。
守护线程：守护线程是一种在后台运行的线程，它不属于任何应用，当所有非守护线程结束时，守护线程也会自动结束。守护线程通常用于执行一些不需要用户交互的任务，如垃圾回收。
线程池：线程池是线程的集合，它可以提前创建一定数量的线程并管理它们的生命周期。线程池可以减少线程创建和销毁的开销，提高系统资源利用率。线程池的核心参数配置包括核心线程数、最大线程数、存活时间、任务队列等，这些参数需要根据实际应用场景进行调整。

核心参数配置、拒绝策略、工作队列类型

核心参数配置：线程池的核心参数包括核心线程数、最大线程数、存活时间、任务队列等。核心线程数决定了线程池在空闲时应该保持的线程数量；最大线程数决定了线程池能创建的最大线程数量；存活时间定义了线程在空闲状态下可以被终止的时间；任务队列用于存储等待执行的任务。
拒绝策略：当线程池中任务数量超过其处理能力时，需要采取拒绝策略来处理新提交的任务。常见的拒绝策略包括AbortPolicy（抛出异常）、CallerRunsPolicy（调用者运行）、DiscardPolicy（丢弃）等。
工作队列类型：线程池的工作队列用于存储待处理的任务。常见的工作队列类型有LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue、SynchronousQueue等。不同类型的工作队列具有不同的特点，如LinkedBlockingQueue是无界的，而ArrayBlockingQueue是有界的。

同步机制

同步机制是控制多个线程访问共享资源的策略。

悲观锁/乐观锁：悲观锁假设并发访问时会发生冲突，因此在访问共享资源前加锁；乐观锁假设并发访问不会发生冲突，因此仅在发现冲突时进行锁操作。
读写锁：读写锁允许多个线程同时读取资源，但只允许一个线程写入资源。读写锁可以提高并发性能，特别是在读多写少的场景下。
条件变量：条件变量用于线程间的通信，当线程需要等待某个条件满足时，可以使用条件变量挂起当前线程。

并发集合

并发集合是专门为并发环境设计的集合，可以保证线程安全。

ConcurrentHashMap：ConcurrentHashMap是线程安全的哈希表，允许多线程并发访问。它通过分段锁技术（Segment Locking）实现线程安全，将数据分为多个段，每个段有自己的锁。
CopyOnWrite容器：CopyOnWrite容器在写操作时复制整个容器，读操作则直接读取副本。这种实现方式适用于读多写少的场景。
BlockingQueue：BlockingQueue是线程安全的队列，可以实现线程间的生产者-消费者模式。它提供了丰富的方法来处理线程间的同步和通信。

并发工具类

Phaser：Phaser是一个灵活的线程同步工具，支持灵活的线程协作模式。它允许线程在执行过程中进行协作，如等待其他线程到达某个点。
Exchanger：Exchanger是两个线程之间交换数据的一个工具，常用于线程间的数据交换。
FutureTask：FutureTask代表异步计算的结果，可用于线程的并发控制。它允许一个线程等待另一个线程的计算结果。

非阻塞算法

非阻塞算法通过减少锁的竞争和降低资源等待时间来提高程序性能。

CAS原理：CAS（Compare-And-Swap）是一种硬件层面上支持的非阻塞算法。它通过比较内存中的值和预期的值，如果相等，则将内存中的值更新为新值。
Atomic类：Java提供的Atomic类，如AtomicInteger、AtomicLong等，用于实现原子操作。这些类提供了线程安全的操作，如增加、减少、比较和交换等。
无锁队列：无锁队列通过CAS原理实现线程安全，避免了锁的开销，提高了程序性能。

并发框架

Netty线程模型：Netty采用主从多线程模型，通过一个或多个EventLoopGroup来处理所有的I/O事件。这种模型可以提高I/O处理的效率。
Akka Actor模型：Akka是基于消息传递的并发模型，Actor之间通过发送消息进行通信。这种模型可以简化并发编程，提高系统的可伸缩性。
Disruptor环形缓冲区：Disruptor是一种高性能的并发数据结构，用于解决传统队列在高并发场景下的性能瓶颈。它通过环形缓冲区和内存屏障技术来实现高效的并发访问。

二、MyBatis知识体系

MyBatis是一款优秀的持久层框架，它通过将数据库操作封装在XML映射文件中，简化了JDBC编程。以下是对MyBatis知识体系的详细解析。

SQL映射

注解映射：MyBatis提供注解方式来定义SQL映射，使SQL映射更加灵活。通过注解，可以直接在Java接口或实体类上定义SQL映射，无需编写XML映射文件。
结果集映射：MyBatis将查询结果映射到实体类或Map对象中。它支持复杂的映射关系，如嵌套、一对多、多对多等。
关联查询：通过配置SQL映射文件实现实体之间的关联关系。MyBatis支持多种关联查询方式，如内连接、外连接等。
动态SQL：MyBatis通过OGNL表达式或分支语句实现动态SQL。动态SQL可以根据不同的条件动态构建SQL语句，提高SQL的灵活性。

缓存机制

一级缓存：SqlSession级别的缓存，用于缓存查询结果。当SqlSession关闭时，一级缓存也随之失效。
二级缓存：Mapper级别的缓存，用于缓存不同Mapper的查询结果。二级缓存可以跨SqlSession持久化，但需要配置相应的缓存实现。
自定义缓存：自定义缓存实现，以满足特定场景的需求。自定义缓存需要实现Cache接口，并配置到MyBatis的配置文件中。
代理模式：MyBatis使用代理模式来管理Mapper接口的实现，实现动态代理。通过代理，MyBatis可以在不修改源代码的情况下，拦截Mapper接口的方法调用。

执行流程

MapperProxy：MyBatis使用MapperProxy代理Mapper接口，实现动态代理。代理生成后，MyBatis会拦截对Mapper接口方法的调用，并执行相应的SQL语句。
插件拦截：MyBatis支持插件机制，可以对SQL执行过程进行拦截。通过插件，可以实现对SQL执行过程的监控、日志记录等功能。
动态代理执行流程：动态代理执行流程包括代理生成、方法调用、SQL解析、执行、结果处理等步骤。在执行过程中，MyBatis会根据SQL映射文件和配置文件生成相应的SQL语句，并执行数据库操作。

SqlSession生命周期

创建SqlSession：通过SqlSessionFactory创建SqlSession。SqlSessionFactory是MyBatis的核心接口，用于创建SqlSession。
执行SQL语句：通过SqlSession执行SQL语句。SqlSession提供了多种方法来执行SQL语句，如selectOne、selectList、insert、update、delete等。
关闭SqlSession：执行完毕后关闭SqlSession。关闭SqlSession会释放数据库连接和其他资源。

执行器类型

ExecutorType：MyBatis提供的四种执行器类型：Simple、Reusing、Batching、StatementCache。不同类型的执行器具有不同的特点，适用于不同的场景。
延迟加载：MyBatis支持延迟加载，减少初始化开销。延迟加载可以在需要时才加载相关数据，提高系统的性能。

扩展机制

类型处理器：MyBatis提供类型处理器来处理Java类型与数据库类型之间的转换。类型处理器可以自定义，以满足特定的转换需求。
拦截器链：MyBatis提供拦截器链机制，实现对SQL执行过程的拦截和扩展。通过拦截器，可以实现对SQL执行过程的监控、日志记录等功能。
方言支持：MyBatis支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle、PostgreSQL等。通过配置相应的方言，MyBatis可以自动适应不同的数据库。

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Java程序员廖志伟

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