并发编程与MyBatis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）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。

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一、并发编程知识体系

线程基础

线程是操作系统能够进行运算调度的基本单位，是程序执行的最小单元。在多线程环境下，线程的并发执行可以显著提高程序的执行效率。线程的生命周期管理是并发编程中的关键技术之一，它包括以下阶段：

新建（New）：线程对象被创建，但尚未启动。
就绪（Runnable）：线程已准备好执行，等待被调度。
运行（Running）：线程正在执行，拥有CPU时间。
阻塞（Blocked）：线程因等待某个资源（如锁）而无法执行。
等待（Waiting）：线程处于等待状态，直到某个条件成立。
超时等待（Timed Waiting）：线程处于等待状态，但设置了超时时间。
终止（Terminated）：线程执行完毕或被终止。

线程的调度策略对于并发性能至关重要，常见的调度算法包括时间片轮转、优先级调度等。Java中的线程优先级分为10个等级，优先级高的线程可以获得更多的CPU时间。

线程优先级

线程优先级是线程调度中的一个重要参数，它表示线程执行的重要程度。在Java中，线程优先级分为10个等级，从1（最低）到10（最高）。线程的优先级由操作系统调度器根据其算法进行动态调整。

守护线程

守护线程（Daemon Thread）是一种特殊的线程，它不会阻塞程序的结束。当所有非守护线程结束时，守护线程会自动结束。在Java中，可以通过调用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机制，它可以提高程序执行效率。线程池的核心参数配置包括：

核心线程数：线程池中一直存在的线程数量，它们会一直运行，除非线程池被关闭。
最大线程数：线程池允许的最大线程数量，当任务数量超过核心线程数时，线程池会创建新的线程来执行任务。
非核心线程数：超出核心线程数的线程数量，这些线程在空闲一段时间后会自动终止。
队列：存放等待执行的任务队列，常见的队列类型包括LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue等。
拒绝策略：当任务数量超过队列容量时，如何处理超出任务，常见的拒绝策略包括抛出异常、丢弃任务等。

同步机制

同步机制可以确保同一时间只有一个线程访问共享资源，避免并发问题。常见的同步机制包括：

悲观锁：认为多个线程会并发修改数据，在修改数据前先加锁。例如，Java中的synchronized关键字可以实现悲观锁。
乐观锁：认为多个线程不会同时修改数据，通过版本号判断数据是否被修改。例如，Java中的AtomicInteger类可以实现乐观锁。
读写锁：允许多个线程同时读取数据，但只有一个线程可以写入数据。例如，Java中的ReentrantReadWriteLock类可以实现读写锁。
条件变量：允许线程在某个条件成立时才继续执行。例如，Java中的Condition类可以实现条件变量。

并发集合

并发集合是为了解决多线程环境下数据安全问题而设计的集合。常见的并发集合包括：

ConcurrentHashMap：基于分段锁的并发HashMap，提高了并发性能。ConcurrentHashMap内部将数据分成多个段，每个段使用独立的锁来保证线程安全。
CopyOnWrite容器：基于写入时复制的并发容器，适用于读多写少的场景。当容器被修改时，会创建一个新的副本，并将所有修改操作应用到副本上，从而保证线程安全。
BlockingQueue：线程安全的队列，包括LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue等。BlockingQueue提供了线程安全的队列操作，如添加、移除、检查元素等。

并发工具类

Phaser：用于控制多个线程按顺序执行的并发工具。Phaser类似于CyclicBarrier，但它支持动态添加线程，并且可以处理线程的失败。
Exchanger：允许两个线程交换数据的并发工具。Exchanger内部使用CAS操作保证线程安全。
FutureTask：异步计算结果的并发工具。FutureTask内部使用线程池执行任务，并返回计算结果。
非阻塞算法：利用CAS（Compare-And-Swap）操作实现无锁编程。CAS操作通过原子操作确保数据一致性，避免使用锁。

CAS原理

CAS（Compare-And-Swap）是一种无锁编程技术，通过原子操作确保数据一致性。CAS操作包括三个操作数：内存位置V、预期值A、新值B。当V值等于A时，将V值修改为B，否则不执行任何操作。

Atomic类

Atomic类是Java提供的一系列原子操作类，包括：

AtomicInteger、AtomicLong、AtomicReference：提供原子操作的基本数据类型。
AtomicBoolean、AtomicIntegerArray、AtomicLongArray：提供原子操作的数组类型。
AtomicMarkableReference、AtomicStampedReference：提供带有时间戳的原子操作。

无锁队列

无锁队列是利用CAS操作实现的线程安全队列，避免了锁的开销，提高了并发性能。无锁队列内部使用CAS操作保证线程安全，避免了锁的开销。

并发框架

Netty线程模型：Netty采用主从多线程模型，提高网络应用的性能和稳定性。主线程负责处理I/O事件，从线程负责业务处理。
Akka Actor模型：基于actor的并发模型，具有分布式、容错的特点。Actor是一种并发编程模型，它将并发任务封装成actor，通过消息传递进行通信。
Disruptor环形缓冲区：Disruptor是基于环形缓冲区的并发框架，适用于高并发场景。Disruptor内部使用环形缓冲区存储数据，通过CAS操作保证线程安全。

二、MyBatis知识体系

SQL映射

MyBatis通过XML或注解的方式将SQL语句与Java代码进行映射。在XML映射文件中，可以使用标签定义SQL语句和参数，并使用标签将SQL语句与Java对象进行映射。在注解映射中，可以使用@Select、@Insert、@Update、@Delete等注解定义SQL语句。

注解映射

MyBatis支持多种注解进行映射，如@Select、@Insert、@Update、@Delete等。这些注解可以简化SQL语句的定义和映射过程。

结果集映射

MyBatis可以将数据库查询结果映射到Java对象，包括单条记录和集合映射。在XML映射文件中，可以使用标签定义结果集映射，并使用标签将字段与Java对象的属性进行映射。

关联查询

MyBatis支持级联查询和嵌套查询，解决一对多、多对多等复杂关联关系。级联查询可以简化关联数据的查询过程，嵌套查询可以解决多表关联查询问题。

动态SQL

MyBatis支持动态SQL，根据不同条件动态构建SQL语句。在XML映射文件中，可以使用<if>、<choose>、<when>、<otherwise>等标签实现动态SQL。

OGNL表达式

OGNL（Object-Graph Navigation Language）表达式用于获取对象属性、执行方法、调用静态方法等。OGNL表达式可以简化Java对象属性的访问和操作。

分支语句

MyBatis支持if、choose、when、otherwise等分支语句，实现条件判断。这些分支语句可以简化动态SQL的实现。

批量操作

MyBatis支持批量插入、批量更新等操作，提高数据操作效率。批量操作可以减少数据库访问次数，提高数据操作性能。

缓存机制

MyBatis支持一级缓存和二级缓存，减少数据库访问次数。一级缓存是SqlSession级别的缓存，存储当前SqlSession的查询结果。二级缓存是全局缓存，存储整个应用的查询结果。

一级缓存

一级缓存是SqlSession级别的缓存，存储当前SqlSession的查询结果。当查询同一个SQL语句时，可以直接从缓存中获取结果，避免重复查询数据库。

二级缓存

二级缓存是全局缓存，存储整个应用的查询结果。当查询同一个SQL语句时，可以直接从缓存中获取结果，避免重复查询数据库。

自定义缓存

MyBatis支持自定义缓存，根据需求实现缓存策略。自定义缓存可以扩展MyBatis的缓存机制，实现更复杂的缓存策略。

代理模式

MyBatis采用代理模式实现Mapper接口的动态代理，实现延迟加载和动态SQL。代理模式可以将接口的实现延迟到运行时，从而提高程序的灵活性和可扩展性。

MapperProxy

MapperProxy是MyBatis实现动态代理的类，负责调用Mapper接口的方法。MapperProxy内部使用CGLib或JDK动态代理技术实现动态代理。

插件拦截

MyBatis支持插件拦截，对SQL执行过程进行干预，如分页、日志等。插件拦截可以扩展MyBatis的功能，实现更复杂的业务需求。

动态代理执行流程

MyBatis通过CGLib或JDK动态代理实现Mapper接口的动态代理，执行流程如下：

调用Mapper接口的方法时，动态代理拦截方法调用。
根据方法名生成对应的Mapper方法执行。
返回执行结果。

SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的核心对象，负责数据库连接、事务管理等。SqlSession生命周期包括：

创建SqlSession。
使用SqlSession执行数据库操作。
关闭SqlSession，释放资源。

执行器类型

MyBatis支持多种执行器类型，如SimpleExecutor、ReusingExecutor、BatchExecutor等。不同的执行器类型适用于不同的场景，例如，SimpleExecutor适用于单条SQL语句执行，BatchExecutor适用于批量操作。

延迟加载

MyBatis支持延迟加载，在需要时才加载关联对象。延迟加载可以减少数据库访问次数，提高数据加载效率。

扩展机制

MyBatis支持扩展机制，包括类型处理器、拦截器链、方言支持等。扩展机制可以扩展MyBatis的功能，实现更复杂的业务需求。

通过以上知识点，我们可以更好地理解和运用并发编程和MyBatis技术，提高程序性能和开发效率。在实际开发过程中，可以根据需求选择合适的并发编程技术和MyBatis特性，实现高效、稳定、可扩展的系统。

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