并发编程与MyBatis精要

最新推荐文章于 2025-11-02 19:01:04 发布
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#Concurrency # Java # Programming

📕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。

Java程序员廖志伟

🌾阅读前，快速浏览目录和章节概览可帮助了解文章结构、内容和作者的重点。了解自己希望从中获得什么样的知识或经验是非常重要的。建议在阅读时做笔记、思考问题、自我提问，以加深理解和吸收知识。阅读结束后，反思和总结所学内容，并尝试应用到现实中，有助于深化理解和应用知识。与朋友或同事分享所读内容，讨论细节并获得反馈，也有助于加深对知识的理解和吸收。💡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

  1. 线程基础

线程是程序执行的最小单位，它允许操作系统分配资源，如CPU时间、内存等。在Java中，线程的实现依赖于操作系统提供的线程API。以下是线程相关技术的详细实现细节：

（1）线程生命周期

线程生命周期包括以下状态：新建（New）、就绪（Runnable）、运行（Running）、阻塞（Blocked）、等待（Waiting）、超时等待（Timed Waiting）、终止（Terminated）。

  • 新建状态：线程对象被创建后，进入新建状态，此时线程尚未启动。
  • 就绪状态：线程对象创建后，调用start()方法，线程进入就绪状态，等待CPU调度。
  • 运行状态：线程获得CPU时间，开始执行，处于运行状态。
  • 阻塞状态：线程因等待某些条件而无法继续执行，如等待某个锁或其他线程的通知。
  • 等待状态：线程主动放弃CPU时间片，进入等待状态，直到其他线程通知其唤醒。
  • 超时等待状态：线程在等待某个条件时，可以设置超时时间，超时后自动唤醒。
  • 终止状态：线程执行完毕或被其他线程强制终止，进入终止状态。

（2）线程优先级

线程优先级表示线程执行时的优先程度，Java中线程优先级分为最低（MIN_PRIORITY）、较低（NORM_PRIORITY）、较高（MAX_PRIORITY）。

线程优先级是通过线程的优先级属性来设置的，该属性取值范围为1（最低）到10（最高）。线程的优先级会影响线程调度，但并不保证高优先级线程一定会先执行。

（3）守护线程

守护线程是服务线程，当服务线程结束时，守护线程也会随之结束。在Java中，可以通过调用setDaemon(true)方法将线程设置为守护线程。

（4）线程池

线程池是管理一组线程的集合，可以复用线程，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：线程池维护的核心线程数，即使没有任务提交，这些线程也会一直存活。
  • 最大线程数：线程池允许的最大线程数，当任务提交时，如果核心线程数不足以处理，则会创建新线程。
  • 队列：线程池中的任务队列，用于存放等待执行的任务。
  • 拒绝策略：当线程池达到最大线程数时，如何处理新任务，常见的拒绝策略有：AbortPolicy（抛出异常）、CallerRunsPolicy（调用者运行）、DiscardPolicy（丢弃任务）、DiscardOldestPolicy（丢弃最旧任务）。
  • 工作队列类型：工作队列的类型，如：LinkedBlockingQueue（链表阻塞队列）、ArrayBlockingQueue（数组阻塞队列）等。
  1. 同步机制

同步机制用于确保线程安全，防止多个线程同时访问共享资源。以下是同步机制的相关技术实现细节：

（1）悲观锁/乐观锁

悲观锁：假设并发操作会修改共享资源，因此在操作共享资源前先加锁。Java中，悲观锁的实现方式有synchronized关键字和ReentrantLock类。

乐观锁：假设并发操作不会修改共享资源，因此在操作共享资源时使用版本号或时间戳进行判断。Java中，乐观锁的实现方式有AtomicInteger、AtomicLong等原子类。

（2）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。Java中，读写锁的实现方式有ReentrantReadWriteLock类。

（3）条件变量

条件变量用于线程间的通信，线程可以在某个条件成立时进行等待，其他线程可以在条件成立时唤醒等待线程。Java中，条件变量的实现方式有Object类的wait()、notify()、notifyAll()方法。

  1. 并发集合

并发集合是线程安全的集合，以下是一些常见并发集合的实现细节：

（1）ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap是线程安全的HashMap，采用分段锁技术，提高并发性能。ConcurrentHashMap将数据存储在多个Segment中，每个Segment独立加锁，从而提高并发性能。

（2）CopyOnWrite容器

CopyOnWrite容器在写操作时复制整个容器，提高并发性能。CopyOnWrite容器适用于读多写少的场景，如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等。

（3）BlockingQueue

BlockingQueue是线程安全的队列，以下是一些常见BlockingQueue的实现细节：

  • 队列：LinkedBlockingQueue（链表阻塞队列）、ArrayBlockingQueue（数组阻塞队列）等。
  • 双端队列：LinkedBlockingDeque（链表双端阻塞队列）、ArrayBlockingDeque（数组双端阻塞队列）等。
  1. 并发工具类

并发工具类用于简化并发编程，以下是一些常见并发工具类的实现细节：

（1）Phaser

Phaser是可重入的同步屏障，用于协调多个线程的执行。Phaser允许线程在执行过程中加入或退出，从而实现动态的线程同步。

（2）Exchanger

Exchanger是线程间交换数据的工具，用于实现线程间的数据交换。Exchanger允许两个线程在某个点交换数据，然后继续执行。

（3）FutureTask

FutureTask是线程池中的任务，用于异步执行。FutureTask可以获取异步执行的结果，并处理异常。

  1. 非阻塞算法

非阻塞算法用于提高并发性能，以下是一些非阻塞算法的实现细节：

（1）CAS原理

CAS（Compare-And-Swap）是一种无锁算法，用于实现线程安全。CAS操作包括三个操作数：内存位置V、预期原值A和新值B。当V的值等于A时，将V的值修改为B，否则不做任何操作。

（2）Atomic类

Atomic类提供原子操作，用于实现线程安全。例如，AtomicInteger、AtomicLong等原子类提供了无锁的加减、比较、设置等操作。

（3）无锁队列

无锁队列是一种线程安全的队列，采用CAS原理实现。无锁队列在添加和删除元素时，不需要加锁，从而提高并发性能。

二、MyBatis知识体系

  1. SQL映射

SQL映射是MyBatis的核心功能，以下是一些SQL映射的实现细节：

（1）注解映射

MyBatis支持使用注解进行SQL映射，以下是一些常用注解的实现细节：

  • @Select、@Insert、@Update、@Delete：用于映射SQL语句。
  • @Results、@Result：用于映射结果集。
  • @One、@Many：用于映射关联查询。

（2）结果集映射

MyBatis支持将数据库表映射为Java对象，以下是一些结果集映射的实现细节：

  • ResultMap：通过XML文件定义结果集映射。
  • @Results、@Result：通过注解定义结果集映射。

（3）关联查询

MyBatis支持关联查询，以下是一些关联查询的实现细节：

  • 一对一：通过@One注解实现。
  • 一对多：通过@Many注解实现。

（4）动态SQL

MyBatis支持动态SQL，以下是一些动态SQL的实现细节：

  • OGNL表达式：用于动态构建SQL语句。
  • 分支语句：用于动态选择SQL语句。
  • 批量操作：用于动态构建批量操作SQL语句。
  1. 缓存机制

MyBatis支持一级缓存和二级缓存，以下是一些缓存机制的实现细节：

（1）一级缓存

一级缓存是SqlSession级别的缓存，用于缓存查询结果。当SqlSession结束时，一级缓存会自动清空。

（2）二级缓存

二级缓存是Mapper级别的缓存，用于缓存查询结果。二级缓存可以跨SqlSession持久化，但需要手动开启。

（3）自定义缓存

MyBatis支持自定义缓存，通过实现Cache接口实现。自定义缓存可以结合第三方缓存框架，如Redis、Memcached等。

（4）代理模式

MyBatis使用代理模式实现Mapper接口，提高性能。代理模式允许在运行时动态创建代理对象，实现接口方法调用。

  1. 执行流程

MyBatis执行流程包括以下步骤：

（1）构建SqlSession。 （2）构建Executor。 （3）构建StatementHandler。 （4）构建ResultSetHandler。 （5）执行SQL语句。

  1. 执行器类型

MyBatis支持以下执行器类型：

（1）SimpleExecutor：简单执行器，适用于单线程环境。 （2）ReuseExecutor：重用执行器，适用于多线程环境。 （3）BatchExecutor：批量执行器，适用于批量操作。

  1. 扩展机制

MyBatis支持以下扩展机制：

（1）类型处理器 （2）拦截器链 （3）方言支持

通过以上知识体系的介绍，我们了解到并发编程和MyBatis在实际应用中的重要性。在实际开发过程中，合理运用这些知识点，可以提高程序性能和可维护性。以下是一些应用场景：

  1. 并发编程在Web应用中的使用

在Web应用中，并发编程可以用于提高服务器处理请求的能力。例如，使用线程池处理用户请求，使用读写锁提高数据库查询性能。

  1. MyBatis在持久层中的应用

在持久层中，MyBatis可以用于简化数据库操作，提高开发效率。例如，使用注解映射简化SQL语句编写，使用缓存机制提高查询性能。

  1. 并发编程与MyBatis的结合

在实际开发中，可以将并发编程与MyBatis结合使用。例如，使用线程池执行MyBatis查询操作，使用读写锁提高数据库查询性能。

总之，掌握并发编程和MyBatis知识体系对于实际开发具有重要意义。通过不断学习和实践，我们可以将这些知识点应用到实际项目中，提高程序性能和可维护性。

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