并发编程与MyBatis精髓

📕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

在并发编程中，线程是程序执行的最小单位，也是操作系统能够进行调度和分配资源的最小实体。线程的独立性体现在每个线程可以独立执行，互不干扰，这使得并发编程能够充分利用多核处理器的优势，提高程序的执行效率。线程的并行性允许多个线程在单个进程中同时运行，从而实现真正的并行计算。线程的共享性使得线程可以共享进程的内存空间、文件句柄等资源，这在处理大量数据或需要共享状态的应用中尤为重要。

线程生命周期

线程的生命周期是一个动态变化的过程，它经历了从创建到销毁的多个状态。线程的状态转换如下：

1. 新建（New）：线程被创建后，进入新建状态，此时线程还未分配到CPU资源。
2. 就绪（Runnable）：线程创建完成后，等待CPU分配时间片，进入就绪状态。就绪状态的线程可以随时被调度执行。
3. 运行（Running）：线程获得CPU时间片，开始执行代码，进入运行状态。在单核处理器上，同一时刻只有一个线程处于运行状态。
4. 阻塞（Blocked）：线程因等待某些资源（如锁、I/O操作等）而无法继续执行，进入阻塞状态。此时线程将暂时释放CPU资源，等待资源可用。
5. 等待（Waiting）：线程主动放弃CPU时间片，进入等待状态，直到其他线程的通知（如调用notify()方法）到来。等待状态与阻塞状态不同，等待状态下的线程会主动释放CPU资源。
6. 终止（Terminated）：线程执行完毕或被强制终止，进入终止状态。终止状态的线程将不再占用任何系统资源。

线程优先级

线程优先级是操作系统用来调度线程的一种机制，它表示线程执行时的优先程度。在Java中，线程优先级分为以下等级：

1. MAX_PRIORITY：最高优先级，线程将尽可能获得CPU时间。
2. MIN_PRIORITY：最低优先级，线程将尽可能少地获得CPU时间。
3. NORM_PRIORITY：默认优先级，通常设置为5。

守护线程

守护线程（Daemon Thread）是一种特殊的线程，它不会阻塞程序执行。当所有非守护线程执行完毕后，程序将自动退出。守护线程通常用于执行一些不需要关注的任务，如垃圾回收、日志记录等。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，它允许程序重用一组线程，而不是每次需要时都创建新的线程。线程池具有以下优点：

1. 降低系统开销：线程池可以减少线程创建和销毁的开销，提高系统性能。
2. 提高系统响应速度：线程池可以快速响应任务请求，减少任务等待时间。
3. 管理线程资源：线程池可以方便地管理线程资源，避免系统资源过度消耗。

核心参数配置

线程池的核心参数包括：

1. 核心线程数：线程池中最小线程数，即使没有任务提交，线程池也会保持这个数量的线程。
2. 最大线程数：线程池中最大线程数，当任务数量超过核心线程数时，线程池会创建新的线程来处理任务。
3. 队列容量：工作队列的容量，用于存放等待执行的任务。
4. 队列类型：工作队列的类型，如LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue等。

拒绝策略

当线程池中的线程数达到最大线程数时，新的任务将无法被提交。此时，线程池将采取拒绝策略，常见的拒绝策略包括：

1. AbortPolicy：抛出RejectedExecutionException异常，终止程序执行。
2. CallerRunsPolicy：调用者运行策略，将任务提交给调用者线程执行。
3. DiscardPolicy：丢弃任务，不进行任何处理。
4. DiscardOldestPolicy：丢弃最旧的任务，为新任务腾出空间。

工作队列类型

线程池的工作队列有以下类型：

1. LinkedBlockingQueue：基于链表的阻塞队列，适用于任务数量不确定的场景。
2. ArrayBlockingQueue：基于数组的阻塞队列，适用于任务数量确定且固定大小的场景。
3. PriorityBlockingQueue：具有优先级的阻塞队列，适用于需要根据优先级执行任务的场景。

同步机制

同步机制用于解决多线程并发访问共享资源时出现的问题，常见的同步机制包括：

1. 悲观锁：假设多个线程会同时访问共享资源，因此对共享资源进行加锁，防止其他线程访问。
2. 乐观锁：假设多个线程不会同时访问共享资源，因此不进行加锁，通过版本号或时间戳等机制保证数据一致性。
3. 读写锁：允许多个线程同时读取共享资源，但只允许一个线程写入共享资源，提高并发性能。
4. 条件变量：线程在等待某个条件成立时，可以挂起自己，等待其他线程通知。

并发集合

Java提供了许多并发集合，如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等。这些集合在多线程环境下可以安全地使用，以下是几种常见的并发集合：

1. ConcurrentHashMap：基于分段锁的并发HashMap，提高并发性能。
2. CopyOnWriteArrayList：基于写时复制的并发ArrayList，适用于读多写少的场景。

BlockingQueue

BlockingQueue是一种线程安全的队列，它支持阻塞操作。常见的BlockingQueue实现包括：

1. LinkedBlockingQueue：基于链表的阻塞队列，适用于任务数量不确定的场景。
2. ArrayBlockingQueue：基于数组的阻塞队列，适用于任务数量确定且固定大小的场景。
3. PriorityBlockingQueue：具有优先级的阻塞队列，适用于需要根据优先级执行任务的场景。

并发工具类

Java提供了许多并发工具类，如Phaser、Exchanger、FutureTask等。以下是一些常见的并发工具类：

1. Phaser：用于协调多个线程的执行，实现线程间的同步。
2. Exchanger：用于交换两个线程的数据，实现线程间的数据交换。
3. FutureTask：用于异步执行任务，获取异步执行结果。

非阻塞算法

非阻塞算法是一种在多线程环境下不使用锁的算法，常见的非阻塞算法包括：

1. CAS（Compare-And-Swap）：比较并交换操作，实现线程间的原子操作。
2. Atomic类：提供原子操作的类，如AtomicInteger、AtomicLong等，保证线程安全。
3. 无锁队列：基于CAS原理实现的线程安全队列，允许多个线程同时访问队列。

CAS原理

CAS（Compare-And-Swap）是一种非阻塞算法，它通过比较内存中的值和预期值，如果相等，则将内存中的值替换为新值。CAS操作包括以下三个参数：

1. 内存地址：要操作的内存地址。
2. 预期值：期望的内存值。
3. 新值：要替换的内存值。

Atomic类

Atomic类提供原子操作的类，如AtomicInteger、AtomicLong等。这些类可以保证在多线程环境下对共享资源的操作是原子的，以下是一些常见的Atomic类：

1. AtomicInteger：原子整数类，提供原子操作。
2. AtomicLong：原子长整型类，提供原子操作。
3. AtomicReference：原子引用类，提供原子操作。

无锁队列

无锁队列是一种基于CAS原理实现的线程安全队列，它允许多个线程同时访问队列，而不需要使用锁。以下是一些常见的无锁队列实现：

1. ConcurrentLinkedQueue：基于CAS原理实现的线程安全队列，适用于任务数量不确定的场景。
2. ConcurrentLinkedDeque：基于CAS原理实现的线程安全队列，适用于任务数量不确定且需要双向遍历的场景。

并发框架

1. Netty线程模型：Netty采用主从多线程模型，一个Boss线程负责处理连接请求，多个Worker线程负责处理业务逻辑。这种模型可以有效地处理高并发网络请求。
2. Akka Actor模型：Akka采用Actor模型，每个Actor是一个独立的线程，可以并发执行。这种模型适用于分布式系统和需要高并发处理的应用。
3. Disruptor环形缓冲区：Disruptor采用环形缓冲区，可以高效地处理并发事件。这种模型适用于需要高吞吐量和低延迟的场景。

二、MyBatis知识体系

SQL映射

MyBatis通过XML或注解的方式，将Java对象与数据库表进行映射。SQL映射包括以下内容：

1. 注解映射：使用@Select、@Insert、@Update、@Delete等注解定义SQL语句，简化开发过程。
2. 结果集映射：将数据库表中的字段映射到Java对象的属性，实现数据绑定。
3. 关联查询：处理多表关联查询，如一对一、一对多、多对多，实现复杂业务逻辑。

动态SQL

MyBatis支持动态SQL，可以根据条件动态生成SQL语句。动态SQL包括以下内容：

1. OGNL表达式：使用OGNL表达式动态获取Java对象的属性值，实现动态参数传递。
2. 分支语句：根据条件执行不同的SQL语句，实现条件分支逻辑。
3. 批量操作：同时执行多个SQL语句，提高数据库操作效率。

缓存机制

MyBatis提供一级缓存和二级缓存机制，用于提高查询效率。

1. 一级缓存：在SqlSession级别缓存查询结果，当SqlSession关闭时，一级缓存失效。一级缓存适用于单次数据库会话中的数据查询。
2. 二级缓存：在全局范围内缓存查询结果，当数据库表结构发生变化时，二级缓存失效。二级缓存适用于跨SqlSession的数据查询。

自定义缓存

MyBatis支持自定义缓存，通过实现Cache接口，可以自定义缓存策略。自定义缓存可以满足特定业务需求，提高系统性能。

代理模式

MyBatis使用代理模式实现动态代理，生成代理对象，代理对象负责执行SQL语句。这种设计模式可以简化开发过程，提高代码可读性。

MapperProxy

MapperProxy是MyBatis的动态代理实现，它负责执行SQL语句。MapperProxy通过反射机制动态生成代理对象，实现SQL语句的执行。

插件拦截

MyBatis支持插件拦截，通过实现Interceptor接口，可以拦截SQL执行过程。插件拦截可以用于日志记录、性能监控、参数校验等场景。

动态代理执行流程

MyBatis使用动态代理技术，生成代理对象，代理对象负责执行SQL语句。以下是动态代理执行流程：

1. 创建SqlSession：通过SqlSessionFactory创建SqlSession。
2. 执行SQL语句：通过代理对象执行SQL语句。
3. 处理结果集：将数据库查询结果转换为Java对象。
4. 关闭SqlSession：关闭SqlSession，释放资源。

SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的核心对象，它负责执行SQL语句。SqlSession的生命周期包括以下阶段：

1. 创建SqlSession：通过SqlSessionFactory创建SqlSession。
2. 执行SQL语句：通过SqlSession执行SQL语句。
3. 关闭SqlSession：关闭SqlSession，释放资源。

执行器类型

MyBatis提供以下执行器类型：

1. SimpleExecutor：简单执行器，适用于单条SQL语句。
2. ReuseExecutor：重用执行器，适用于多条SQL语句。
3. BatchExecutor：批量执行器，适用于批量操作。

延迟加载

MyBatis支持延迟加载，在查询时，只加载Java对象的ID属性，其他属性在需要时再加载。这种设计可以提高查询效率，减少数据库访问次数。

扩展机制

MyBatis提供扩展机制，通过实现Interceptor接口，可以拦截SQL执行过程。扩展机制可以用于日志记录、性能监控、参数校验等场景。

类型处理器

MyBatis提供类型处理器，用于处理Java类型与数据库类型之间的转换。类型处理器可以简化开发过程，提高代码可读性。

拦截器链

MyBatis提供拦截器链，通过实现Interceptor接口，可以拦截SQL执行过程。拦截器链可以用于日志记录、性能监控、参数校验等场景。

方言支持

MyBatis支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle、SQL Server等。方言支持可以简化数据库操作，提高开发效率。

总结

本文详细介绍了并发编程和MyBatis相关知识体系。通过本文的学习，读者可以掌握线程基础、线程池、同步机制、并发集合、并发工具类、非阻塞算法、并发框架等并发编程知识，以及SQL映射、动态SQL、缓存机制、代理模式、插件拦截、动态代理执行流程、SqlSession生命周期、执行器类型、延迟加载、扩展机制、类型处理器、拦截器链、方言支持等MyBatis知识。这些知识在实际开发中具有重要意义，可以帮助读者提高编程效率和系统性能。

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