并发编程与MyBatis核心解析

📕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

并发编程是现代计算机体系结构中不可或缺的一部分，它允许同时处理多个任务，提高系统的吞吐量和响应速度。线程作为并发编程的基础单元，是实现并发的主要手段。线程基础包括：

线程生命周期

线程的生命周期可以分为新建、就绪、运行、阻塞、等待、超时终止和终止等状态。在Java中，线程的生命周期管理依赖于Thread类及其状态转换机制。线程创建后进入新建状态，调用start()方法使其进入就绪状态，等待CPU调度。当线程获取到CPU资源时，进入运行状态。在运行过程中，线程可能会因为等待资源而进入阻塞状态，如等待锁、I/O操作等。等待状态包括永久等待和条件等待，线程会等待某个条件成立或被显式唤醒。超时终止通常是由于超时等待某个条件未成立而导致的线程终止。线程执行完毕或被外部线程终止时，进入终止状态。

线程优先级

线程优先级决定了线程在CPU调度时的优先级顺序。Java中，线程优先级用整数表示，取值范围为1（最低）到10（最高）。线程的优先级越高，在调度时获得CPU资源的机会越大。然而，线程优先级并非绝对，系统调度策略和线程竞争情况也会影响线程的实际执行。

守护线程

守护线程是那些为其他线程服务的线程，当所有的非守护线程结束时，程序也会随之终止。在Java中，通过设置线程的isDaemon()方法将线程设置为守护线程。守护线程通常用于执行一些清理工作，如垃圾回收等。

线程池

线程池是一种复用线程的方式，它可以减少创建和销毁线程的开销，提高系统的性能。在Java中，可以通过ThreadPoolExecutor类创建线程池，并配置核心线程数、最大线程数、存活时间、任务队列类型、拒绝策略等参数。

核心参数配置

线程池的核心参数配置对于线程池的性能至关重要。以下是对各个参数的详细解释：

拒绝策略

当线程池的任务数超过最大线程数时，拒绝策略决定了如何处理新的任务。常见的拒绝策略有AbortPolicy（抛出异常）、CallerRunsPolicy（调用者运行）、DiscardPolicy（丢弃任务）和DiscardOldestPolicy（丢弃最旧的任务）。

工作队列类型

工作队列用于存放线程池中的任务，常见的队列类型有ArrayBlockingQueue（基于数组的有界阻塞队列）、LinkedBlockingQueue（基于链表的有界阻塞队列）、SynchronousQueue（同步队列）等。

同步机制

同步机制是控制线程访问共享资源的手段，常见的同步机制包括：

悲观锁/乐观锁

悲观锁假设竞争资源的情况很严重，所以在访问共享资源之前会先加锁；乐观锁则认为资源竞争不严重，使用版本号或时间戳等机制来实现。

读写锁

读写锁允许多个读线程同时访问资源，但写线程需要独占资源。在Java中，可以通过ReentrantReadWriteLock类实现读写锁。

条件变量

条件变量允许线程在某些条件成立之前等待，条件不满足时则进入等待状态。在Java中，可以使用Object的wait()、notify()和notifyAll()方法实现条件变量。

并发集合

Java提供了许多并发集合类，如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等，这些集合在并发环境下能够保证线程安全。

ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap是线程安全的HashMap，它使用分段锁来提高并发性能。在ConcurrentHashMap中，数据被分为多个段，每个段都有自己的锁，从而允许多个线程并发访问不同的段。

CopyOnWrite容器

CopyOnWrite容器在写操作时复制整个容器，避免了读写冲突。在CopyOnWriteArrayList中，每次修改操作都会创建一个新的数组来存储元素，从而保证读操作的线程安全。

BlockingQueue

BlockingQueue是一个线程安全的队列，支持阻塞式操作。常见的实现有LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue等。

LinkedBlockingQueue

LinkedBlockingQueue是一个基于链表的有界阻塞队列，它允许生产者和消费者在不同的线程中并发地添加和移除元素。

ArrayBlockingQueue

ArrayBlockingQueue是一个基于数组的固定大小的阻塞队列，它允许多个线程并发地添加和移除元素。

并发工具类

Phaser

Phaser是一个线程同步工具，可以用来实现复杂的多线程同步控制。Phaser允许线程在执行任务前注册一个屏障，当所有线程到达屏障时，屏障会阻塞线程，直到屏障被释放。

Exchanger

Exchanger允许两个线程交换数据，常用于实现线程间通信。当两个线程都到达Exchanger处时，它们会交换数据，然后继续执行。

FutureTask

FutureTask是线程池中的一个任务单元，可以用来表示异步执行的计算任务。FutureTask提供了get()方法，用于获取异步执行的结果。

非阻塞算法

非阻塞算法在多线程环境下可以提高系统的响应速度，常见的非阻塞算法有CAS（Compare-And-Swap）原理、Atomic类、无锁队列等。

CAS原理

CAS操作是并发编程中的基本操作，它允许在无锁的情况下更新变量。在Java中，可以通过Atomic类实现CAS操作。

Atomic类

Java的Atomic类提供了线程安全的变量操作，如AtomicInteger、AtomicLong等。这些类在内部使用CAS操作来实现线程安全。

无锁队列

无锁队列在并发环境下能够保证线程安全，同时避免了锁的开销。在无锁队列中，线程通过比较和交换操作来维护队列的状态。

并发框架

Netty线程模型

Netty是高性能的NIO客户端服务器框架，其线程模型能够有效地处理高并发网络应用。Netty使用主从多线程模型，将任务分配给多个工作线程，主线程负责接收和分配任务。

Akka Actor模型

Akka是一个基于Actor模型的并发框架，它将并发编程抽象为Actor之间的消息传递。Actor模型通过消息传递来实现线程间的解耦，提高了系统的可扩展性和可靠性。

Disruptor环形缓冲区

Disruptor是一个高性能的并发框架，它使用环形缓冲区来实现高效的并发数据传输。Disruptor通过预分配环形缓冲区，避免了数组扩容的开销，提高了并发性能。

二、MyBatis知识体系

SQL映射

MyBatis通过XML或注解的方式将Java对象映射到SQL语句，从而实现数据的持久化操作。

注解映射

MyBatis提供了@Select、@Insert、@Update、@Delete等注解来映射SQL语句。这些注解可以应用于接口方法或类字段上，实现简单的映射关系。

结果集映射

MyBatis将SQL查询结果映射到Java对象，包括基本类型、对象、集合等。在MyBatis中，可以通过ResultMap或注解来实现结果集映射。

关联查询

MyBatis支持复杂的关联查询，通过嵌套的查询和关联关系来实现。在MyBatis中，可以使用@One、@Many等注解来实现关联查询。

动态SQL

MyBatis的动态SQL功能可以灵活地构建SQL语句，包括if、choose、foreach等。动态SQL可以减少重复的SQL语句，提高代码的可维护性。

OGNL表达式

OGNL（Object-Graph Navigation Language）表达式是MyBatis中用于表达动态SQL的工具，它可以访问对象属性和集合元素。

分支语句

分支语句可以控制动态SQL的执行，根据条件选择不同的SQL片段。在MyBatis中，可以使用 、 等标签来实现分支语句。

批量操作

MyBatis支持批量操作，可以提高数据库操作的性能。在MyBatis中，可以使用 标签来实现批量操作。

缓存机制

MyBatis提供了两种缓存机制：一级缓存和二级缓存。

一级缓存

一级缓存是SqlSession级别的缓存，缓存SQL查询的结果。当同一个SqlSession执行相同的SQL语句时，可以直接从缓存中获取结果，避免了重复查询数据库。

二级缓存

二级缓存是全局的缓存，缓存应用级别的数据。当多个SqlSession需要查询相同的数据时，可以从二级缓存中获取结果，避免了重复查询数据库。

自定义缓存

MyBatis允许自定义缓存实现，以适应特定的业务需求。通过实现Cache接口，可以自定义缓存的存储方式、过期策略等。

代理模式

MyBatis使用代理模式来实现动态代理，使得数据库操作可以通过代理对象进行。通过代理模式，MyBatis可以在不修改原有代码的情况下，实现对数据库操作的增强和扩展。

MapperProxy插件拦截

MyBatis的MapperProxy是动态代理的实现，它通过拦截SQL执行过程来增强数据库操作。

动态代理执行流程

MyBatis通过动态代理机制实现SQL的执行，包括参数处理、SQL执行、结果集处理等。在执行过程中，MapperProxy会拦截SQL执行过程，并对SQL语句进行增强和扩展。

SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的会话接口，它代表了与数据库的交互过程。

执行器类型

MyBatis提供了不同的执行器类型，如SimpleExecutor、BatchExecutor等，用于处理SQL语句的执行。不同的执行器类型具有不同的性能特点，可以根据实际需求选择合适的执行器类型。

延迟加载

MyBatis支持延迟加载，即在需要时才加载关联数据，以提高性能。通过设置@Lazy注解，可以控制关联数据的加载时机。

扩展机制

MyBatis提供了插件机制，允许用户自定义插件来扩展其功能。通过实现Interceptor接口，可以自定义拦截器来增强或修改SQL执行过程。

类型处理器和拦截器链

类型处理器

类型处理器负责将数据库数据类型转换为Java对象类型。在MyBatis中，可以通过TypeHandler接口来实现类型处理器。

拦截器链

拦截器链是MyBatis执行过程中的拦截器集合，可以用于增强或修改SQL执行过程。通过实现Interceptor接口，可以自定义拦截器来增强或修改SQL执行过程。

方言支持

MyBatis支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle、SQLServer等，以满足不同数据库的需求。通过实现Dialect接口，可以自定义数据库方言。

通过以上知识点的详细阐述，我们可以深入理解并发编程和MyBatis的原理和应用，从而在实际项目中更好地利用这些技术提高系统的性能和可靠性。

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