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

线程作为并发编程的核心执行单元，其高效利用是提升程序性能的关键。以下是对线程相关技术实现的详细说明：

线程生命周期： 线程的生命周期包括创建（创建线程对象）、就绪（线程等待CPU调度）、运行（线程被CPU调度执行）、阻塞（线程因等待某个条件而暂停执行）、等待（线程因调用wait()方法而等待被唤醒）、超时（线程等待时间超过设定值）和终止（线程执行完毕或被强制终止）等状态。线程状态之间的转换由线程调度器根据优先级、资源等因素进行管理。

线程优先级： 线程优先级反映了线程在执行时的优先程度。在Java中，线程优先级分为1到10共10个等级，数值越大优先级越高。线程优先级会影响线程调度器的调度策略，但并不保证高优先级线程一定能获得CPU时间。

守护线程： 守护线程（Daemon Thread）是一种特殊的线程，它为其他线程提供服务。当所有非守护线程结束时，守护线程也会随之结束。守护线程通常用于执行一些不需要关注生命周期的后台任务，如垃圾回收器。

线程池： 线程池是一种管理线程的机制，它预先创建一定数量的线程，并复用这些线程来执行多个任务。线程池的核心参数配置包括：

• 核心线程数：线程池中始终保持活跃的线程数量。
• 最大线程数：线程池中最多可以创建的线程数量。
• 存活时间：线程池中空闲线程的存活时间。
• 队列类型：线程池的工作队列类型，如LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue等。
• 拒绝策略：当线程池达到最大线程数且队列已满时，拒绝策略决定如何处理新任务，如CallerRunsPolicy、AbortPolicy等。

同步机制

同步机制是确保多线程访问共享资源时不会出现冲突的关键技术。以下是对同步机制的技术实现细节进行说明：

悲观锁/乐观锁： 悲观锁（Pessimistic Locking）假设并发访问会导致冲突，因此在访问共享资源前先加锁。乐观锁（Optimistic Locking）则假设冲突不会发生，通过版本号或时间戳来判断。乐观锁通常在冲突概率较低的场景下使用，以提高并发性能。

读写锁： 读写锁（Read-Write Lock）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。读写锁可以提高读操作的性能，特别是在读多写少的场景下。

条件变量： 条件变量允许线程在某个条件不满足时等待，直到条件满足时被唤醒。条件变量通常与锁一起使用，以实现线程间的同步。

并发集合

并发集合是专门为并发编程设计的集合类，以下是对并发集合的技术实现细节进行说明：

ConcurrentHashMap： ConcurrentHashMap采用分段锁技术，将数据分为多个段，每个段有自己的锁。这样，多个线程可以同时访问不同的段，从而提高并发性能。

CopyOnWrite容器： CopyOnWrite容器在写操作时复制整个容器，避免读写冲突。这种策略适用于读多写少的场景，但写操作的性能会受到影响。

BlockingQueue： BlockingQueue是线程安全的队列，支持生产者-消费者模型。BlockingQueue提供了丰富的方法，如put、take、offer、poll等，以实现线程间的同步。

并发工具类

以下是对并发工具类的技术实现细节进行说明：

Phaser： Phaser是一种协调多个线程执行的并发工具，类似于CyclicBarrier。Phaser允许线程在执行过程中多次注册和注销，以实现更灵活的线程同步。

Exchanger： Exchanger用于两个线程交换数据。当两个线程都准备好交换数据时，Exchanger会交换它们的数据，并继续执行。

FutureTask： FutureTask用于异步执行任务，并获取执行结果。FutureTask实现了Runnable接口，可以提交给线程池执行，也可以通过get()方法获取执行结果。

非阻塞算法

非阻塞算法通过减少锁的使用，提高并发性能。以下是对非阻塞算法的技术实现细节进行说明：

CAS原理： CAS（Compare-And-Swap）是一种无锁操作，它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操作可以保证操作的原子性。

Atomic类： Atomic类提供原子操作的类，如AtomicInteger、AtomicLong等。这些类通过内部的自旋锁机制，实现原子操作，从而提高并发性能。

无锁队列： 无锁队列基于CAS原理实现，通过CAS操作保证队列操作的原子性，从而提高并发性能。

二、MyBatis知识体系

SQL映射

MyBatis通过XML或注解来映射SQL语句和Java对象之间的关系。以下是对SQL映射的技术实现细节进行说明：

注解映射： MyBatis提供了多种注解，如@Select、@Insert、@Update、@Delete等，用于指定SQL语句和Java对象的映射关系。

结果集映射： MyBatis将查询结果映射到Java对象，包括基本类型、对象、集合等。结果集映射可以通过XML或注解实现。

关联查询： MyBatis支持关联查询，用于处理一对多、多对多等复杂关系。关联查询可以通过XML或注解实现。

动态SQL

MyBatis支持动态SQL，可以根据条件动态生成SQL语句。以下是对动态SQL的技术实现细节进行说明：

OGNL表达式： OGNL（Object-Graph Navigation Language）是一种表达式语言，用于动态构建SQL语句。OGNL表达式可以访问Java对象的属性和方法，从而实现动态SQL。

分支语句： MyBatis支持根据条件执行不同的SQL语句，如if、choose、when、otherwise等。

批量操作： MyBatis支持批量插入、更新和删除操作，可以通过XML或注解实现。

缓存机制

MyBatis提供一级缓存和二级缓存机制。以下是对缓存机制的技术实现细节进行说明：

一级缓存： 一级缓存默认开启，用于缓存查询结果。一级缓存的作用域是SqlSession，当SqlSession关闭时，一级缓存会失效。

二级缓存： 二级缓存可自定义，用于跨会话缓存。二级缓存的作用域是全局，可以跨SqlSession共享。

自定义缓存： 通过实现Cache接口自定义缓存，可以扩展MyBatis的缓存机制。

代理模式

MyBatis使用代理模式实现Mapper接口的动态代理。以下是对代理模式的技术实现细节进行说明：

MapperProxy： MyBatis内部使用的代理类，通过动态代理技术拦截Mapper接口的执行，实现SQL映射和执行。

插件拦截

MyBatis支持插件拦截，用于扩展功能。以下是对插件拦截的技术实现细节进行说明：

动态代理执行流程： MyBatis通过动态代理技术拦截Mapper接口的执行，插件可以在执行过程中插入自定义逻辑。

SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的核心对象，负责执行SQL语句。以下是对SqlSession生命周期的技术实现细节进行说明：

执行器类型： MyBatis提供多种执行器类型，如SimpleExecutor、BatchExecutor等。执行器类型决定了SQL执行的策略和性能。

延迟加载： MyBatis支持延迟加载，用于提高性能。延迟加载是指在需要时才加载数据，从而减少内存占用和数据库访问次数。

扩展机制

MyBatis提供多种扩展机制，如类型处理器、拦截器链、方言支持等。以下是对扩展机制的技术实现细节进行说明：

类型处理器： 类型处理器用于将数据库类型转换为Java类型。MyBatis提供了丰富的类型处理器，如IntegerTypeHandler、StringTypeHandler等。

拦截器链： 拦截器链用于拦截SQL执行过程，实现自定义功能。MyBatis提供了多种拦截器，如ExecutorInterceptor、StatementHandlerInterceptor等。

方言支持： MyBatis支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle等。方言支持使得MyBatis可以更好地适应不同的数据库。

总结

并发编程和MyBatis是现代软件开发中不可或缺的知识体系。了解并发编程原理和MyBatis框架，有助于我们编写高效、可扩展的软件。在实际开发中，我们可以根据具体需求，灵活运用并发编程和MyBatis技术，提高程序性能和可维护性。

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