并发编程与MyBatis深度解析

📕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

在深入探讨并发编程之前，我们首先需要构建一个坚实的知识体系。以下是对线程基础、同步机制、并发集合、并发工具类以及并发框架的详细描述。

线程基础

线程生命周期

线程的生命周期包括新建（New）、就绪（Runnable）、运行（Running）、阻塞（Blocked）、等待（Waiting）、超时等待（Timed Waiting）和终止（Terminated）七个状态。理解这些状态对于编写高效并发程序至关重要。线程状态之间的转换是由线程调度器根据线程的优先级、同步状态以及系统资源等因素来决定的。例如，当线程正在等待获取一个锁时，它会从运行状态转换为阻塞状态。

线程优先级

线程优先级决定了线程在多线程环境中的调度顺序。在Java中，线程优先级分为1到10，数字越大优先级越高。线程优先级并不是绝对的，它只是给线程调度器提供了一个参考。线程调度器可能会根据线程的实际情况调整线程的优先级。

守护线程

守护线程是服务于其他线程的线程，当所有非守护线程结束时，程序会自动退出。在Java中，守护线程通常用于后台任务，如垃圾回收。守护线程的创建可以通过调用Thread.setDaemon(true)方法来实现。需要注意的是，当守护线程正在执行时，它无法中断正在运行的守护线程。

线程池

线程池是管理一组线程的容器，它可以有效地控制线程的创建、销毁、执行和复用。线程池的核心参数包括核心线程数、最大线程数、存活时间、队列类型和拒绝策略。线程池通过维护一个线程队列来管理等待执行的任务，当任务提交到线程池时，线程池会根据队列的类型和线程池的状态来决定如何处理这个任务。

拒绝策略

当线程池达到最大线程数时，拒绝策略决定了如何处理新提交的任务。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（丢弃最旧任务）。不同的拒绝策略适用于不同的场景，需要根据实际情况进行选择。

工作队列类型

线程池的工作队列用于存放等待执行的任务。常见的队列类型有LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue和PriorityBlockingQueue。每种队列类型都有其特定的使用场景和性能特点。

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数据不一致问题。主要包括：

• 悲观锁/乐观锁：悲观锁假设并发操作会导致数据不一致，因此采用锁定机制来保证数据的一致性；乐观锁则假设数据在并发操作中不会发生变化，采用版本号或时间戳来检测冲突。悲观锁通常使用synchronized关键字或ReentrantLock来实现，而乐观锁可以使用Atomic类或ConcurrentHashMap的compareAndSet方法来实现。

• 读写锁：读写锁允许多个线程同时读取数据，但只允许一个线程写入数据。读写锁可以提高读操作的并发性，适用于读多写少的场景。Java中的ReadWriteLock接口提供了读写锁的实现。

• 条件变量：条件变量允许线程在某些条件下暂停执行，直到其他线程满足条件后通知它们继续执行。条件变量通常与ReentrantLock一起使用，通过lock.newCondition()来创建条件变量。

并发集合

ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap是Java提供的一个线程安全的哈希表，它通过分段锁技术实现了高效的并发访问。ConcurrentHashMap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，从而提高了并发性能。

CopyOnWrite容器

CopyOnWrite容器在写操作时复制整个底层数组，避免了锁的竞争，适用于读多写少的场景。CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet是Java中CopyOnWrite容器的典型实现。

BlockingQueue

BlockingQueue是一个线程安全的队列，它支持生产者-消费者模型，常用的实现有LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue和PriorityBlockingQueue。BlockingQueue在多线程环境下可以保证线程安全，并且提供了丰富的操作方法。

并发工具类

Phaser

Phaser是一个灵活的同步工具，它可以用于协调多个线程的执行顺序。Phaser允许线程在执行过程中进行注册、等待、到达和中断等操作，从而实现复杂的同步逻辑。

Exchanger

Exchanger允许两个线程在某个点交换数据。当两个线程都到达交换点时，它们可以交换数据，然后继续执行。

FutureTask

FutureTask是一个可以用来异步执行任务的类，它允许主线程等待异步任务的完成。FutureTask可以与线程池一起使用，实现任务的异步执行。

非阻塞算法

非阻塞算法通过减少锁的使用和优化数据结构来提高并发性能。例如，使用Atomic类提供的原子操作，或者使用ConcurrentHashMap的putIfAbsent方法来避免锁的竞争。

CAS原理与Atomic类

CAS原理

CAS（Compare-And-Swap）是一种无锁算法，它通过比较和交换操作来更新变量的值。CAS操作包括三个操作数：内存位置（V）、预期原值（A）和新值（B）。如果内存位置的值与预期原值相等，则将内存位置的值更新为新值。

Atomic类

Atomic类提供了一系列原子操作，如AtomicInteger、AtomicLong等，它们可以保证操作过程中的原子性。这些类内部使用了CAS操作来实现原子性。

并发框架

Netty线程模型

Netty采用主从多线程模型，主线程负责接收客户端连接，从线程负责处理业务逻辑。这种模型可以有效地提高系统的并发处理能力。

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消息传递。Actor模型可以简化并发编程的复杂性，并提高系统的可扩展性。

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减少锁的竞争。环形缓冲区可以提供高效的并发访问，并减少内存碎片。

二、MyBatis知识体系

MyBatis是一个强大的持久层框架，它对JDBC操作进行了封装，简化了数据库操作。

SQL映射

注解映射

MyBatis支持使用注解来映射SQL语句和结果集。通过在Java接口或XML映射文件中使用注解，可以方便地定义SQL语句和结果集的映射关系。

结果集映射

MyBatis可以将数据库结果集中的列映射到Java对象的属性。通过在XML映射文件中定义结果集映射规则，可以实现复杂的映射关系。

关联查询

MyBatis支持复杂的关联查询，可以将多个表的数据映射到同一个Java对象。通过在XML映射文件中定义关联关系，可以实现多表数据的映射。

动态SQL

MyBatis支持动态SQL，可以根据条件动态构建SQL语句。通过在XML映射文件中使用<if>、<choose>、<when>、<otherwise>等标签，可以实现动态SQL的构建。

OGNL表达式与分支语句

OGNL表达式

OGNL（Object-Graph Navigation Language）表达式用于在MyBatis中动态访问对象属性。OGNL表达式可以方便地访问对象的属性、方法以及集合元素。

分支语句

MyBatis支持使用分支语句来动态构建SQL语句。通过在XML映射文件中使用<choose>、<when>、<otherwise>等标签，可以实现动态SQL的分支逻辑。

批量操作与缓存机制

批量操作

MyBatis支持批量插入、更新和删除操作，可以提高数据库操作的效率。通过在XML映射文件中定义批量操作的SQL语句，可以实现批量操作。

缓存机制

MyBatis提供了两级缓存机制，包括一级缓存和二级缓存。一级缓存是本地缓存，只对当前SqlSession有效；二级缓存是全局缓存，对整个应用程序有效。通过配置缓存机制，可以减少数据库的访问次数，提高系统性能。

自定义缓存与代理模式

自定义缓存

MyBatis允许自定义缓存实现，以满足特定需求。通过实现org.apache.ibatis.cache.Cache接口，可以创建自定义缓存。

代理模式

MyBatis使用代理模式来创建Mapper接口的代理实现。通过动态代理技术，MyBatis可以在运行时创建Mapper接口的代理实例，从而实现动态代理。

MapperProxy与插件

MapperProxy

MapperProxy是MyBatis用于创建Mapper接口代理的类。通过动态代理技术，MapperProxy可以拦截Mapper接口的方法调用，并执行相应的处理逻辑。

插件

MyBatis支持插件机制，允许拦截SQL执行过程。通过实现org.apache.ibatis.plugin.Interceptor接口，可以创建自定义插件。

执行流程与SqlSession生命周期

执行流程

MyBatis的执行流程包括解析配置、构建SQL语句、执行SQL、处理结果集等步骤。MyBatis通过解析XML配置文件来构建SQL语句，并通过数据库连接执行SQL语句。

SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的核心对象，它负责管理数据库连接、事务等。SqlSession的生命周期从创建到销毁，需要遵循一定的规范，以确保数据库连接和事务的正确管理。

执行器类型与延迟加载

执行器类型

MyBatis提供了多种执行器类型，如SimpleExecutor和BatchExecutor。不同的执行器类型适用于不同的场景，需要根据实际情况进行选择。

延迟加载

MyBatis支持延迟加载，可以减少数据库访问次数。通过配置延迟加载，可以实现按需加载关联数据，从而提高系统性能。

扩展机制与类型处理器

扩展机制

MyBatis提供了一系列扩展机制，如类型处理器、拦截器链等。通过扩展机制，可以自定义MyBatis的行为，以满足特定需求。

类型处理器

类型处理器用于将数据库中的数据类型转换为Java对象类型。通过实现org.apache.ibatis.type.TypeHandler接口，可以创建自定义类型处理器。

拦截器链

MyBatis使用拦截器链来拦截SQL执行过程。通过实现org.apache.ibatis.plugin.Interceptor接口，可以创建自定义拦截器。

方言支持

MyBatis支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle等。通过配置方言，MyBatis可以自动适配不同的数据库。

通过以上对并发编程和MyBatis知识体系的详细描述，我们可以看到这两个领域之间的紧密联系。并发编程为MyBatis提供了高效的并发处理能力，而MyBatis则为并发编程提供了持久层的解决方案。在实际应用中，合理运用这两个知识体系，可以构建出高性能、可扩展的Java应用程序。

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