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

并发编程，作为计算机科学中的一个核心领域，旨在解决如何在多核处理器上并行执行任务，以及在多处理器系统中高效分配和利用资源的问题。以下是对并发编程知识体系的详细补充说明，以专业且通俗易懂的方式阐述。

线程基础

线程是程序中执行任务的基本单位。在Java中，线程的生命周期由Java虚拟机（JVM）管理，其核心实现依赖于操作系统提供的线程机制。

1. 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。线程状态之间的转换通常由线程的行为和外部事件触发。

   • 创建线程：通过继承Thread类或实现Runnable接口创建线程。
   • 启动线程：调用start()方法启动线程，进入就绪状态。
   • 运行状态：线程被调度器选中，执行其run()方法。
   • 阻塞状态：线程因为某些原因（如I/O操作、等待锁等）无法继续执行。
   • 等待状态：线程调用sleep()方法或等待某个对象的通知。

2. 线程优先级：Java中的线程优先级分为10个等级，优先级高的线程有更高的CPU执行机会。线程优先级是建议性的，JVM可以忽略。

3. 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，守护线程也会自动结束。在Java中，守护线程可以通过设置isDaemon()方法来设置。

4. 线程池：线程池是管理一组线程的机制，可以有效减少线程创建和销毁的开销，提高应用程序的响应速度。

   • 核心参数配置：核心线程数、最大线程数、存活时间、队列类型等参数影响线程池的性能和稳定性。
   • 拒绝策略：当线程池达到最大线程数时，拒绝策略决定如何处理新任务的提交，例如CallerRunsPolicy、AbortPolicy等。
   • 工作队列类型：工作队列包括阻塞队列和非阻塞队列，影响线程池的线程使用率和响应时间。

5. 同步机制：

   • 悲观锁/乐观锁：悲观锁和乐观锁是解决并发冲突的两种策略。悲观锁假设并发冲突一定会发生，因此总是先加锁；乐观锁则假设并发冲突很少发生，只在更新数据时检查冲突。
   • 读写锁：读写锁允许多个线程同时读取资源，但只有一个线程可以写入资源，适用于读多写少的场景。
   • 条件变量：条件变量用于线程间的同步，使得线程可以在某个条件满足时继续执行。

6. 并发集合：

   • ConcurrentHashMap：ConcurrentHashMap通过分段锁（Segment）来提高并发性能，每个段都有自己的锁，减少锁竞争。
   • CopyOnWrite容器：CopyOnWrite容器在写操作时复制整个底层数据结构，适用于读多写少的场景。

7. BlockingQueue：BlockingQueue是线程安全的队列，支持生产者和消费者模式，可以有效地协调线程之间的数据传递。

8. 并发工具类：

   • Phaser：Phaser用于控制多个线程的执行顺序，类似于信号量。
   • Exchanger：Exchanger用于在线程间交换数据，适用于需要同步交换数据的场景。
   • FutureTask：FutureTask用于异步计算，返回计算结果。

9. 非阻塞算法：

   • CAS原理：比较并交换（Compare-And-Swap）是原子操作的基础，用于实现无锁编程。
   • Atomic类：Atomic类提供原子操作的工具类，例如AtomicInteger、AtomicLong等。
   • 无锁队列：无锁队列基于CAS原理实现，提供高效的并发访问。

10. 并发框架：

    • Netty线程模型：Netty采用主从多线程模型，可以有效地处理高并发连接。
    • Akka Actor模型：Akka Actor模型基于消息传递的并发模型，适用于构建高并发、高可用分布式系统。
    • Disruptor环形缓冲区：Disruptor环形缓冲区用于实现高性能的并发队列，适用于高并发场景。

二、MyBatis知识体系

MyBatis是一个优秀的持久层框架，它简化了JDBC代码，提高了开发效率。以下是对MyBatis知识体系的详细补充说明。

SQL映射

1. 注解映射：MyBatis使用注解来映射SQL语句和结果集，简化了XML配置。

2. 结果集映射：MyBatis将SQL查询结果映射到Java对象，通过XML配置或注解实现。

3. 关联查询：MyBatis支持嵌套查询和关联加载，处理多表关联查询。

4. 动态SQL：MyBatis使用OGNL表达式或分支语句来实现动态SQL，根据条件动态构建SQL语句。

5. 批量操作：MyBatis支持批量插入、更新和删除操作，提高数据库操作效率。

缓存机制

1. 缓存机制：MyBatis提供了一级缓存和二级缓存。

2. 一级缓存：SqlSession级别的缓存，默认开启，存储最近执行过的查询结果。

3. 二级缓存：Mapper级别的缓存，需要手动开启，可以跨SqlSession共享数据。

4. 自定义缓存：可以通过实现Cache接口来自定义缓存，满足特定需求。

5. 代理模式：MyBatis使用代理模式来管理缓存，提高性能。

执行流程

1. MapperProxy：MyBatis使用代理模式来拦截接口方法，执行相应的SQL语句。

2. 插件拦截：MyBatis支持插件拦截，可以在执行SQL语句前后进行自定义操作。

3. 动态代理执行流程：通过动态代理技术，将接口方法调用转换为对应的SQL执行。

SqlSession生命周期

1. SqlSession：SqlSession是MyBatis的核心对象，用于执行数据库操作。

2. 生命周期：SqlSession从创建到销毁经历多个阶段，包括开启、使用和关闭。

执行器类型

1. 执行器：MyBatis提供多种执行器，包括SimpleExecutor、BatchExecutor、ReuseExecutor和BatchExecutor。

2. 延迟加载：MyBatis支持延迟加载，可以提高性能。

扩展机制

1. 类型处理器：MyBatis提供类型处理器来处理Java类型和数据库类型之间的转换。

2. 拦截器链：MyBatis支持拦截器链，可以在执行SQL语句前后进行拦截。

3. 方言支持：MyBatis支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle等。

通过以上对并发编程和MyBatis知识体系的详细补充说明，我们可以看到这两个领域之间存在着紧密的联系。并发编程是MyBatis高效执行的基础，而MyBatis则展示了并发编程在实际应用中的价值。理解和掌握这些知识，对于开发高性能、可扩展的应用程序至关重要。

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