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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并发编程知识体系

线程基础

并发编程是现代软件开发的核心技术之一，它通过在程序中并行执行多个任务来提高效率。线程作为并发编程的基本单元，是程序执行任务的最小单位。以下是线程生命周期的详细解析：

• 新建（New）：线程对象创建后，进入新建状态。此时线程尚未启动，也没有分配系统资源。
• 就绪（Runnable）：线程被创建后，进入就绪状态。线程就绪意味着它已经准备好了，等待被调度器选中并分配CPU时间。
• 运行（Running）：就绪状态的线程被调度器选中并分配CPU时间后，进入运行状态。此时线程正在执行任务。
• 阻塞（Blocked）：线程在执行过程中，可能会因为等待某个资源（如互斥锁）而进入阻塞状态。在这种情况下，线程将暂时停止执行。
• 终止（Terminated）：线程完成任务或被强制终止后，进入终止状态。终止的线程将释放其所占用的资源。

线程优先级

线程优先级决定了线程在调度器中的优先级顺序。在Java中，线程优先级分为1到10，优先级高的线程更有可能获得CPU时间。然而，线程的优先级只是一个建议，实际执行时，调度器会根据系统负载和线程状态等因素综合考虑。

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，程序将退出。守护线程通常用于执行后台任务，例如垃圾回收器。

线程池

线程池是一组线程的集合，用于管理线程的生命周期。使用线程池可以减少线程创建和销毁的开销，提高程序性能。以下是线程池的核心参数配置：

• 核心线程数：线程池维护的基本线程数量，即使没有任务提交时，这些线程也处于空闲状态。
• 最大线程数：线程池允许的最大线程数量，当任务数量超过核心线程数时，线程池将创建新线程来处理任务。
• 队列容量：任务队列的最大容量，超过此容量将拒绝新任务。
• 活跃时间：线程空闲的时间，超过这个时间，线程将被回收。

线程池的拒绝策略包括：

• AbortPolicy：抛出RejectedExecutionException异常。
• CallerRunsPolicy：调用者运行策略，当前线程会尝试执行该任务。
• DiscardPolicy：丢弃任务，不抛出异常。
• DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最早的任务，并尝试执行当前任务。

工作队列类型包括：

• 队列：先进先出（FIFO）。
• 链表：适合小规模任务。
• 队列链表：结合了队列和链表的优点。

同步机制

同步机制用于控制对共享资源的访问，防止数据不一致。以下是几种常见的同步机制：

• 悲观锁/乐观锁：
  • 悲观锁：假设在操作过程中数据会被修改，因此在操作开始前加锁，直到操作完成。
  • 乐观锁：假设在操作过程中数据不会被修改，因此在操作开始前不加锁，而是在操作完成时检查数据是否被修改。
• 读写锁：
  • 读写锁：允许多个读线程同时访问资源，但只允许一个写线程访问资源。
• 条件变量：
  • 条件变量：用于线程间的同步，线程可以等待某个条件成立。

并发集合

并发集合是专门为并发环境设计的集合类，例如ConcurrentHashMap。以下是ConcurrentHashMap的实现细节：

• 分段锁（Segment Lock）：ConcurrentHashMap使用分段锁技术，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。

并发工具类

• Phaser：Phaser是一个线程同步工具，允许线程在某个阶段等待其他线程。
• Exchanger：Exchanger允许两个线程交换数据。
• FutureTask：FutureTask是一个可以表示异步计算结果的Future对象。

非阻塞算法

• CAS原理：CAS（Compare-And-Swap）是一种非阻塞算法，用于实现无锁编程。
• Atomic类：Atomic类提供了原子操作，如AtomicInteger、AtomicLong等。
• 无锁队列：无锁队列是一种不需要锁的队列实现，通过CAS操作实现线程安全。

并发框架

Netty线程模型

Netty是一个高性能的NIO客户端服务器框架，其线程模型采用主从多线程模型。主线程负责接受客户端连接，从线程负责处理客户端请求。

Akka Actor模型

Akka是一个基于Actor模型的高性能并发框架，它允许构建无锁、无线程池、可伸缩的并发应用程序。Actor模型的核心是消息传递，每个Actor都是独立的，并且只有通过消息进行通信。

Disruptor环形缓冲区

Disruptor是一个高性能的并发队列实现，它使用环形缓冲区和序列化机制来提高性能。Disruptor通过保证生产者和消费者之间的顺序一致性，避免了数据竞争和线程同步的开销。

MyBatis知识体系

SQL映射

MyBatis通过XML或注解的方式将Java对象与SQL语句进行映射。以下是SQL映射的详细解析：

• 注解映射：MyBatis提供了多种注解，如@Select、@Insert、@Update、@Delete等，用于定义SQL语句。
• 结果集映射：MyBatis将SQL查询结果映射到Java对象。
• 关联查询：MyBatis支持多表关联查询，通过@One、@Many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。
• OGNL表达式：OGNL（Object-Graph Navigation Language）用于在MyBatis中访问对象的属性。
• 分支语句：MyBatis支持分支语句，可以根据条件执行不同的SQL语句。
• 批量操作：MyBatis支持批量操作，可以一次性执行多条SQL语句。

缓存机制

MyBatis的缓存机制分为一级缓存和二级缓存：

• 一级缓存：SqlSession级别的缓存，当SqlSession关闭时，一级缓存会失效。
• 二级缓存：全局缓存，可以在多个SqlSession之间共享。

MapperProxy插件拦截

MyBatis使用动态代理技术实现Mapper接口的方法调用，并通过插件拦截机制进行扩展：

• MapperProxy：MapperProxy是MyBatis的动态代理实现，用于拦截Mapper接口的方法调用。
• 插件拦截：MyBatis支持插件拦截，可以在执行SQL语句前后进行操作。

SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的会话，用于执行SQL语句。以下是SqlSession生命周期的详细解析：

• 创建：通过SqlSessionFactory创建SqlSession。
• 使用：执行SQL语句。
• 关闭：释放资源，关闭SqlSession。

执行器类型

MyBatis的执行器负责执行SQL语句，包括SimpleExecutor和ReuseExecutor：

• 执行器：SimpleExecutor和ReuseExecutor分别对应不同的执行策略。
• 类型处理器：类型处理器用于处理Java类型和数据库类型之间的转换。

拦截器链

MyBatis的拦截器可以拦截SQL语句的执行过程，拦截器链支持多个拦截器串联：

• 拦截器：MyBatis的拦截器可以拦截SQL语句的执行过程。
• 拦截器链：MyBatis支持拦截器链，多个拦截器可以串联起来。

方言支持

MyBatis支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle、SQL Server等。以下是方言支持的详细解析：

• MySQL：MyBatis提供了针对MySQL数据库的方言支持。
• Oracle：MyBatis提供了针对Oracle数据库的方言支持。
• SQL Server：MyBatis提供了针对SQL Server数据库的方言支持。

总结

并发编程和MyBatis是现代软件开发中不可或缺的技术。通过深入理解并发编程和MyBatis的原理和实现细节，可以有效地提高程序的性能和稳定性，简化数据库操作，提高开发效率。在实际应用中，我们可以根据具体需求选择合适的并发编程技术和MyBatis功能，以达到最佳的开发效果。

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