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

在多核处理器环境下，并发编程允许程序并行执行任务，显著提升程序的执行效率和响应速度。线程作为执行并发任务的基本单位，其生命周期和同步机制是实现并发编程的关键。

1. 线程生命周期：线程的生命周期经历了创建、就绪、运行、阻塞、等待、超时、终止等状态。创建状态是指线程对象被创建，但尚未开始执行；就绪状态是指线程已经准备好执行，但CPU资源未分配；运行状态是指线程正在执行任务；阻塞状态是指线程因等待某些条件满足而无法执行；等待状态是指线程因等待其他线程的通知或事件而暂停执行；超时状态是指线程在等待过程中超过设定时间而无法继续执行；终止状态是指线程执行完毕或被终止。

2. 线程优先级：线程优先级决定了线程在多线程环境中获取CPU资源的优先级。在Java中，线程优先级分为最高、最高、正常、最低、后台等五个等级。线程优先级是一个相对的概念，高优先级的线程在获得CPU资源时比低优先级线程具有更高的优先权。

3. 守护线程：守护线程是一种特殊的线程，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后台任务，如垃圾回收器、日志记录器等。

4. 线程池：线程池是一种管理线程的机制，它可以减少创建和销毁线程的开销，提高系统资源的利用率。线程池的核心参数配置包括核心线程数、最大线程数、存活时间、队列类型等。核心线程数是指线程池中始终存在的线程数量，最大线程数是指线程池中能够创建的最大线程数量，存活时间是指线程空闲时的存活时间，队列类型是指用于存放等待执行的任务的队列类型。

5. 拒绝策略：当线程池中的线程数量达到最大值时，新的任务会被拒绝。拒绝策略包括CallerRunsPolicy、AbortPolicy、DiscardPolicy、DiscardOldestPolicy等。CallerRunsPolicy是指拒绝任务后，调用任务的线程将执行该任务；AbortPolicy是指拒绝任务后抛出异常；DiscardPolicy是指拒绝任务后丢弃该任务；DiscardOldestPolicy是指拒绝任务后丢弃最老的任务。

6. 工作队列：工作队列是线程池中的一个队列，用于存放等待执行的任务。常见的队列类型有LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue、SynchronousQueue等。

同步机制

同步机制是确保数据一致性和避免线程竞争的关键。

1. 悲观锁/乐观锁：悲观锁假设在并发环境中，多个线程会同时访问共享资源，因此需要加锁来保证数据的一致性。乐观锁则假设在并发环境中，多个线程不会同时访问共享资源，因此采用版本号或时间戳等方式来检测冲突。

2. 读写锁：读写锁允许多个读线程同时访问共享资源，但写线程需要独占访问。读写锁可以提高并发性能，尤其是在读操作远多于写操作的场景中。

3. 条件变量：条件变量是线程间通信的一种机制，允许线程在满足特定条件时等待，直到其他线程发出通知。

4. 并发集合：Java并发集合包括ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等，它们提供了线程安全的集合实现。

并发工具类

并发工具类为并发编程提供了丰富的功能。

1. Phaser：Phaser是一个灵活的线程同步工具，它支持线程间的协调，可以用于实现复杂的多线程同步逻辑。

2. Exchanger：Exchanger允许两个线程在交换数据后继续执行，常用于实现生产者-消费者模式。

3. FutureTask：FutureTask是一个实现了Future接口的类，它代表了异步计算的结果。

4. 非阻塞算法：非阻塞算法通过避免锁机制，实现了线程间的无锁并发，从而提高了程序的性能。

5. CAS原理：Compare-And-Swap（比较并交换）是一种无锁算法，它通过原子操作来更新共享变量。

6. Atomic类：Java提供了Atomic类，如AtomicInteger、AtomicLong等，它们提供了线程安全的原子操作。

7. 无锁队列：无锁队列是一种基于CAS原理的并发队列，它可以提高并发性能。

并发框架

并发框架为并发编程提供了更为完善的解决方案。

1. Netty线程模型：Netty是一种高性能的NIO框架，它采用主从多线程模型，通过一个或多个Boss线程接收客户端的连接请求，将连接分配给多个Worker线程进行业务处理。

2. Akka Actor模型：Akka是一种基于Actor模型的并发框架，它将每个线程视为一个Actor，通过消息传递来实现线程间的通信。

3. Disruptor环形缓冲区：Disruptor是一种高性能的并发队列，它采用环形缓冲区来存储数据，并通过事件发布和订阅机制来实现线程间的通信。

二、MyBatis知识体系

SQL映射

MyBatis提供了丰富的SQL映射功能，将数据库操作与Java对象关联。

1. 注解映射：MyBatis提供了一系列注解，如@Select、@Insert、@Update、@Delete等，用于映射SQL语句和Java对象。

2. 结果集映射：MyBatis将SQL查询结果映射到Java对象，包括单列映射、多列映射、复杂类型映射等。

3. 关联查询：MyBatis支持关联查询，可以将多个表的数据映射到同一个Java对象中。

4. 动态SQL：MyBatis允许使用OGNL表达式和分支语句来动态构建SQL语句。

缓存机制

MyBatis的缓存机制可以提高查询效率，降低数据库访问压力。

1. 一级缓存：MyBatis一级缓存是SqlSession级别的缓存，用于存储最近执行的SQL查询结果。

2. 二级缓存：MyBatis二级缓存是全局缓存，用于存储整个应用程序的查询结果。

3. 自定义缓存：MyBatis允许自定义缓存，通过实现Cache接口来实现。

4. 代理模式：MyBatis使用代理模式来管理SqlSession的生命周期。

插件拦截

MyBatis插件拦截功能可以扩展框架功能，满足个性化需求。

1. MapperProxy：MyBatis使用MapperProxy来实现Mapper接口的代理，从而实现动态代理。

2. 插件拦截：MyBatis允许自定义插件，通过拦截SqlSession、Executor等组件的执行流程来实现自定义功能。

执行流程

MyBatis的执行流程包括SqlSession生命周期、执行器类型、延迟加载和扩展机制等。

1. SqlSession生命周期：SqlSession是MyBatis的核心组件，它负责执行SQL语句、管理事务等。SqlSession生命周期包括创建、开启事务、执行SQL语句、提交或回滚事务、关闭等。

2. 执行器类型：MyBatis提供了不同的执行器类型，如SimpleExecutor、ReuseExecutor、BatchExecutor等。不同的执行器类型适用于不同的场景。

3. 延迟加载：MyBatis支持延迟加载，可以在查询时延迟加载关联对象。延迟加载可以提高查询性能，但需要处理好加载时机和并发问题。

4. 扩展机制：MyBatis提供了多种扩展机制，如类型处理器、拦截器链、方言支持等。这些扩展机制为开发者提供了丰富的功能，以满足个性化需求。

总结

本文详细介绍了并发编程和MyBatis的相关知识点，从线程基础、同步机制、并发工具类、并发框架等方面阐述了并发编程的原理和应用。在MyBatis方面，介绍了SQL映射、缓存机制、插件拦截、执行流程等方面的知识。通过这些知识点的串联，读者可以更好地理解和应用并发编程和MyBatis技术，提高程序的性能和可维护性。在实际开发过程中，开发者需要根据具体需求选择合适的并发编程技术和框架，结合缓存机制和插件拦截等高级功能，打造高性能、可扩展的软件系统。

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