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

在并发编程中，线程作为程序执行的最小单位，其实现细节涉及操作系统的调度策略和线程管理机制。线程的独立性体现在每个线程拥有独立的寄存器、栈和程序计数器，使得它们可以独立执行任务，互不干扰。线程的并行性得益于现代操作系统的多线程支持，允许多个线程在同一时间片内交替执行，从而提高程序的整体执行效率。线程的共享性使得线程之间可以访问同一块内存空间，实现数据交换和资源共享。

线程生命周期

线程的生命周期管理是并发编程中的重要环节。线程从新建状态（New）开始，通过创建（如Java中的Thread构造函数）进入就绪状态（Runnable），等待CPU调度。一旦线程被调度，它将进入运行状态（Running）。在执行过程中，线程可能会因为资源竞争、等待条件变量等原因进入阻塞状态（Blocked）或等待状态（Waiting）。当线程完成执行或被终止时，将进入终止状态（Terminated）。

线程优先级

线程优先级在Java中是一个整数，用于表示线程在就绪状态下的调度优先级。线程优先级越高，其被调度执行的概率越大。在Java中，优先级分为MAX_PRIORITY、MIN_PRIORITY和NORM_PRIORITY三个级别，分别对应10、1和5的值。然而，需要注意的是，线程优先级只是建议值，实际调度仍由操作系统决定。

守护线程

守护线程是一种特殊的线程，其生命周期完全由主线程控制。当主线程结束时，所有非守护线程（用户线程）都会被强制终止，而守护线程也会随之结束。在Java中，可以通过调用setDaemon(true)方法将线程设置为守护线程。守护线程通常用于执行一些不需要持续关注的后台任务，如垃圾回收器，因为它不会影响主程序的正常退出。

线程池

线程池是并发编程中常用的一种资源管理方式，它预先创建一定数量的线程，并复用这些线程来执行任务。线程池的核心参数包括核心线程数、最大线程数、队列容量和活跃时间。核心线程数决定了线程池在运行过程中保持的线程数量，最大线程数则限制了线程池可以创建的最大线程数量。队列容量限制了工作队列的最大容量，活跃时间则用于判断线程是否应该被回收。

拒绝策略

当线程池中的线程数量达到最大值时，新提交的任务将根据拒绝策略进行处理。常见的拒绝策略包括AbortPolicy、CallerRunsPolicy、DiscardPolicy和DiscardOldestPolicy。AbortPolicy会抛出RejectedExecutionException异常，CallerRunsPolicy会调用者运行当前任务，DiscardPolicy会丢弃当前任务，而DiscardOldestPolicy则会丢弃队列中最长时间的任务。

工作队列类型

线程池的工作队列有以下几种类型：SynchronousQueue、LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue和PriorityBlockingQueue。SynchronousQueue不存储元素，直接在队头取出元素；LinkedBlockingQueue基于链表的阻塞队列，有容量限制；ArrayBlockingQueue基于数组的阻塞队列，有容量限制；PriorityBlockingQueue具有优先级的阻塞队列。

同步机制

同步机制是确保线程安全的重要手段。悲观锁假设并发访问时会产生冲突，因此对共享资源进行加锁操作，如Java中的synchronized关键字。乐观锁则假设并发访问时不会产生冲突，通过版本号或时间戳来判断数据是否被修改，如Java中的java.util.concurrent.atomic包中的原子类。

读写锁

读写锁是一种可以同时允许多个读线程访问共享资源，但写线程访问时需要独占锁的同步机制。在Java中，java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock类提供了读写锁的实现。

条件变量

条件变量是一种线程间通信的方式，可以用于等待某个条件成立。在Java中，java.util.concurrent.locks.Condition接口提供了条件变量的实现。

并发集合

Java提供了多种并发集合，如java.util.concurrent.ConcurrentHashMap、java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList和java.util.concurrent.CopyOnWriteArraySet。ConcurrentHashMap是线程安全的HashMap，CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet适用于读多写少的场景。

并发工具类

Java并发工具类包括Phaser、Exchanger、FutureTask、CountDownLatch和CyclicBarrier等。Phaser用于协调多个线程的执行顺序，Exchanger用于在线程之间交换数据，FutureTask用于异步执行任务，CountDownLatch用于等待某个事件发生，CyclicBarrier用于等待多个线程到达某个屏障。

非阻塞算法

非阻塞算法通过CAS（Compare-And-Swap）操作实现线程安全。CAS操作包含内存位置、预期值和新值三个参数，确保在更新内存位置的值之前，该位置的值与预期值相匹配。

Atomic类

Java提供了多种Atomic类，如java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger、java.util.concurrent.atomic.AtomicLong和java.util.concurrent.atomic.AtomicReference。这些类提供了原子操作整型、长整型和引用类型的方法。

无锁队列

无锁队列是一种线程安全的队列，通过CAS操作实现线程安全。无锁队列可以提供高性能的并发访问，适用于高并发场景。

并发框架

常用的并发框架包括Netty、Akka和Disruptor。Netty是基于NIO的异步、事件驱动的网络应用程序框架，Akka是一个基于Actor模型的并发框架，Disruptor是一个高性能的并发队列，基于环形缓冲区。

二、MyBatis知识体系

SQL映射

MyBatis通过XML或注解的方式实现SQL映射，将Java对象与数据库表进行映射。XML映射通过编写映射文件，定义SQL语句和Java对象的映射关系；注解映射则通过在Java接口或类上添加注解，实现与XML映射文件相同的功能。

注解映射

MyBatis提供了多种注解进行映射，如@Select、@Insert、@Update和@Delete。这些注解分别对应查询、插入、更新和删除操作。

结果集映射

MyBatis将数据库表中的字段与Java对象中的属性进行映射。映射关系可以通过XML映射文件或注解实现。

关联查询

MyBatis支持关联查询，通过@One、@Many等注解实现。关联查询可以方便地实现一对多、多对多等复杂关系。

动态SQL

MyBatis支持动态SQL，通过<if>、<choose>等标签实现。动态SQL可以根据条件动态生成SQL语句，提高SQL语句的灵活性和可维护性。

OGNL表达式

MyBatis支持OGNL表达式，用于动态生成SQL语句。OGNL表达式是一种表达式语言，可以方便地实现数据绑定和动态计算。

分支语句

MyBatis支持分支语句，通过<choose>、<when>、<otherwise>等标签实现。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，通过<foreach>标签实现。批量操作可以提高数据库操作的效率，减少网络传输和数据处理的负担。

缓存机制

MyBatis提供了缓存机制，包括一级缓存、二级缓存和自定义缓存。一级缓存基于SqlSession的缓存，用于存储最近执行的SQL语句及其结果；二级缓存基于namespace的缓存，用于存储整个应用范围内的SQL语句及其结果；自定义缓存通过实现Cache接口实现。

代理模式

MyBatis使用代理模式实现Mapper接口的动态代理，代理对象负责执行SQL语句。动态代理可以降低代码耦合度，提高代码的可维护性。

MapperProxy

MapperProxy是MyBatis中用于实现Mapper接口动态代理的类。它通过反射机制动态生成代理对象，并拦截方法调用，执行相应的SQL语句。

插件拦截

MyBatis支持插件拦截，通过实现Interceptor接口实现。插件可以拦截SQL语句的执行过程，实现自定义逻辑。

动态代理执行流程

MyBatis通过动态代理的方式执行Mapper接口的方法，执行流程如下：

1. 调用Mapper接口的方法。
2. 动态代理对象拦截方法调用。
3. 根据方法名称生成SQL语句。
4. 执行SQL语句并返回结果。

SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的核心对象，负责执行SQL语句。SqlSession的生命周期包括创建、执行SQL语句和关闭三个阶段。

执行器类型

MyBatis提供了多种执行器类型，如SimpleExecutor、ReuseExecutor和BatchExecutor。SimpleExecutor适用于单条SQL语句，ReuseExecutor适用于多条SQL语句，BatchExecutor适用于批量操作。

延迟加载

MyBatis支持延迟加载，通过@Lazy注解实现。延迟加载可以减少初始加载的数据量，提高系统性能。

扩展机制

MyBatis提供了多种扩展机制，如类型处理器、拦截器链和方言支持。类型处理器用于处理Java类型与数据库类型之间的转换，拦截器链用于拦截SQL语句的执行过程，方言支持则支持不同数据库的特定语法和特性。

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、线程池、同步机制等方面阐述了并发编程的核心概念，并通过MyBatis的SQL映射、动态SQL、缓存机制等知识，展示了如何使用MyBatis进行高效的数据库操作。通过对这些知识点的学习，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。

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