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

并发编程，作为计算机科学领域的关键组成部分，旨在通过有效利用多核处理器，实现计算资源的最大化利用。以下是对并发编程知识体系的专业性补充：

线程基础

线程作为操作系统能够进行运算调度的最小单位，其生命周期和优先级管理是线程基础的核心。

线程生命周期

线程生命周期包括新建、就绪、运行、阻塞和死亡五个状态。每个状态都代表了线程在程序执行过程中的不同阶段和可能遇到的问题。例如，线程在新建状态时，可能由于资源不足或配置错误而无法启动；而在运行状态时，可能因为等待资源或发生异常而陷入阻塞。

线程优先级

线程优先级是线程调度的重要依据。在Java中，线程优先级分为10个等级，优先级高的线程更有可能获得CPU资源。然而，优先级高的线程并不总是能保证执行，因为线程调度还受到线程状态、系统负载和调度策略的影响。

守护线程

守护线程是后台线程，它不干扰应用程序的运行。在Java中，守护线程通过调用setDaemon(true)方法设置。当所有非守护线程结束时，JVM将自动退出。

线程池

线程池是管理线程的重要工具，它通过限制线程数量，避免创建和销毁线程的开销，提高程序性能。线程池的核心参数配置包括：

• corePoolSize：线程池的核心线程数，这些线程在初始化时创建，并一直存在。
• maximumPoolSize：线程池的最大线程数，当任务数量超过核心线程数时，会创建新的线程。
• keepAliveTime：空闲线程的存活时间，超过存活时间且没有被任务使用的线程会被回收。
• workQueue：工作队列类型，如LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue等，用于存放等待执行的任务。
• threadFactory：线程工厂，用于创建线程。
• rejectedExecutionHandler：拒绝策略，当线程池达到最大线程数时，如何处理新任务。

核心参数配置

线程池的核心参数配置是保证线程池高效运行的关键。例如，合理的corePoolSize和maximumPoolSize配置能够平衡线程创建和销毁的成本与系统资源利用。

拒绝策略

拒绝策略决定了当线程池达到最大线程数时，如何处理新任务。常见的拒绝策略包括：

• CallerRunsPolicy：调用者运行策略，将任务回退到调用者处执行。
• AbortPolicy：放弃策略，抛出异常。
• DiscardPolicy：丢弃策略，丢弃任务。
• DiscardOldestPolicy：丢弃最旧的策略，丢弃等待时间最长的任务。

工作队列类型

工作队列类型决定了线程池如何管理等待执行的任务。不同的队列类型适用于不同的场景：

• LinkedBlockingQueue：基于链表的阻塞队列，适用于任务数量不稳定的场景。
• ArrayBlockingQueue：基于数组的阻塞队列，适用于任务数量稳定的场景。
• PriorityBlockingQueue：基于优先级的阻塞队列，适用于需要按优先级执行任务的场景。
• SynchronousQueue：同步队列，不存储元素，适用于线程间直接交换任务。

同步机制

同步机制是解决多线程并发访问共享资源的关键。以下是一些常见的同步机制：

悲观锁/乐观锁

• 悲观锁：假设数据被修改，在操作数据前先加锁，直到操作完成才释放锁。常用的悲观锁实现方式包括synchronized关键字和ReentrantLock。
• 乐观锁：假设数据不会被修改，操作数据时先不加锁，如果检测到数据被修改，则重新读取数据并重新操作。常用的乐观锁实现方式包括版本号和CAS算法。

读写锁

• 读写锁：允许多个读线程同时访问数据，但写线程需要独占访问。读写锁可以提高读操作的性能，适用于读多写少的场景。

条件变量

条件变量用于线程间的协作，以下是一些常用的条件变量：

• wait()：线程进入等待状态，直到被notify()或notifyAll()唤醒。
• notify()：唤醒一个等待线程。
• notifyAll()：唤醒所有等待线程。

并发集合

• ConcurrentHashMap：线程安全的HashMap，适用于高并发场景。
• CopyOnWriteArrayList：线程安全的List，每次修改都会创建一个新的副本，适用于读多写少的场景。

并发工具类

以下是一些常用的并发工具类：

• Phaser：用于线程间的协作，例如实现线程间的计数器。
• Exchanger：用于线程间的数据交换，例如实现生产者-消费者模型。
• FutureTask：用于异步执行任务，并提供任务执行结果。

非阻塞算法

非阻塞算法是指不使用锁和同步机制，通过其他方式保证线程安全。以下是一些常用的非阻塞算法：

• CAS原理：比较并交换（Compare-And-Swap），用于实现无锁编程。
• Atomic类：原子操作类，如AtomicInteger、AtomicLong等，用于实现无锁编程。
• 无锁队列：如ConcurrentLinkedQueue，用于实现无锁并发队列。

并发框架

以下是一些常用的并发框架：

• Netty：高性能的NIO框架，适用于开发高性能的网络应用。
• Akka：基于Actor模型的并发框架，适用于构建高并发、分布式系统。
• Disruptor：高性能的环形缓冲区，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，它支持定制化SQL、存储过程以及高级映射。以下是对MyBatis知识体系的专业性补充：

SQL映射

MyBatis使用XML或注解的方式定义SQL映射，以下是一些常用的SQL映射：

• 注解映射：使用@Select、@Insert、@Update、@Delete等注解定义SQL映射，适用于简单场景。
• 结果集映射：定义SQL查询结果与Java对象的映射关系，例如字段映射、关联映射等。
• 关联查询：定义多个表之间的关联关系，例如一对一、一对多、多对多等。

动态SQL

动态SQL允许我们根据条件动态地生成SQL语句，以下是一些常用的动态SQL：

• OGNL表达式：用于动态生成SQL条件，例如判断字段值是否为空、是否在指定范围内等。
• 分支语句：用于根据条件动态生成SQL语句的不同部分，例如if-else语句、switch-case语句等。
• 批量操作：用于批量插入、更新、删除等操作，例如使用<foreach>标签。

缓存机制

MyBatis提供了两种缓存机制：

• 一级缓存：在SqlSession级别缓存查询结果，适用于单次数据库会话中重复查询的场景。
• 二级缓存：在全局级别缓存查询结果，适用于跨SqlSession共享查询结果。

自定义缓存

MyBatis允许我们自定义缓存，以下是一些自定义缓存的方法：

• 实现Cache接口：自定义缓存实现，例如使用Redis、Memcached等缓存技术。
• 使用插件：使用插件拦截SQL执行过程，实现缓存逻辑。

代理模式

MyBatis使用代理模式实现SQL执行过程，以下是一些代理模式的应用：

• MapperProxy：MyBatis的代理类，用于拦截Mapper接口的方法，例如执行SQL查询或更新操作。
• 动态代理：使用动态代理技术实现Mapper接口的代理，例如使用CGLib或JDK动态代理。

执行流程

MyBatis的执行流程如下：

• 解析XML配置：解析MyBatis的配置文件和映射文件，例如数据源配置、事务管理配置等。
• 构建SqlSession：创建SqlSession对象，负责执行SQL查询或更新操作。
• 构建Executor：根据配置文件和映射文件构建Executor对象，负责执行SQL查询或更新操作。
• 执行SQL：执行SQL查询或更新操作，例如查询数据库、更新数据库等。
• 返回结果：返回查询结果或更新结果，例如返回查询到的数据、受影响的行数等。

SqlSession生命周期

SqlSession生命周期包括以下阶段：

• 创建SqlSession：通过SqlSessionFactory创建SqlSession对象，例如使用SqlSessionFactory.openSession()方法。
• 执行操作：使用SqlSession执行SQL查询或更新操作，例如执行查询、执行更新等。
• 关闭SqlSession：关闭SqlSession对象，释放相关资源，例如使用SqlSession.close()方法。

执行器类型

MyBatis提供了以下三种执行器类型：

• SimpleExecutor：简单执行器，适用于简单查询和更新操作。
• ReusingExecutor：重用执行器，适用于需要重用Statement的查询和更新操作。
• BatchExecutor：批处理执行器，适用于批量插入、更新、删除等操作。

延迟加载

MyBatis支持延迟加载，以下是一些延迟加载的应用：

• @Lazy：使用@Lazy注解实现延迟加载，例如使用懒加载方式加载关联对象。
• 标签 ：使用 标签实现延迟加载，例如使用懒加载方式加载关联对象。

扩展机制

MyBatis提供了以下扩展机制：

• 类型处理器：自定义类型处理器，实现自定义类型转换，例如将数据库中的日期类型转换为Java中的日期对象。
• 拦截器：自定义拦截器，实现SQL执行过程的拦截和修改，例如实现日志记录、性能监控等功能。
• 方言支持：支持自定义方言，例如自定义MySQL、Oracle等数据库的SQL语法。

通过以上对并发编程和MyBatis知识体系的详细阐述，我们不仅了解了每个知识点的具体内容，还学会了如何将这些知识点串联起来，形成完整的知识体系。在实际应用中，我们可以根据具体情况选择合适的并发编程技术和MyBatis功能，以达到高效、稳定的系统设计。

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