并发编程与MyBatis深度解析-优快云博客

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📕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

并发编程是现代计算机系统中的核心技术，它使得计算机系统能够高效地利用多核处理器和分布式资源，提高系统的性能和响应速度。以下是并发编程知识体系的详细阐述，并补充其技术实现细节：

线程基础

线程是并发编程的基础，它代表着程序的并发执行单元。以下是线程相关的知识：

（1）线程生命周期：线程从创建（Thread实例化）、就绪（线程可被调度执行）、运行（CPU正在执行线程）、阻塞（线程因等待某些条件而无法执行）、等待（线程主动放弃CPU执行权，等待其他线程的通知或资源）、终止（线程执行完毕或被外部终止）等阶段。线程的生命周期管理涉及操作系统线程调度机制，如时间片轮转、优先级调度等。

（2）线程优先级：线程优先级表示线程执行的优先顺序，高优先级线程有更高的执行机会。在Java中，线程优先级分为1到10级，其中1为最低，10为最高。线程优先级由线程的Thread类中的getPriority()和setPriority()方法设置。

（3）守护线程：守护线程为其他线程提供服务，当所有非守护线程执行完毕后，守护线程会自动结束。在Java中，可以通过调用Thread类的setDaemon(true)方法将线程设置为守护线程。

（4）线程池：线程池是一种管理线程资源的机制，可以有效地提高程序的性能和资源利用率。线程池内部维护一个线程队列，当任务提交到线程池时，线程池会根据核心线程数、最大线程数、空闲线程存活时间等参数来决定是否创建新线程或复用已有线程。

核心参数配置

线程池的核心参数配置包括：

（1）核心线程数：线程池中的核心线程数，即始终保持运行的线程数。核心线程数可以根据CPU核心数和任务类型进行调整，以确保系统资源得到充分利用。

（2）最大线程数：线程池允许的最大线程数，当任务量增大时，线程池会根据需要创建新的线程。最大线程数应根据系统资源限制和任务特性进行合理配置。

（3）空闲线程存活时间：空闲线程在终止前可以存活的时间。这个参数有助于避免频繁创建和销毁线程，减少系统开销。

（4）工作队列类型：工作队列存储等待执行的线程任务，常用的有：LinkedBlockingQueue（链表阻塞队列）、ArrayBlockingQueue（数组阻塞队列）、SynchronousQueue（同步队列）等。选择合适的工作队列类型可以影响线程池的性能和线程的响应速度。

拒绝策略

线程池拒绝策略表示当线程池中的线程已满，无法处理新任务时，如何拒绝任务：

（1）CallerRunsPolicy：由调用任务的线程来执行该任务。这种策略适用于任务执行时间较短的情况。

（2）AbortPolicy：抛出RejectedExecutionException异常。这种策略适用于不希望任务在无法执行时被忽略的情况。

（3）DiscardPolicy：忽略任务，不抛出异常。这种策略适用于任务不重要或允许丢失的情况。

（4）DiscardOldestPolicy：丢弃最旧的任务，并执行当前任务。这种策略适用于任务队列较长，且新任务比旧任务更紧急的情况。

同步机制

同步机制用于保证多线程间对共享资源的访问顺序和一致性，常见的同步机制有：

（1）悲观锁：认为每次访问共享资源都可能出现冲突，采用锁来保证数据的一致性。在Java中，可以使用synchronized关键字或ReentrantLock类来实现悲观锁。

（2）乐观锁：认为每次访问共享资源都很少发生冲突，通过版本号或时间戳来检测冲突。在Java中，可以使用乐观锁机制，如CAS（Compare-And-Swap）操作。

（3）读写锁：允许多个线程同时读取数据，但只允许一个线程写入数据。在Java中，可以使用ReentrantReadWriteLock类来实现读写锁。

（4）条件变量：用于线程间同步，当一个线程需要等待某个条件成立时，它会阻塞等待，直到其他线程满足条件并唤醒它。在Java中，可以使用Object类的wait()、notify()和notifyAll()方法来实现条件变量。

并发集合

并发集合用于在多线程环境下存储和操作数据，常见的并发集合有：

（1）ConcurrentHashMap：线程安全的HashMap，适用于高并发场景。ConcurrentHashMap内部采用分段锁技术，将数据分为多个段，每个段独立加锁，提高并发性能。

（2）CopyOnWrite容器：当多个线程并发对容器进行修改时，每次修改都会创建一个新的副本，避免冲突。CopyOnWrite容器适用于读多写少的场景。

（3）BlockingQueue：线程安全的队列，可以实现线程间的生产者-消费者模式。BlockingQueue内部采用锁机制保证线程安全，并提供了丰富的线程间通信方法。

并发工具类

并发工具类提供了一些用于处理并发问题的实用工具，如：

（1）Phaser：一种用于线程间同步的并发工具，支持线程的动态注册和取消。Phaser可以用于实现复杂的线程同步场景，如分阶段任务执行。

（2）Exchanger：两个线程在交换数据后可以继续执行，适用于线程间数据交换。Exchanger可以用于实现线程间的数据同步。

（3）FutureTask：用于异步执行任务，可以获取任务执行结果。FutureTask可以与其他并发工具类结合使用，实现复杂的并发控制。

非阻塞算法

非阻塞算法可以避免线程间的锁等待，提高程序的执行效率，如：

（1）CAS原理：比较并交换，通过原子操作来避免锁等待。CAS操作涉及三个操作数：内存位置V、预期值A和新值B。当V的值等于A时，将V的值修改为B，否则不做任何操作。

（2）Atomic类：提供了一系列的原子操作类，如AtomicInteger、AtomicLong等。这些类内部采用volatile关键字保证内存可见性，并通过CAS操作实现原子操作。

（3）无锁队列：线程安全的无锁队列，适用于高并发场景。无锁队列内部采用CAS操作和循环队列结构，避免锁的使用，提高并发性能。

并发框架

（1）Netty线程模型：Netty采用主从多线程模型，将I/O操作与业务逻辑分离，提高系统的性能和可扩展性。Netty内部使用BossGroup和WorkerGroup来处理I/O事件和业务逻辑，实现高效的网络通信。

（2）Akka Actor模型：基于Actor模型的并发框架，适用于构建分布式系统和微服务架构。Akka Actor模型通过消息传递实现线程间的通信，提高系统的可扩展性和容错性。

（3）Disruptor环形缓冲区：高性能的环形缓冲区，适用于高并发场景。Disruptor环形缓冲区内部采用环形数组结构，通过CAS操作实现高效的并发访问。

二、MyBatis知识体系

MyBatis是一款优秀的持久层框架，它封装了数据库操作，简化了Java数据库编程。以下是MyBatis知识体系的详细阐述，并补充其技术实现细节：

SQL映射

SQL映射是将Java对象与数据库表之间的映射关系，常用的映射方式有：

（1）注解映射：使用注解来定义映射关系，如@Select、@Insert、@Update、@Delete等。注解映射简化了XML配置，提高开发效率。

（2）XML映射：使用XML文件来定义映射关系，灵活度高，可扩展性强。XML映射可以定义复杂的SQL语句和参数，支持动态SQL。

结果集映射

结果集映射是将数据库查询结果与Java对象之间的映射关系，常用的映射方式有：

（1）基本数据类型映射：将数据库字段映射到Java对象的基本数据类型。MyBatis提供了类型处理器（TypeHandler）机制，实现基本数据类型的映射。

（2）对象映射：将数据库字段映射到Java对象的属性。MyBatis支持一对一、一对多、多对多等关联关系映射。

关联查询

关联查询用于实现多表之间的关系，常用的关联查询方式有：

（1）一对一：表示一个实体与另一个实体之间存在一对一的关系。MyBatis支持通过@One注解实现一对一关联查询。

（2）一对多：表示一个实体与多个实体之间存在一对多的关系。MyBatis支持通过@Many注解实现一对多关联查询。

（3）多对多：表示多个实体之间存在多对多的关系。MyBatis支持通过@Many注解实现多对多关联查询。

动态SQL

动态SQL用于根据条件动态构建SQL语句，常用的动态SQL方式有：

（1）OGNL表达式：用于在动态SQL中访问Java对象的属性和执行逻辑运算。OGNL表达式支持丰富的操作符和函数，方便实现复杂的动态SQL。

（2）分支语句：根据条件执行不同的SQL语句。MyBatis支持使用、、、等标签实现分支语句。

（3）批量操作：批量执行多条SQL语句，提高效率。MyBatis支持使用标签实现批量操作。

缓存机制

MyBatis提供了两级缓存机制，用于提高查询性能：

（1）一级缓存：会话缓存，作用域为SqlSession，默认开启。一级缓存缓存了查询结果，避免重复查询。

（2）二级缓存：全局缓存，作用域为应用程序，默认关闭。二级缓存缓存了查询结果，可以在多个SqlSession之间共享。

自定义缓存

自定义缓存允许用户自定义缓存策略，提高查询性能。自定义缓存需要实现Cache接口，并配置到MyBatis配置文件中。

代理模式

MyBatis使用代理模式来简化数据库操作，代理对象封装了数据库操作的细节。MyBatis通过动态代理技术生成Mapper接口的代理对象，实现数据库操作。

MapperProxy

MapperProxy是MyBatis的核心组件之一，负责生成Mapper接口的代理对象。MapperProxy内部使用Cglib或Javassist动态代理技术生成代理对象。

插件拦截

MyBatis插件机制允许用户自定义插件，拦截SQL执行过程，实现自定义功能。插件需要实现Interceptor接口，并配置到MyBatis配置文件中。

动态代理执行流程

动态代理执行流程包括：

（1）创建Mapper接口的代理对象。

（2）拦截器链执行。

（3）执行数据库操作。

SqlSession生命周期

SqlSession负责与数据库进行交互，其生命周期包括创建、使用和关闭。SqlSession创建后，需要执行数据库操作，并在操作完成后关闭。

执行器类型

MyBatis提供了多种执行器类型，如简单执行器、批量执行器、缓存执行器等，适用于不同的场景。执行器类型决定了数据库操作的执行方式和性能。

延迟加载

延迟加载是指在需要时才加载资源，以减少系统资源的消耗。MyBatis支持延迟加载，通过@Lazy注解实现。

扩展机制

MyBatis提供了丰富的扩展机制，如自定义结果集处理器、插件、拦截器等。扩展机制方便用户根据需求定制MyBatis的功能。

类型处理器

类型处理器负责将Java对象转换为数据库字段的数据类型。MyBatis提供了类型处理器（TypeHandler）机制，实现数据类型的转换。

拦截器链

拦截器链是MyBatis中的一种拦截机制，允许用户自定义拦截器，拦截SQL执行过程。拦截器链按照配置顺序执行，实现自定义功能。

方言支持

MyBatis支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle、SQL Server等，方便用户在不同数据库间切换。MyBatis通过方言支持实现数据库操作的兼容性。

通过以上对并发编程和MyBatis知识体系的详细阐述，读者可以更好地理解并发编程和MyBatis的原理和应用，为实际项目开发提供理论支持。在学习和应用过程中，建议读者多实践、多思考，举一反三，提高自己的编程能力。

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