并发编程与MyBatis核心解析-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

在计算机科学中，并发编程是实现多任务处理的关键技术，它允许系统在同一时间内处理多个任务，提高资源利用率和响应速度。以下是对并发编程知识体系的详细解析：

线程基础

线程是程序执行的最小单位，是操作系统能够进行运算调度的最小单位。线程基础包括：

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。在创建阶段，线程被初始化，但不占用CPU资源。就绪状态是指线程已经准备好执行，但等待CPU调度。运行状态是线程正在执行的状态。阻塞状态是由于线程等待某些条件（如I/O操作）而暂停执行。等待状态是指线程主动放弃CPU资源，等待其他线程的通知或事件。超时状态是指线程等待某个条件超时，进入阻塞状态。终止状态是指线程执行完毕，资源被回收。
线程优先级：线程优先级决定了线程在多线程环境中的执行顺序。操作系统根据线程优先级分配CPU资源。通常，高优先级的线程可以获得更多的CPU时间片，而低优先级的线程则相对较少。线程优先级分为静态优先级和动态优先级，静态优先级在创建线程时设定，而动态优先级可以在运行时改变。
守护线程：守护线程是服务线程，它不会阻塞程序执行。当所有非守护线程结束时，程序会退出。守护线程常用于后台任务，如垃圾回收、网络监控等。

线程池

线程池是一组预先创建的线程，用于执行多个任务。线程池的核心参数配置包括：

核心线程数：线程池维护的最少线程数。核心线程数决定了线程池的基本容量，即使没有任务执行，也会保持这些线程处于活动状态。
最大线程数：线程池能创建的最大线程数。当任务数量超过核心线程数时，线程池会创建新的线程来处理任务。达到最大线程数后，新的任务会等待直到有线程空闲。
工作队列类型：存储等待执行的任务队列的类型，如LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue等。工作队列的选择对线程池的性能有重要影响。
拒绝策略：当任务无法被线程池接受执行时，如何处理任务的策略。常见的拒绝策略包括：丢弃任务、丢弃最旧的任务、抛出异常等。

同步机制

同步机制用于协调多个线程对共享资源的访问，避免数据不一致和竞态条件。主要同步机制包括：

悲观锁/乐观锁：悲观锁假设冲突一定会发生，乐观锁假设冲突很少发生。悲观锁通常使用数据库锁、文件锁等机制，而乐观锁则使用版本号、时间戳等机制。
读写锁：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。读写锁可以提高并发性能，特别是当读操作远多于写操作时。
条件变量：线程在等待某些条件成立时，可以使用条件变量进行阻塞。条件变量允许线程在某个条件不满足时暂停执行，直到其他线程通过某种方式通知它。

并发集合

并发集合是专门为并发环境设计的集合类，能够保证在多线程环境下的线程安全。常见的并发集合包括：

ConcurrentHashMap：线程安全的HashMap，支持高并发。ConcurrentHashMap使用分段锁技术，将数据划分为多个段，每个段有自己的锁，从而减少锁竞争。
CopyOnWrite容器：在写操作时复制整个底层数据结构，读操作直接在副本上进行。CopyOnWrite容器适用于读多写少的场景，写操作的性能开销较大。
BlockingQueue：线程安全的队列，支持生产者和消费者模型。BlockingQueue提供了一系列阻塞操作，如put、take、offer、poll等，使得生产者和消费者之间的协调变得简单。

并发工具类

一些并发工具类提供了更高级的并发控制机制，如：

Phaser：用于协调多个线程的执行，支持线程间的协作。Phaser类似于CyclicBarrier，但提供了更多的灵活性。
Exchanger：用于在线程间交换数据。Exchanger允许两个线程在某个点上交换数据，然后再继续执行。
FutureTask：用于异步计算结果的Future对象。FutureTask允许线程异步执行任务，并获取任务的结果。

非阻塞算法

非阻塞算法通过避免线程间的锁竞争，提高并发性能。常见的非阻塞算法包括：

CAS原理：Compare-And-Swap，比较并交换操作，用于实现无锁编程。CAS操作通常用于实现原子操作，如原子计数器。
Atomic类：提供原子操作的类，如AtomicInteger、AtomicLong等。Atomic类利用了硬件提供的原子指令，实现了无锁编程。
无锁队列：使用CAS操作实现的线程安全的队列。无锁队列避免了锁竞争，提高了并发性能。

并发框架

一些并发框架提供了更高级的并发编程解决方案，如：

Netty线程模型：Netty使用主从多线程模型，提高并发性能。Netty将请求分配到主线程，然后主线程将请求分发到从线程进行处理。
Akka Actor模型：基于Actor模型的并发框架，适用于高并发、分布式系统。Actor模型将并发编程简化为消息传递，每个Actor独立执行，不会相互阻塞。
Disruptor环形缓冲区：基于环形缓冲区的并发框架，提供高性能的消息传递机制。Disruptor使用环形缓冲区存储消息，避免了锁竞争，提高了并发性能。

二、MyBatis知识体系

MyBatis是一个基于Java的持久层框架，它将数据库操作抽象成简单的XML配置和注解，简化了数据库操作的开发。以下是对MyBatis知识体系的详细解析：

SQL映射

MyBatis的核心是SQL映射，它将Java对象与数据库表进行映射。SQL映射包括：

注解映射：使用注解来映射Java对象属性和SQL查询字段。例如，@Select、@Insert、@Update、@Delete等注解可以用于定义SQL语句。
结果集映射：将SQL查询结果映射到Java对象。MyBatis使用XML配置或注解来实现结果集映射，包括字段映射、类型映射、关联映射等。
关联查询：处理多表关联查询，如一对一、一对多、多对多关系。MyBatis支持多种关联查询方式，如嵌套查询、联合查询等。
动态SQL：使用OGNL表达式或XML标签实现动态SQL，如分支语句、批量操作等。动态SQL可以根据条件动态生成SQL语句，提高代码的灵活性。

缓存机制

MyBatis提供了一级缓存和二级缓存机制，用于提高查询效率：

一级缓存：本地缓存，每个SqlSession都有自己的缓存。一级缓存的作用域是SqlSession，当SqlSession关闭时，缓存会失效。
二级缓存：全局缓存，多个SqlSession共享缓存。二级缓存的作用域是整个应用，当SqlSession关闭时，缓存仍然有效。
自定义缓存：自定义缓存实现，如Ehcache、Redis等。自定义缓存可以根据需要选择不同的缓存技术，提高缓存性能。
代理模式：使用代理模式实现缓存，减少数据库访问。代理模式可以拦截数据库操作，将查询结果缓存起来，避免重复查询。

执行流程

MyBatis的执行流程包括：

MapperProxy：MyBatis使用动态代理技术实现Mapper接口的代理。动态代理允许在运行时创建代理对象，代理对象可以拦截接口方法的调用。
插件拦截：MyBatis允许拦截SQL执行过程，如查询拦截、执行拦截等。插件拦截可以用于实现自定义的功能，如日志记录、性能监控等。
动态代理执行流程：动态代理拦截SQL执行，生成SQL语句，执行数据库操作。动态代理可以拦截SQL语句的生成过程，实现动态SQL。

SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的核心对象，它管理数据库连接和事务。SqlSession的生命周期包括：

创建SqlSession：通过SqlSessionFactory创建SqlSession。SqlSessionFactory负责创建SqlSession，并提供数据库连接。
执行数据库操作：使用SqlSession执行查询、更新等数据库操作。SqlSession提供了一系列API，如selectOne、selectList、update、delete等。
关闭SqlSession：关闭SqlSession，释放资源。关闭SqlSession会关闭数据库连接，释放相关资源。

执行器类型

MyBatis提供了多种执行器类型，用于执行数据库操作：

简单执行器：适用于小型应用，执行效率较低。简单执行器直接执行SQL语句，不进行任何优化。
批处理执行器：适用于批量操作，提高执行效率。批处理执行器可以将多个SQL语句合并为一个批量操作，减少数据库访问次数。
缓存执行器：结合缓存机制，提高查询效率。缓存执行器可以将查询结果缓存起来，避免重复查询。

扩展机制

MyBatis提供了多种扩展机制，如：

类型处理器：处理Java类型与数据库类型的转换。类型处理器可以将Java类型转换为数据库类型，或将数据库类型转换为Java类型。
拦截器链：拦截数据库操作，如查询拦截、执行拦截等。拦截器链可以用于实现自定义的功能，如日志记录、性能监控等。
方言支持：支持不同数据库的方言，如MySQL、Oracle等。MyBatis可以根据不同的数据库方言执行相应的SQL语句。

通过以上对并发编程和MyBatis知识体系的详细解析，我们可以更好地理解并发编程和数据库操作，提高系统性能和开发效率。在实际应用中，我们可以根据需求选择合适的并发编程技术和MyBatis配置，实现高性能、可扩展的系统设计。

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