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。

Java程序员廖志伟

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一、并发编程知识体系

线程基础

在并发编程领域,线程是执行任务的最基本单位。它允许程序同时处理多个任务,提高系统资源利用率。

  1. 线程生命周期管理:线程的生命周期包括创建、就绪、运行、阻塞、等待、超时和终止等状态。线程创建后进入就绪状态,等待CPU的调度。在执行过程中,线程可能由于等待资源或同步锁而进入阻塞状态。一旦任务完成,线程进入终止状态。为了更精细地控制线程的生命周期,Java提供了多种控制方法,如Thread.sleep(), Thread.yield(), 和 Thread.interrupt()

  2. 线程优先级:线程优先级影响线程在CPU上的调度顺序。在Java中,线程优先级是一个介于1(最低)到10(最高)之间的整数。然而,优先级调度策略不能保证线程执行的顺序,它只是提供一个建议给调度器。

  3. 守护线程:守护线程是一种特殊的线程,它为其他非守护线程提供服务。当所有非守护线程完成后,Java虚拟机会自动退出,此时守护线程也会被终止。它们常用于执行后台任务,例如垃圾回收。

  4. 线程池:线程池是一个管理线程集合的容器,用于高效地执行并行任务。它包括以下核心参数配置:

    • 核心线程数:线程池维护的最少线程数。
    • 最大线程数:线程池能创建的最大线程数。
    • 工作队列:存储等待执行的线程任务,如ArrayBlockingQueue, LinkedBlockingQueueSynchronousQueue等。
    • 拒绝策略:当线程池达到最大线程数时,如何处理新任务,例如AbortPolicy, CallerRunsPolicyDiscardPolicy

    线程池的工作队列类型包括:

    • 队列:存储等待执行的线程任务,线程池按照任务入队顺序执行。
    • 阻塞队列:当工作队列满时,新任务会阻塞,直到有空间。
    • 优先级队列:根据任务优先级执行。
同步机制

在多线程环境中,同步机制是保证数据一致性和程序正确性的关键。

  1. 悲观锁与乐观锁:悲观锁假设并发操作会破坏数据一致性,因此在进行操作前加锁,直到操作完成释放锁。乐观锁假设并发操作不会破坏数据一致性,通过版本号或时间戳等方式检测冲突。例如,Java中的ReentrantLocksynchronized关键字实现悲观锁,而乐观锁可以通过CAS操作实现。

  2. 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。读锁是共享锁,写锁是独占锁。在Java中,ReadWriteLock接口提供了读写锁的实现。

  3. 条件变量:条件变量允许线程在某个条件不满足时等待,直到条件满足时被唤醒。java.util.concurrent包中的Condition类提供了条件变量的实现。

并发集合
  1. ConcurrentHashMapConcurrentHashMap是线程安全的HashMap,采用分段锁机制,提高了并发性能。每个段都有自己的锁,线程可以在不同的段上并行操作,减少了锁的竞争。

  2. CopyOnWrite容器:当读取操作远多于写入操作时,CopyOnWriteArrayListCopyOnWriteArraySet等容器可以提高性能。它们通过复制原容器创建一个新容器,在写入操作时修改新容器,完成后替换原容器。

  3. BlockingQueueBlockingQueue是线程安全的队列,支持阻塞操作,如put, take等。它是java.util.concurrent包中java.util.concurrent BlockingQueue接口的实现。

并发工具类
  1. PhaserPhaser是一种可重入的同步工具,用于控制线程执行顺序。它可以支持动态增加或减少参与者,并且允许参与者中途加入。

  2. ExchangerExchanger允许两个线程交换数据。它适用于线程需要相互交换数据,且交换操作在短时间内完成的场景。

  3. FutureTaskFutureTask是一个可以取消的异步计算任务。它可以用来表示异步操作的最终结果,并提供方法来检查任务是否已完成。

非阻塞算法
  1. CAS原理:Compare-And-Swap(比较并交换)是一种无锁算法,用于实现原子操作。它通过比较内存中的值和一个预期的值,如果相等则将新值写入内存。

  2. Atomic类:Java提供了AtomicInteger, AtomicLong等类,用于实现原子操作。这些类底层使用了CAS操作,保证了操作的原子性。

  3. 无锁队列:无锁队列是一种基于CAS原理的线程安全队列。它避免了传统队列中的锁竞争,提高了并发性能。

并发框架
  1. Netty线程模型:Netty采用主从多线程模型,一个Boss线程负责接收客户端连接,多个Worker线程负责处理业务逻辑。这种模型可以提高系统吞吐量。

  2. Akka Actor模型:Akka是一种基于Actor模型的并发框架,Actor是一种轻量级线程,具有独立调度和通信能力。它通过消息传递来避免共享状态,从而简化并发编程。

  3. Disruptor环形缓冲区:Disruptor是一种高性能的并发队列,采用环形缓冲区存储数据。它通过环形缓冲区索引实现高效的数据访问,避免了传统的锁机制。

二、MyBatis知识体系

SQL映射
  1. 注解映射:MyBatis提供了多种注解,如@Select, @Insert, @Update, @Delete等,用于实现SQL映射。

  2. 结果集映射:MyBatis通过映射文件或注解将数据库字段映射到Java对象属性。它支持复杂的数据类型,如日期、自定义对象等。

  3. 关联查询:MyBatis支持多表关联查询,通过@One@Many等注解实现。

动态SQL
  1. OGNL表达式:OGNL(Object-Graph Navigation Language)是一种表达式语言,用于访问对象属性和执行条件判断。

  2. 分支语句:MyBatis支持if, choose, when, otherwise等分支语句,实现动态SQL。

  3. 批量操作:MyBatis支持批量插入、批量更新、批量删除等操作。

缓存机制
  1. 一级缓存:MyBatis默认开启一级缓存,用于缓存SqlSession中的查询结果。

  2. 二级缓存:MyBatis支持自定义二级缓存,用于缓存应用级别的查询结果。

  3. 自定义缓存:通过实现Cache接口,自定义缓存策略。

代理模式
  1. MapperProxy:MyBatis使用动态代理技术,生成Mapper接口的代理实现。

  2. 插件拦截:MyBatis支持插件拦截SQL执行过程,如查询、更新、插入等。

动态代理执行流程
  1. 执行器类型:MyBatis支持多种执行器类型,如SimpleExecutor, ReuseExecutor, BatchExecutor等。

  2. 延迟加载:MyBatis支持延迟加载,在需要时才加载关联数据。

  3. 扩展机制:MyBatis提供多种扩展机制,如拦截器、类型处理器、方言支持等。

类型处理器
  1. 类型处理器:MyBatis提供类型处理器,将数据库类型转换为Java类型。

  2. 拦截器:MyBatis支持拦截器,如查询拦截器、更新拦截器等。

  3. 拦截器链:MyBatis支持拦截器链,多个拦截器按顺序执行。

  4. 方言支持:MyBatis支持多种数据库方言,如MySQL、Oracle、SQL Server等。

总结

本文详细介绍了并发编程和MyBatis的知识体系。从线程基础、同步机制、并发集合、并发工具类等方面阐述了并发编程,从SQL映射、动态SQL、缓存机制、代理模式等方面介绍了MyBatis。通过学习本文,读者可以掌握并发编程和MyBatis的核心知识,为实际开发打下坚实基础。

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