📕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
线程是并发编程的核心概念,它允许多个任务同时执行。在Java中,线程的实现依赖于操作系统的线程调度机制。以下是对线程基础概念的补充说明:
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线程生命周期:线程的创建、运行和终止是并发编程中的基本操作。线程的生命周期从新建(New)开始,经过就绪(Runnable)、运行(Running)、阻塞(Blocked)、等待(Waiting)、超时等待(Timed Waiting)和终止(Terminated)六个状态。线程状态的转换受到线程本身的行为和外部事件的影响。
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线程优先级:线程优先级是操作系统进行线程调度时考虑的一个因素。在Java中,线程优先级分为最高(MAX_PRIORITY)、正常(NORM_PRIORITY)和最低(MIN_PRIORITY)三个等级。线程优先级并不能保证线程一定会被优先执行,它只是提高了线程被调度执行的机会。
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守护线程:守护线程是一种特殊的线程,它为其他线程提供服务,例如垃圾回收线程。当所有非守护线程结束时,程序将退出,此时守护线程也会随之终止。
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线程池:线程池是一种管理一组线程的容器,它可以提高程序性能,减少创建和销毁线程的开销。线程池的核心参数配置包括核心线程数、最大线程数、存活时间、任务队列和拒绝策略。线程池中的线程可以复用,避免了频繁创建和销毁线程的开销。
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拒绝策略:当线程池中的线程数量达到最大值时,拒绝策略决定了如何处理新提交的任务。常见的拒绝策略有:AbortPolicy(抛出异常)、CallerRunsPolicy(调用者运行)、DiscardPolicy(丢弃任务)和DiscardOldestPolicy(丢弃最旧任务)。
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工作队列类型:线程池的工作队列用于存放等待执行的任务。常见的工作队列类型有:LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue、PriorityBlockingQueue和SynchronousQueue。每种队列类型都有其特点和适用场景。
同步机制
同步机制是保证多线程安全的关键。以下是对同步机制的补充说明:
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悲观锁/乐观锁:悲观锁和乐观锁是两种常见的并发控制机制。悲观锁假设并发访问会导致数据不一致,因此在访问数据时加锁。乐观锁假设并发访问不会导致数据不一致,因此在访问数据时使用版本号或时间戳来判断数据是否被修改。
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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,写锁是排他锁。读写锁可以提高并发性能,特别是在读操作远多于写操作的场景中。
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条件变量:条件变量是线程间通信的一种机制,它可以实现线程间的等待和通知。条件变量允许线程在满足特定条件之前等待,并在条件满足时被通知。
并发集合
并发集合是专门为并发环境设计的集合类,以下是对并发集合的补充说明:
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ConcurrentHashMap:ConcurrentHashMap是线程安全的HashMap,它通过分段锁(Segment Locking)机制实现高并发访问。ConcurrentHashMap将数据分为多个段,每个段有自己的锁,从而允许多个线程同时访问不同的段。
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CopyOnWrite容器:CopyOnWrite容器在写操作时,复制底层数组,保证线程安全。这种机制适用于读操作远多于写操作的场景,因为它避免了加锁的开销。
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BlockingQueue:BlockingQueue是线程安全的队列,支持生产者-消费者模式。BlockingQueue在多线程环境中提供了线程间的协调机制,使得生产者和消费者可以有效地协同工作。
并发工具类
以下是对并发工具类的补充说明:
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Phaser:Phaser是一种协调多个线程执行顺序的工具。它允许线程在执行前等待其他线程,并在执行后通知其他线程。Phaser适用于需要协调多个线程执行顺序的场景。
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Exchanger:Exchanger是一种在线程间交换数据的工具。它允许两个线程在达到某个点时交换数据,然后继续执行。Exchanger适用于需要线程间数据交换的场景。
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FutureTask:FutureTask是一种异步执行任务的工具。它允许任务执行完成后获取结果,或者在任务执行过程中取消任务。FutureTask适用于需要异步执行任务且需要获取结果的场景。
CAS原理
CAS算法是一种无锁编程技术,它通过比较内存中的值和预期值,如果相等则更新内存中的值。以下是对CAS原理的补充说明:
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CAS算法包括三个操作数:内存位置、预期值和新值。如果内存位置的值与预期值相等,则将内存位置的值更新为新值,否则不做任何操作。
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CAS算法具有原子性、可见性和有序性。原子性保证操作不会被其他线程中断;可见性保证一个线程对共享变量的修改对其他线程立即可见;有序性保证操作的执行顺序。
Atomic类
Atomic类是Java并发包中提供的一系列原子操作类,以下是对Atomic类的补充说明:
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AtomicInteger、AtomicLong、AtomicReference等类提供了对基本数据类型和引用类型的原子操作。这些类通过内部使用CAS算法实现原子操作。
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Atomic类可以保证对共享变量的操作是原子的,从而避免了多线程环境下的数据竞争问题。
无锁队列
无锁队列是一种线程安全的队列,它使用CAS算法实现线程间的数据交换,以下是对无锁队列的补充说明:
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无锁队列通过CAS算法保证线程安全,避免了锁的开销。它适用于高并发场景,可以提高程序性能。
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无锁队列通常使用环形缓冲区作为底层数据结构,通过CAS算法实现元素的插入和删除操作。
并发框架
以下是对并发框架的补充说明:
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Netty线程模型:Netty采用主从多线程模型,提高网络应用程序的性能。主线程负责接收客户端连接,从线程负责处理客户端请求。
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Akka Actor模型:Akka是一个基于Actor模型的并发框架,它将并发编程抽象为消息传递。Actor是一种轻量级的线程,每个Actor独立运行,通过消息传递进行通信。
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Disruptor环形缓冲区:Disruptor是一个高性能的并发队列,它使用环形缓冲区实现线程间的数据交换。Disruptor通过环形缓冲区避免了锁的开销,提高了程序性能。
二、MyBatis知识体系
SQL映射
MyBatis通过映射文件或注解将Java对象与数据库表进行映射。以下是对SQL映射的补充说明:
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注解映射:MyBatis支持使用注解定义SQL语句,例如@Select、@Insert、@Update、@Delete等。注解映射简化了SQL语句的定义,提高了开发效率。
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结果集映射:MyBatis将数据库表中的字段映射到Java对象的属性。这种映射关系通过XML配置或注解实现。
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关联查询:MyBatis支持通过@OneToOne、@OneToMany、@ManyToMany等注解实现多表关联查询。这种关联查询机制简化了复杂查询的开发。
动态SQL
MyBatis支持动态SQL,可以根据条件动态生成SQL语句。以下是对动态SQL的补充说明:
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OGNL表达式:MyBatis使用OGNL表达式动态获取Java对象的属性值。OGNL表达式是一种强大的表达式语言,可以方便地访问对象的属性和集合。
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分支语句:MyBatis使用 、 、 、 等标签实现条件分支。这些标签可以根据条件动态生成SQL语句的不同部分。
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批量操作:MyBatis使用 标签实现批量插入、批量更新等操作。这些操作可以减少数据库访问次数,提高程序性能。
缓存机制
MyBatis提供一级缓存和二级缓存机制,以下是对缓存机制的补充说明:
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一级缓存:MyBatis默认开启一级缓存,缓存当前SqlSession中的查询结果。一级缓存可以减少数据库访问次数,提高程序性能。
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二级缓存:MyBatis提供二级缓存机制,缓存整个应用程序的查询结果。二级缓存可以提高程序性能,但需要合理配置缓存策略。
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自定义缓存:MyBatis允许通过实现Cache接口自定义缓存。自定义缓存可以根据应用需求进行优化,提高程序性能。
代理模式
MyBatis使用代理模式实现Mapper接口,以下是对代理模式的补充说明:
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MapperProxy:MyBatis内部使用MapperProxy代理Mapper接口。MapperProxy负责将接口方法转换为对应的SQL语句执行。
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插件拦截:MyBatis通过实现Interceptor接口自定义插件,拦截MyBatis的执行流程。插件可以用于自定义SQL语句、处理结果集等。
动态代理执行流程
MyBatis使用动态代理技术实现Mapper接口,以下是对动态代理执行流程的补充说明:
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创建MapperProxy实例:当调用Mapper接口的方法时,MyBatis首先创建一个MapperProxy实例。
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调用MapperProxy的invoke方法:MapperProxy根据方法名称查找对应的SQL语句。
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执行SQL语句,获取查询结果:MyBatis执行SQL语句,并将查询结果转换为Java对象。
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将查询结果转换为Java对象:MyBatis将查询结果转换为Java对象,并返回给调用者。
SqlSession生命周期
SqlSession是MyBatis的核心接口,以下是对SqlSession生命周期的补充说明:
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创建SqlSession实例:在MyBatis应用程序中,首先需要创建SqlSession实例。
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使用SqlSession执行数据库操作:通过SqlSession执行数据库操作,例如查询、更新等。
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提交或回滚事务:在执行完数据库操作后,需要提交或回滚事务。
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关闭SqlSession:执行完数据库操作后,需要关闭SqlSession,释放资源。
执行器类型
MyBatis提供多种执行器类型,以下是对执行器类型的补充说明:
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SimpleExecutor:每次执行SQL语句都创建新的数据库连接。SimpleExecutor适用于简单查询场景。
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ReuseExecutor:复用数据库连接。ReuseExecutor适用于频繁执行数据库操作的场景。
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BatchExecutor:支持批量执行SQL语句。BatchExecutor适用于批量操作场景。
延迟加载
MyBatis支持延迟加载,以下是对延迟加载的补充说明:
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延迟加载是指在查询关联表时,只有当真正需要访问关联数据时才进行加载。这种机制可以减少数据库访问次数,提高程序性能。
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MyBatis通过配置延迟加载来实现关联查询的延迟加载。
扩展机制
MyBatis提供多种扩展机制,以下是对扩展机制的补充说明:
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类型处理器:MyBatis的类型处理器可以将数据库类型转换为Java类型。类型处理器可以自定义转换规则,提高程序性能。
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拦截器链:MyBatis的拦截器链可以拦截MyBatis的执行流程,实现自定义功能。拦截器链可以用于日志记录、性能监控等。
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方言支持:MyBatis支持不同数据库的SQL语法。方言支持可以提高程序兼容性,降低数据库迁移成本。
总结
本文详细介绍了并发编程和MyBatis的相关知识点,包括线程基础、同步机制、并发集合、并发工具类、并发框架、SQL映射、动态SQL、缓存机制、代理模式、动态代理执行流程、SqlSession生命周期、执行器类型、延迟加载和扩展机制。通过对这些知识点的深入解析,读者可以更好地理解并发编程和MyBatis的原理,为实际开发提供指导。
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