并发编程与MyBatis核心知识

原创于 2025-07-27 12:35:34 发布 · 580 阅读

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#Concurrency # Java # Multi-threading

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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）、《解密程序员的思维密码——沟通、演讲、思考的实践》作者、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。

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Java程序员廖志伟

💡在这个美好的时刻，笔者不再啰嗦废话，现在毫不拖延地进入文章所要讨论的主题。接下来，我将为大家呈现正文内容。

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一、并发编程知识体系

并发编程是指在计算机系统中，让多个程序或者程序中的多个部分同时运行。并发编程能够提高程序运行效率，充分利用多核处理器的计算能力。以下将从线程基础、线程池、同步机制、并发集合、并发工具类和非阻塞算法等方面进行详细介绍。

线程基础

（1）线程生命周期

线程生命周期包括新建、就绪、运行、阻塞、等待和终止六个状态。线程创建后进入新建状态，此时线程的运行环境尚未完全准备就绪。调用start()方法后，线程进入就绪状态，等待CPU调度。就绪状态下的线程在CPU调度器的轮询下，可能会被分配到CPU时间片，此时线程进入运行状态，执行其任务。当线程执行完毕或由于某些原因（如线程被阻塞）无法继续执行时，线程进入终止状态。

（2）线程优先级

线程优先级表示线程在CPU调度时的优先程度，Java中线程优先级分为最高、高、正常、低和最低五个等级。线程优先级只能影响线程调度的概率，不能保证一定优先执行。线程优先级是通过线程的优先级属性来设置的，该属性是一个整数，数值越大，优先级越高。

（3）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，当其他线程执行完毕后，守护线程也会随之结束。Java虚拟机中的垃圾回收线程就是一种守护线程。在Java中，可以通过调用setDaemon(true)方法将线程设置为守护线程。

（4）线程池

线程池是管理一组线程的容器，它可以提高线程的复用率，减少线程创建和销毁的开销。线程池的核心参数包括核心线程数、最大线程数、存活时间、工作队列和拒绝策略。

核心线程数：线程池中维护的线程数量，当线程池的工作队列中有任务时，会从核心线程中分配线程来执行任务。
最大线程数：线程池中允许的最大线程数量，当工作队列满时，线程池会创建新的线程来执行任务，直到达到最大线程数。
存活时间：空闲线程等待被回收的时间，当线程池中的线程空闲时间超过存活时间时，线程将被回收。
工作队列：存储等待执行的任务队列，常见的有LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue和SynchronousQueue等。
拒绝策略：当任务无法被线程池处理时，采取的处理策略，常见的有AbortPolicy、CallerRunsPolicy、DiscardPolicy和DiscardOldestPolicy等。

核心参数配置

核心线程数：根据系统资源和任务特性进行配置，通常设置为CPU核心数的1到2倍。
最大线程数：根据系统资源和任务特性进行配置，通常设置为CPU核心数的4到5倍。
存活时间：根据任务执行时间和系统资源进行配置，通常设置为60秒到120秒。
工作队列：根据任务特性进行配置，如任务执行时间较长，可以选择LinkedBlockingQueue；任务执行时间较短，可以选择SynchronousQueue。
拒绝策略：根据系统资源和任务特性进行配置，如系统资源充足，可以选择CallerRunsPolicy；系统资源紧张，可以选择AbortPolicy。

拒绝策略

AbortPolicy：抛出RejectedExecutionException异常，阻止任务继续执行。
CallerRunsPolicy：调用者运行策略，将任务回退给调用者线程执行，降低线程池的拒绝率。
DiscardPolicy：丢弃任务，不抛出异常，适用于对任务执行结果不敏感的场景。
DiscardOldestPolicy：丢弃最早进入队列的任务，适用于任务队列长度固定的场景。

工作队列类型

LinkedBlockingQueue：基于链表的阻塞队列，具有线程安全、无界等特点，适用于任务执行时间较长、任务队列长度不确定的场景。
ArrayBlockingQueue：基于数组的阻塞队列，具有线程安全、有界等特点，适用于任务执行时间较短、任务队列长度固定的场景。
SynchronousQueue：不存储元素的阻塞队列，具有线程安全、无界等特点，适用于任务执行时间极短、任务队列长度不确定的场景。

同步机制

同步机制主要包括以下几种：

悲观锁：假设数据被其他线程修改，对数据进行加锁处理，直到数据被处理完成。常用的悲观锁实现方式有synchronized关键字、ReentrantLock等。
乐观锁：假设数据没有被其他线程修改，对数据进行不加锁处理，但在操作数据前后检查数据是否被修改。常用的乐观锁实现方式有CAS（Compare-And-Swap）操作、版本号等。
读写锁：允许多个线程同时读取数据，但只有一个线程可以写入数据。常用的读写锁实现方式有ReentrantReadWriteLock等。
条件变量：线程在满足特定条件时进行等待，直到条件满足后继续执行。常用的条件变量实现方式有Object.wait()、Object.notify()、Object.notifyAll()等。

并发集合

ConcurrentHashMap：线程安全的HashMap，基于分段锁实现，适用于高并发场景下的数据存储。
CopyOnWrite容器：在写操作时，复制整个容器，保证读操作的一致性，适用于读多写少的场景。
BlockingQueue：线程安全的队列，支持生产者-消费者模式，适用于线程之间的数据传递。

并发工具类

Phaser：协调多个线程的执行，支持动态线程加入，适用于需要动态调整线程数量的场景。
Exchanger：用于在线程之间交换数据，适用于需要线程之间交换数据的场景。
FutureTask：代表异步计算的结果，适用于需要获取异步计算结果的场景。

非阻塞算法

CAS原理：比较并交换，用于实现无锁编程，适用于高并发场景下的数据操作。
Atomic类：提供原子操作的类，如AtomicInteger、AtomicLong等，适用于需要保证操作原子性的场景。
无锁队列：基于CAS原理实现的无锁队列，适用于高并发场景下的数据传递。

二、MyBatis知识体系

MyBatis是一个优秀的持久层框架，它对JDBC进行了封装，简化了数据库操作。以下将从SQL映射、动态SQL、缓存机制、插件和拦截器等方面进行详细介绍。

SQL映射

MyBatis使用XML文件进行SQL映射，将实体类属性与数据库字段进行映射。在XML映射文件中，可以使用标签定义实体类与数据库字段的映射关系，包括一对一、一对多、多对多等关联关系。

注解映射

MyBatis提供注解方式，将实体类属性与数据库字段进行映射，简化XML配置。在实体类中，可以使用@Results、@Result等注解定义实体类与数据库字段的映射关系。

结果集映射

MyBatis提供多种映射方式，如一对一、一对多、多对多等。一对一映射通过标签实现，一对多映射通过标签实现，多对多映射通过联合查询实现。

关联查询

MyBatis支持多种关联查询方式，如嵌套查询、关联查询等。嵌套查询通过标签实现，关联查询通过标签实现。

动态SQL

MyBatis使用OGNL表达式和分支语句实现动态SQL，支持批量操作。在XML映射文件中，可以使用、、、等标签实现动态SQL。

缓存机制

MyBatis提供一级缓存和二级缓存机制，提高查询效率。

一级缓存：SqlSession级别的缓存，当执行查询操作时，将查询结果缓存到一级缓存中。当SqlSession关闭时，一级缓存也随之失效。
二级缓存：全局缓存，在多个SqlSession之间共享。通过实现Cache接口实现自定义缓存，支持多种缓存策略，如LRU、FIFO等。

一级缓存

一级缓存是SqlSession级别的缓存，当执行查询操作时，将查询结果缓存到一级缓存中。当再次执行相同的查询操作时，可以直接从一级缓存中获取数据，避免重复查询数据库。

二级缓存

二级缓存是全局缓存，在多个SqlSession之间共享。通过实现Cache接口实现自定义缓存，支持多种缓存策略，如LRU、FIFO等。二级缓存可以提高查询效率，降低数据库压力。

自定义缓存

自定义缓存通过实现Cache接口实现，支持多种缓存策略。在自定义缓存中，可以定义缓存数据加载、缓存数据更新、缓存数据删除等操作。

代理模式

MyBatis使用代理模式实现Mapper接口，提高代码可读性。通过动态代理技术，将Mapper接口的实现类封装在代理对象中，实现Mapper接口的方法。

MapperProxy

MapperProxy是MyBatis的内部类，用于实现Mapper接口。在MapperProxy中，通过反射技术调用Mapper接口的方法，实现数据库操作。

插件

MyBatis提供插件机制，实现拦截数据库操作，如执行前、执行后、参数处理等。通过实现Interceptor接口，可以自定义插件逻辑。

动态代理

MyBatis使用动态代理技术实现Mapper接口。通过Cglib或Javassist等动态代理技术，生成Mapper接口的代理对象，实现数据库操作。

执行流程

MyBatis执行流程包括读取配置、构建SqlSession、构建Executor、构建StatementHandler、构建ParameterHandler、构建ResultHandler、执行查询、处理结果等。

SqlSession生命周期

SqlSession生命周期包括创建、执行查询、关闭、释放资源等。在SqlSession生命周期中，需要注意合理管理资源，避免资源泄漏。

执行器类型

MyBatis提供多种执行器类型，如SimpleExecutor、ReuseExecutor、BatchExecutor等。不同的执行器类型适用于不同的场景，需要根据实际情况进行选择。

延迟加载

MyBatis支持延迟加载，提高查询效率。在查询关联数据时，可以选择延迟加载，避免一次性加载过多数据。

扩展机制

MyBatis提供多种扩展机制，如自定义插件、拦截器、类型处理器、方言支持等。通过扩展机制，可以自定义MyBatis的功能，满足不同需求。

通过以上对并发编程和MyBatis知识体系的详细介绍，我们可以了解到这两个领域的核心概念和关键技术。在实际应用中，结合并发编程和MyBatis，可以构建高性能、可扩展的系统。以下列举一些应用场景：

高并发场景：使用线程池、并发集合、并发工具类等技术，提高系统并发处理能力。
数据库操作：使用MyBatis进行数据库操作，简化代码，提高开发效率。
缓存机制：使用MyBatis缓存机制，提高查询效率，降低数据库压力。
扩展机制：使用MyBatis插件、拦截器等技术，实现自定义功能。
延迟加载：使用MyBatis延迟加载，提高系统性能。

总之，掌握并发编程和MyBatis知识体系，有助于我们在实际开发中构建高性能、可扩展的系统。在实际应用中，根据需求灵活运用相关知识，发挥最大效能。

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Java程序员廖志伟

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