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)、《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

  1. 线程基础

线程是程序执行的最小单元,是操作系统能够进行运算调度的基本单位。在Java中,线程可以通过继承Thread类或实现Runnable接口来创建。

(1)线程生命周期

线程生命周期包括:新建(New)、就绪(Runnable)、运行(Running)、阻塞(Blocked)、等待(Waiting)、超时等待(Timed Waiting)、终止(Terminated)。

  • 新建阶段:线程被创建,但尚未启动。
  • 就绪阶段:线程已经准备好执行,等待CPU的调度。
  • 运行阶段:线程正在执行,获得CPU的执行时间。
  • 阻塞阶段:线程由于某些原因(如等待资源)无法继续执行。
  • 等待阶段:线程调用Object.wait()方法,进入等待状态,直到其他线程调用notify()或notifyAll()方法唤醒。
  • 超时等待阶段:线程调用Object.wait(long timeout)方法,设置超时时间,如果超时或被唤醒,则退出等待状态。
  • 终止阶段:线程执行完毕或被强制终止。

(2)线程优先级

线程优先级表示线程执行的优先程度,Java中线程优先级分为1-10共10个等级,默认优先级为5。线程优先级是相对的,操作系统根据线程的优先级和系统状态进行调度。

(3)守护线程

守护线程是一种特殊的线程,它不会阻塞应用程序的执行。当所有非守护线程结束时,守护线程也会自动结束。在Java中,通过调用Thread.setDaemon(true)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方式,它将多个线程封装成一个线程池,以便重复利用。线程池可以有效地控制线程的数量,避免创建和销毁线程的开销。

核心参数配置:

  • 核心线程数:线程池中的核心线程数,即使空闲,线程池也会维持这个数量的线程。核心线程会一直存活,直到线程池关闭。
  • 最大线程数:线程池可以创建的最大线程数。当线程池的任务数量超过核心线程数时,会创建新的线程来处理任务。
  • 队列类型:工作队列类型,如LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue等。工作队列用于存放等待执行的任务。
  • 拒绝策略:当任务数量超过最大线程数和队列容量时,如何处理新任务。常见的拒绝策略有AbortPolicy、CallerRunsPolicy、DiscardPolicy等。
  1. 同步机制

同步机制保证多线程环境下数据的一致性和线程安全。

(1)悲观锁/乐观锁

悲观锁假设并发操作会导致数据不一致,因此对数据进行加锁操作,确保在同一时刻只有一个线程可以访问数据。常见的悲观锁实现方式有synchronized关键字、ReentrantLock等。

乐观锁假设并发操作不会导致数据不一致,因此在进行操作前不进行加锁,而是在操作后检查数据是否被其他线程修改,如果被修改则重新获取数据。常见的乐观锁实现方式有CAS(Compare-And-Swap)操作。

(2)读写锁

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。常见的读写锁实现方式有ReentrantReadWriteLock。

(3)条件变量

条件变量用于线程间的通信,允许线程在满足特定条件时进行等待。在Java中,可以使用Object类提供的wait()、notify()、notifyAll()方法实现条件变量。

  1. 并发集合

并发集合是专门为多线程环境设计的集合类,如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等。

  • ConcurrentHashMap:基于分段锁(Segment Lock)实现的高效并发集合,通过将数据分为多个段,每个段使用单独的锁,从而提高并发性能。
  • CopyOnWriteArrayList:基于写时复制(Copy-On-Write)策略实现的高效并发集合,当有写操作时,会创建一个新的副本进行修改,从而保证线程安全。
  1. 并发工具类

(1)Phaser:Phaser是一个可重用的同步工具,用于协调多个线程的执行。Phaser支持线程的注册、取消、等待等操作,可以方便地实现线程间的协作。

(2)Exchanger:Exchanger允许两个线程交换数据。当两个线程到达Exchanger时,它们会交换数据,然后继续执行。

(3)FutureTask:FutureTask是Future接口的实现,用于异步执行任务。FutureTask可以获取任务执行的结果,也可以取消任务。

  1. 非阻塞算法

非阻塞算法通过原子操作(CAS)实现线程间的同步。CAS操作包括三个操作数:内存位置(V)、预期原值(A)和新值(B)。如果内存位置的值与预期原值相等,就将内存位置的值修改为新值。

  1. 并发框架

(1)Netty线程模型:Netty采用主从多线程模型,主线程负责接收客户端连接,从线程负责处理业务逻辑。Netty通过Selector机制实现高效的并发处理。

(2)Akka Actor模型:Akka是一个基于Actor模型的并发框架,Actor之间通过消息传递进行通信。Akka通过Actor系统实现高可用、可扩展的并发应用。

(3)Disruptor环形缓冲区:Disruptor是一个高性能的并发框架,采用环形缓冲区实现线程间的协作。Disruptor通过RingBuffer和Sequence实现高效的并发处理。

二、MyBatis知识体系

  1. SQL映射

MyBatis通过XML或注解的方式将SQL语句与Java对象进行映射。

(1)注解映射

@Select、@Insert、@Update、@Delete等注解用于定义SQL语句。这些注解可以方便地实现SQL语句的编写和映射。

(2)结果集映射

通过resultMap标签或@Results注解定义实体类与数据库字段的映射关系。resultMap可以定义字段映射、类型转换、关联关系等。

(3)关联查询

通过@OneToOne、@OneToMany、@ManyToMany等注解定义实体类之间的关联关系。这些注解可以方便地实现实体类之间的关联查询。

  1. 动态SQL

MyBatis支持动态SQL,通过 、 、 、 等标签实现SQL语句的动态拼接。动态SQL可以灵活地实现复杂的SQL操作。

  1. OGNL表达式

OGNL表达式用于获取对象属性、调用方法、执行运算等。OGNL表达式可以方便地实现复杂的表达式运算。

  1. 分支语句

MyBatis支持if、choose、when、otherwise等分支语句,用于动态拼接SQL语句。这些分支语句可以方便地实现复杂的条件判断。

  1. 批量操作

MyBatis支持批量插入、批量更新等操作,通过 标签实现。批量操作可以提高数据库操作的效率。

  1. 缓存机制

MyBatis支持一级缓存和二级缓存。

(1)一级缓存:MyBatis默认开启一级缓存,缓存当前SqlSession执行的结果。一级缓存的作用域为SqlSession。

(2)二级缓存:MyBatis支持自定义二级缓存,通过实现Cache接口实现。二级缓存的作用域为整个应用程序。

  1. 代理模式

MyBatis通过代理模式实现Mapper接口的动态代理。

(1)MapperProxy:MyBatis内部通过MapperProxy实现Mapper接口的动态代理。

(2)动态代理执行流程:MyBatis在运行时创建MapperProxy实例,并通过反射调用Mapper接口的方法。

  1. SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的核心对象,负责执行数据库操作。

(1)创建SqlSession:通过SqlSessionFactory创建SqlSession。

(2)执行数据库操作:通过SqlSession执行查询、更新、删除等操作。

(3)关闭SqlSession:执行完数据库操作后,关闭SqlSession释放资源。

  1. 执行器类型

MyBatis支持多种执行器类型,如SimpleExecutor、ReusingExecutor、BatchExecutor等。

  1. 延迟加载

MyBatis支持延迟加载,在需要时才加载关联对象。延迟加载可以减少数据库的访问次数,提高应用程序的性能。

  1. 扩展机制

MyBatis支持自定义类型处理器、拦截器、方言等。

(1)类型处理器:MyBatis通过类型处理器将Java类型转换为数据库类型。

(2)拦截器:MyBatis通过拦截器对数据库操作进行拦截,实现自定义功能。

(3)方言支持:MyBatis支持自定义方言,实现数据库特定的功能。

总结:

并发编程和MyBatis是Java开发中常用的技术,掌握这两方面的知识对于提高程序性能和开发效率具有重要意义。本文从线程基础、同步机制、并发集合、并发工具类、并发框架等方面介绍了并发编程知识体系;从SQL映射、动态SQL、缓存机制、代理模式、SqlSession生命周期等方面介绍了MyBatis知识体系。通过本文的学习,读者可以深入理解并发编程和MyBatis的核心概念,为实际开发提供有力支持。

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Java程序员廖志伟

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