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。

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💡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。

一、并发编程知识体系

1. 线程基础

线程是操作系统实现并发执行的基本单位。在Java中，线程的实现依赖于Thread类及其相关的API。线程的生命周期管理是并发编程的核心之一。

1.1 线程生命周期

线程的生命周期可以分为以下几个阶段：

• 新建（New）：线程对象被创建但尚未启动。
• 就绪（Runnable）：线程已经被创建并且已经准备好执行，等待被调度器选中。
• 阻塞（Blocked）：线程因为等待某些条件或资源而无法继续执行。
• 运行（Running）：线程正在CPU上执行。
• 等待（Waiting）：线程等待某个特定条件发生。
• 超时等待（Timed Waiting）：线程等待某个特定条件发生，但有一个超时限制。
• 终止（Terminated）：线程执行结束。

1.2 线程优先级

Java中的线程优先级是一个整数，范围从1（最低优先级）到10（最高优先级）。线程的优先级会影响调度器选择哪个线程来执行。然而，线程的优先级并不是绝对的，调度器可以忽略优先级，根据需要调度其他线程。

1.3 守护线程

守护线程是Java中的一种特殊线程，它不会阻塞程序执行。当所有的非守护线程完成后，守护线程也会自动结束，程序随之退出。

1.4 线程池

线程池是一种管理线程资源的方式，它提供了一种限制线程数量并重用现有线程的方法。在Java中，可以通过Executor框架来创建线程池。

  1.4.1 核心参数配置

  线程池的核心参数配置包括：

     - Core Pool Size：核心线程数，即线程池中始终存在的线程数量。
     - Maximum Pool Size：最大线程数，即线程池可以创建的最大线程数。
     - KeepAliveTime：空闲线程的存活时间，当线程数超过核心线程数时，超过此时间的空闲线程将被终止。
     - Work Queue：工作队列，用于存放等待执行的任务。
     - Thread Factory：线程工厂，用于创建线程。
     - RejectedExecutionHandler：拒绝策略，当任务无法被线程池执行时，采取的处理策略。

  1.4.2 拒绝策略

  拒绝策略有以下几种：

     - AbortPolicy：抛出RejectedExecutionException异常。
     - CallerRunsPolicy：调用者运行当前任务。
     - DiscardPolicy：丢弃当前任务。
     - DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最先执行的任务。

  1.4.3 工作队列类型

  工作队列有以下几种类型：

     - ArrayBlockingQueue：基于数组结构的有界阻塞队列。
     - LinkedBlockingQueue：基于链表结构的有界阻塞队列。
     - PriorityBlockingQueue：具有优先级的无界阻塞队列。
     - SynchronousQueue：不存储元素的阻塞队列。
     - LinkedTransferQueue：基于链表结构的无界阻塞队列。
     - DelayQueue：延迟队列。

2. 同步机制

同步机制用于确保多线程访问共享资源时的数据一致性。

2.1 悲观锁/乐观锁

悲观锁和乐观锁是两种不同的并发控制策略。

  2.1.1 悲观锁

  悲观锁假设并发访问共享资源时，冲突的可能性很大，因此在访问共享资源之前，线程必须先获取锁。

  2.1.2 乐观锁

  乐观锁假设并发访问共享资源时，冲突的可能性很小，因此线程在访问共享资源时不获取锁，而是在修改共享资源时尝试获取锁。

2.2 读写锁

读写锁允许多个线程同时读取共享资源，但只有一个线程可以修改共享资源。

  2.2.1 读写锁的优点

  - 提高读操作的并发性能。
  - 减少线程间的竞争。

2.3 条件变量

条件变量用于实现线程间的同步，允许一个或多个线程在某个条件不满足时等待，直到其他线程改变条件。

3. 并发集合

并发集合是为了在多线程环境中安全地操作集合而设计的。

3.1 ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap是一种线程安全的HashMap，它通过分段锁技术提高并发性能。

  3.1.1 ConcurrentHashMap的原理

  ConcurrentHashMap将数据分成多个段，每个段有自己的锁。当多个线程访问不同段的数据时，可以并行操作，从而提高并发性能。

3.2 CopyOnWrite容器

CopyOnWrite容器在写入操作时，会创建当前数据的副本，并在副本上进行修改，修改完成后，将副本设置为当前数据。

  3.2.1 CopyOnWrite容器的优点

  - 线程安全。
  - 避免了读操作时的线程阻塞。

3.3 BlockingQueue

BlockingQueue是一种线程安全的队列，它允许一个或多个线程将元素放入队列，同时允许一个或多个线程从队列中取出元素。

  3.3.1 BlockingQueue的类型

  - ArrayBlockingQueue：基于数组结构的有界阻塞队列。
  - LinkedBlockingQueue：基于链表结构的有界阻塞队列。
  - PriorityBlockingQueue：具有优先级的无界阻塞队列。
  - SynchronousQueue：不存储元素的阻塞队列。
  - LinkedTransferQueue：基于链表结构的无界阻塞队列。
  - DelayQueue：延迟队列。

4. 并发工具类

并发工具类用于简化并发编程。

4.1 Phaser

Phaser是一种用于线程间同步的并发工具类，它允许线程在执行过程中等待其他线程完成。

4.2 Exchanger

Exchanger是一种用于线程间交换数据的并发工具类，它允许两个线程在某个时刻交换数据。

4.3 FutureTask

FutureTask是一种异步执行任务的并发工具类，它允许线程提交一个任务，并在任务执行完成后获取结果。

5. 非阻塞算法

非阻塞算法是指不使用锁机制，通过其他方式实现线程安全的算法。

5.1 CAS原理

CAS（Compare-And-Swap）是一种非阻塞算法，它允许线程在修改共享资源时，比较期望值和实际值是否相同，如果相同，则修改共享资源。

5.2 Atomic类

Atomic类是一系列用于实现原子操作的类，如AtomicInteger、AtomicLong等。

5.3 无锁队列

无锁队列是一种线程安全的队列，它通过CAS原理实现线程安全。

6. 并发框架

并发框架用于简化并发编程。

6.1 Netty线程模型

Netty是一个高性能、可扩展的网络通信框架，它采用主从多线程模型，提高网络通信的并发性能。

6.2 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，简化并发编程。

6.3 Disruptor环形缓冲区

Disruptor是一个高性能的环形缓冲区，它采用无锁机制，提高并发性能。

二、MyBatis知识体系

1. SQL映射

SQL映射是MyBatis的核心功能之一，它将Java对象与数据库表进行映射。

1.1 注解映射

MyBatis提供了多种注解进行SQL映射，如@Select、@Insert、@Update、@Delete等。

1.2 结果集映射

结果集映射用于将数据库查询结果映射到Java对象。

1.3 关联查询

关联查询用于处理一对多、多对多等复杂关系。

1.4 动态SQL

动态SQL用于根据不同条件生成不同的SQL语句。

2. OGNL表达式

OGNL（Object-Graph Navigation Language）是一种用于访问对象属性的脚本语言，MyBatis使用OGNL表达式进行参数处理和结果映射。

3. 分支语句

分支语句用于处理复杂的查询条件，如IF、ELSE、SWITCH等。

4. 批量操作

批量操作用于批量插入、更新、删除等数据库操作。

5. 缓存机制

MyBatis提供了缓存机制，用于提高查询性能。

5.1 一级缓存

一级缓存是SqlSession级别的缓存，当同一个SqlSession执行相同的查询时，直接从缓存中获取数据。

5.2 二级缓存

二级缓存是Mapper级别的缓存，当同一个Mapper执行相同的查询时，直接从缓存中获取数据。

5.3 自定义缓存

MyBatis允许自定义缓存，用于满足特定需求。

5.4 代理模式

MyBatis使用代理模式实现Mapper接口的动态代理，提高性能。

6. MapperProxy

MapperProxy是MyBatis中用于实现Mapper接口动态代理的类。

7. 插件

MyBatis插件可以拦截SQL执行过程，用于实现自定义功能。

7.1 动态代理

MyBatis使用动态代理实现插件拦截。

8. 执行流程

MyBatis执行流程如下：

• 创建SqlSession。
• 执行Mapper接口方法。
• 查询缓存。
• 执行SQL。
• 结果映射。
• 提交事务。
• 关闭SqlSession。

9. 执行器类型

MyBatis提供了多种执行器类型，如SimpleExecutor、ReuseExecutor、BatchExecutor等。

10. 延迟加载

延迟加载是指在需要时才加载对象，以提高性能。

11. 扩展机制

MyBatis提供了扩展机制，如自定义插件、自定义执行器等。

12. 类型处理器

类型处理器用于将Java对象转换为数据库数据类型。

13. 拦截器链

拦截器链用于拦截SQL执行过程，如日志、性能监控等。

14. 方言支持

MyBatis支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle等。

总结：

本文详细介绍了并发编程和MyBatis的知识体系，通过串联多个知识点，帮助读者深入理解并发编程和MyBatis的核心概念和原理。在实际开发中，我们可以结合这些知识，设计高性能、可扩展的并发程序和数据库操作。

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