并发编程与MyBatis核心解析-优快云博客

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📘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

并发编程是现代计算机科学中一个至关重要的领域，它涉及到如何让计算机系统的多个部分同时执行任务，以提高效率和处理能力。以下是对并发编程知识体系的详细解析，并补充其技术实现细节。

线程基础

线程是并发编程中最基本的概念，它是程序执行的最小单位。线程的实现依赖于操作系统的线程调度机制。

线程生命周期：线程从创建、就绪、运行、阻塞、等待到终止，经历多个状态转换。线程的创建通常通过操作系统提供的API实现，如创建线程的函数、构造函数等。
线程优先级：线程优先级决定了线程在调度时的优先级，高优先级的线程有更高的执行机会。线程优先级通常通过线程属性设置，操作系统根据优先级调度线程。
守护线程：守护线程是服务线程，当所有非守护线程结束时，程序会自动退出。在Java中，可以通过设置线程的isDaemon()方法来设置线程为守护线程。
线程池：线程池管理一组线程，避免频繁创建和销毁线程，提高性能。线程池的实现通常使用生产者-消费者模式，生产者负责创建线程，消费者负责执行任务。

核心参数配置

线程池的核心参数配置包括：

核心线程数：线程池中的核心线程数，即使没有任务也会保持活跃。核心线程数通常根据CPU核心数设置，以充分利用CPU资源。
最大线程数：线程池能容纳的最大线程数。最大线程数根据系统资源、任务类型等因素设置，避免资源耗尽。
保持活跃时间：空闲线程在终止前保持活跃的最长时间。通过设置线程的keepAliveTime属性，当空闲线程超过这个时间后，线程池会将其终止。
工作队列类型：线程池中的任务队列，如LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue等。工作队列的选择取决于任务的特点，如任务大小、执行时间等。

拒绝策略

当线程池的任务队列已满，且已达到最大线程数时，线程池将采取拒绝策略。

CallerRunsPolicy：由调用者自己处理任务。当线程池达到最大线程数时，任务将提交给调用者线程执行。
AbortPolicy：抛出RejectedExecutionException异常。当线程池达到最大线程数时，抛出异常，由调用者处理。
DiscardPolicy：忽略任务。当线程池达到最大线程数时，忽略任务，不进行任何处理。
DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最老的任务。当线程池达到最大线程数时，丢弃队列中最老的任务，为新任务腾出空间。

同步机制

同步机制确保多个线程在访问共享资源时不会产生冲突。

悲观锁：假设最坏的情况，在操作数据前先加锁，如synchronized关键字。悲观锁的实现依赖于操作系统的互斥锁机制。
乐观锁：假设不会发生冲突，只有在更新数据时才进行检查，如CAS（Compare-And-Swap）操作。乐观锁的实现依赖于硬件指令或原子操作。
读写锁：允许多个线程同时读取数据，但写入数据时需要独占锁。读写锁的实现通常采用分段锁技术，将数据分割成多个段，每个段使用独立的锁。
条件变量：线程在等待某个条件成立时，可以暂时放弃锁，等待条件满足后再继续执行。条件变量的实现依赖于操作系统的条件变量机制。

并发集合

并发集合是为了解决多线程环境下集合操作的线程安全问题而设计的。

ConcurrentHashMap：线程安全的HashMap，使用分段锁技术。ConcurrentHashMap将数据分割成多个段，每个段使用独立的锁，提高并发性能。
CopyOnWrite容器：适用于读多写少场景，在写操作时复制底层数组。CopyOnWrite容器在写操作时复制底层数组，避免读写冲突，提高并发性能。

BlockingQueue

BlockingQueue是一个线程安全的队列，支持阻塞式操作。

ArrayBlockingQueue：固定大小的数组队列。ArrayBlockingQueue使用数组存储元素，通过索引访问元素，通过锁控制并发访问。
LinkedBlockingQueue：链表实现的阻塞队列。LinkedBlockingQueue使用链表存储元素，通过头尾指针访问元素，通过锁控制并发访问。

并发工具类

一些常用的并发工具类包括：

Phaser：用于控制一组线程的进度。Phaser通过计数器实现线程同步，线程在执行过程中可以注册、到达、完成等操作。
Exchanger：允许两个线程交换数据。Exchanger通过锁和条件变量实现线程同步，两个线程在交换数据时等待对方到达。
FutureTask：表示异步计算的结果。FutureTask通过线程池执行任务，并提供方法获取执行结果。

非阻塞算法

非阻塞算法通过减少锁的使用来提高并发性能。

CAS原理：Compare-And-Swap操作，用于无锁编程。CAS操作通过硬件指令实现，比较内存中的值和预期值，如果相等则更新内存中的值。
Atomic类：提供原子操作的类，如AtomicInteger、AtomicLong等。Atomic类通过内部锁机制实现原子操作。
无锁队列：使用CAS操作实现的线程安全队列。无锁队列通过CAS操作实现元素的添加、删除等操作，避免锁的使用。

并发框架

一些流行的并发框架包括：

Netty：一个基于NIO的异步事件驱动的网络应用框架。Netty使用Reactor模式实现并发编程，通过事件驱动的方式处理网络请求。
Akka Actor模型：一个基于Actor模型的高性能并发框架。Akka使用Actor模型实现并发编程，每个Actor独立运行，通过消息传递进行通信。
Disruptor：一个高性能的并发队列实现，用于构建高吞吐量的应用程序。Disruptor使用环形缓冲区实现并发队列，通过CAS操作实现并发访问。

二、MyBatis知识体系

MyBatis是一个优秀的持久层框架，它支持定制化SQL、存储过程以及高级映射。以下是MyBatis知识体系的详细解析，并补充其技术实现细节。

SQL映射

MyBatis的核心功能是映射SQL语句到Java对象，主要涉及以下几个方面：

注解映射：使用@Select、@Insert、@Update、@Delete等注解定义SQL语句。注解映射通过反射机制将注解信息转换为相应的SQL语句。
结果集映射：将SQL查询结果映射到Java对象的属性。结果集映射通过XML配置或注解实现，将SQL查询结果与Java对象的属性进行映射。
关联查询：通过@One、@Many注解实现一对多、多对多关系。关联查询通过延迟加载或立即加载的方式实现，提高查询效率。
动态SQL：使用、、、等标签动态构建SQL语句。动态SQL通过XML配置或注解实现，根据条件动态拼接SQL语句。

OGNL表达式

OGNL（Object-Graph Navigation Language）表达式用于在MyBatis中动态获取对象属性。

访问属性：${name}。OGNL表达式通过解析${name}，动态获取Java对象的name属性值。
调用方法：${name.toUpperCase()}。OGNL表达式通过解析${name.toUpperCase()}，动态调用Java对象的toUpperCase()方法。

分支语句和批量操作

MyBatis支持分支语句和批量操作。

分支语句：使用、、标签实现if-else逻辑。分支语句通过XML配置或注解实现，根据条件执行不同的SQL语句。
批量操作：使用标签批量插入或更新数据。批量操作通过XML配置或注解实现，将多个数据包装成列表或数组，执行批量插入或更新操作。

缓存机制

MyBatis提供了一级缓存和二级缓存机制，以提高查询效率。

一级缓存：SqlSession级别的缓存，适用于单条SQL语句的查询。一级缓存通过HashMap实现，存储SQL查询结果和对应的Java对象。
二级缓存：全局缓存，适用于多表关联查询。二级缓存通过XML配置或注解实现，存储SQL查询结果和对应的Java对象。
自定义缓存：通过实现Cache接口自定义缓存。自定义缓存可以通过XML配置或注解实现，将缓存存储在Redis、Memcached等缓存系统中。

代理模式

MyBatis使用代理模式实现Mapper接口的动态代理。

MapperProxy：动态代理类，负责生成SqlSession并执行SQL语句。MapperProxy通过Cglib动态代理技术实现代理模式，生成代理类并执行SQL语句。

插件拦截

MyBatis允许通过插件拦截SQL执行过程。

拦截器：通过实现Interceptor接口自定义拦截器。拦截器可以拦截SQL执行过程中的不同阶段，如查询、更新、删除等。
动态代理执行流程：MyBatis使用Cglib动态代理技术拦截执行流程。Cglib动态代理技术通过创建代理类，拦截目标类的执行过程，实现拦截功能。

SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的核心对象，其生命周期包括：

创建SqlSession：通过SqlSessionFactory创建SqlSession。SqlSessionFactory通过XML配置或注解创建SqlSession。
执行SQL语句：通过SqlSession执行SQL语句。SqlSession提供了一系列方法执行SQL语句，如selectOne、selectList、insert、update、delete等。
关闭SqlSession：释放资源，关闭SqlSession。关闭SqlSession时，会释放数据库连接、关闭资源等。

执行器类型

MyBatis提供了多种执行器类型。

SimpleExecutor：简单的执行器，逐条执行SQL语句。SimpleExecutor通过逐条执行SQL语句，提高并发性能。
ReuseExecutor：复用预处理语句的执行器。ReuseExecutor通过复用预处理语句，提高并发性能。
BatchExecutor：批量执行SQL语句的执行器。BatchExecutor通过批量执行SQL语句，提高并发性能。

延迟加载

MyBatis支持延迟加载。

懒加载：在需要时才加载关联对象。懒加载通过代理模式实现，在需要访问关联对象时，动态加载关联对象。
Eager loading：立即加载关联对象。Eager loading通过XML配置或注解实现，在查询主对象时，立即加载关联对象。

扩展机制

MyBatis提供了一系列扩展机制。

类型处理器：用于处理类型映射，如IntegerTypeHandler、StringTypeHandler等。类型处理器通过XML配置或注解实现，将数据库数据类型转换为Java对象类型。
拦截器链：拦截器可以串联形成拦截器链，实现不同的功能。拦截器链通过XML配置或注解实现，将多个拦截器串联起来，实现不同的功能。
方言支持：支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle等。方言支持通过XML配置或注解实现，根据数据库类型选择不同的SQL语句。

总结

本文对并发编程和MyBatis知识体系进行了详细解析，并补充了技术实现细节。通过学习本文，读者可以更好地应对实际开发中的并发问题和使用MyBatis进行持久层开发。在实际项目中，我们可以根据需求灵活运用这些知识，提高应用程序的性能和稳定性。

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