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）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

线程的生命周期是并发编程中一个核心概念，其状态转换涉及复杂的同步机制。在Java中，线程的生命周期状态转换是通过Thread类及其内部状态来管理的。以下是线程生命周期各状态的详细实现细节：

1. 线程生命周期：从线程创建开始，首先进入新建状态（New），此时线程对象已经创建，但尚未启动。线程启动后，进入就绪状态（Runnable），此时线程具备运行条件，等待CPU调度。当线程获得CPU时间片后，进入运行状态（Running）。线程在执行过程中可能会因为等待某些资源（如锁）而进入阻塞状态（Blocked），或者因为等待特定条件而进入等待状态（Waiting）。超时等待（Timed Waiting）状态与等待状态类似，但线程会在指定时间内自动唤醒。最后，线程执行完毕或被显式终止，进入终止状态（Terminated）。

2. 线程优先级：线程优先级在Java中通过Thread类中的getPriority()和setPriority()方法进行设置。线程优先级是一个相对值，优先级高的线程在资源竞争时更有可能获得CPU时间。Java线程优先级分为10个等级，从最低的1到最高的10，默认优先级为5。

3. 守护线程：守护线程（Daemon Thread）是一种特殊的线程，用于在后台为其他线程提供服务。当所有非守护线程结束时，Java虚拟机（JVM）将自动退出。守护线程的生命周期状态与普通线程相同，但其终止条件是所有非守护线程的终止。

4. 线程池：线程池是管理一组线程的集合，其核心在于重用线程，避免频繁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、队列容量、阻塞策略和生命周期策略等。

• 核心线程数：线程池在启动时创建的线程数量，即使任务量较少，也会保持这些线程处于活动状态。
• 最大线程数：线程池可以创建的最大线程数，当任务量超过核心线程数时，线程池会根据需要创建新线程。
• 队列容量：工作队列的最大容量，用于存放等待执行的任务。
• 阻塞策略：当任务队列已满时，如何处理新任务，常见的策略包括AbortPolicy、CallRunnerPolicy、DiscardPolicy和DiscardOldestPolicy。
• 生命周期策略：线程池中线程的存活策略，包括核心线程和空闲线程的存活时间。

同步机制

同步机制是并发编程中解决资源竞争的关键技术，主要包括以下几种：

1. 悲观锁：悲观锁假设多个线程会争用资源，因此在访问资源之前先加锁，直到访问完成才释放锁。Java中常用的悲观锁机制包括synchronized关键字和ReentrantLock类。

2. 乐观锁：乐观锁假设多个线程不会争用资源，因此在访问资源时不加锁，只在更新数据时才加锁。Java中常用的乐观锁机制包括版本号和时间戳。

3. 读写锁：读写锁允许多个线程同时读取资源，但只有一个线程可以写入资源。Java中常用的读写锁实现包括ReentrantReadWriteLock类。

4. 条件变量：条件变量是线程在等待某个条件成立时，可以暂时释放锁，等待条件成立后再重新获取锁的机制。Java中常用的条件变量实现包括Object类中的wait()、notify()和notifyAll()方法。

并发集合

并发集合是为了解决多线程环境下对集合的操作而设计的，主要包括以下几种：

1. ConcurrentHashMap：线程安全的HashMap，支持高并发访问。ConcurrentHashMap内部采用分段锁（Segment Lock）机制，将数据划分为多个段，每个段有自己的锁，从而提高并发性能。

2. CopyOnWrite容器：适用于读多写少的场景，每次修改操作都会创建一个新的副本。CopyOnWrite容器内部使用数组来存储元素，当发生修改操作时，创建一个新的数组并复制旧数组中的元素到新数组。

3. BlockingQueue：线程安全的队列，支持生产者-消费者模型。BlockingQueue内部采用阻塞策略，当队列满时，生产者线程会等待队列有可用空间；当队列空时，消费者线程会等待队列有元素。

并发工具类

以下是一些常用的并发工具类：

1. Phaser：用于实现多线程间的协调。Phaser类似于CyclicBarrier，但更灵活，支持线程的动态加入和退出。

2. Exchanger：用于在线程间交换数据。Exchanger允许两个线程在某个点交换数据，交换完成后，两个线程继续执行。

3. FutureTask：用于异步计算。FutureTask封装了Callable接口，可以在线程中执行异步任务。

4. 非阻塞算法：如CAS（Compare-And-Swap）等。非阻塞算法通过原子操作实现线程之间的无锁编程。

CAS原理、Atomic类、无锁队列

1. CAS原理：比较并交换操作，用于实现无锁编程。CAS操作包含三个操作数：内存位置V、预期原值A和新值B。当内存位置V的值与预期原值A相等时，将内存位置V的值修改为新值B，否则不做任何操作。

2. Atomic类：提供原子操作的类，如AtomicInteger、AtomicLong等。Atomic类内部使用CAS操作实现原子操作。

3. 无锁队列：基于CAS原理实现的高效队列。无锁队列在多线程环境下，通过CAS操作实现线程之间的数据交换，避免了锁的开销。

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的线程模型具有高性能、可扩展性等特点。

2. Akka Actor模型：基于Actor模型的并发框架，用于构建分布式系统。Akka Actor模型通过Actor通信机制，实现高并发、高可用、高容错的分布式系统。

3. Disruptor环形缓冲区：基于环形缓冲区的并发框架，用于实现高并发场景下的生产者-消费者模型。Disruptor通过环形缓冲区减少线程间的数据拷贝，提高并发性能。

二、MyBatis知识体系

SQL映射

1. 注解映射：使用注解的方式将实体类属性与数据库表字段进行映射。MyBatis通过@MappedSuperclass、@Table、@Column等注解实现注解映射。

2. 结果集映射：将查询结果映射到实体类。MyBatis通过resultMap配置实现结果集映射，包括单列映射、多列映射、复杂类型映射等。

3. 关联查询映射：处理实体类之间的关联关系。MyBatis通过一对一、一对多、多对多等关联映射实现实体类之间的关联关系。

动态SQL

1. OGNL表达式：用于动态构建SQL语句。OGNL表达式支持多种数据类型和操作符，可以灵活构建动态SQL语句。

2. 分支语句：根据条件动态构建SQL语句。MyBatis通过 、 、 、 等标签实现分支语句。

3. 批量操作：一次性执行多条SQL语句。MyBatis通过 标签实现批量操作。

缓存机制

1. 一级缓存：MyBatis内部缓存，用于存储当前会话查询的结果。一级缓存是会话级别的，当会话结束时，一级缓存将失效。

2. 二级缓存：全局缓存，用于存储不同会话之间的查询结果。二级缓存是应用级别的，可以在多个会话间共享缓存数据。

3. 自定义缓存：通过实现Cache接口自定义缓存。自定义缓存可以扩展MyBatis的缓存机制，满足特定需求。

代理模式

1. MapperProxy：MyBatis提供的代理类，用于拦截Mapper接口的方法调用。MapperProxy通过反射机制实现方法拦截，并执行相应的SQL语句。

2. 插件拦截：通过实现Interceptor接口自定义插件，拦截MyBatis的执行流程。插件可以扩展MyBatis的功能，如日志记录、性能监控等。

动态代理执行流程

1. 创建SqlSession。

2. 创建Mapper接口的代理对象。

3. 调用代理对象的方法。

4. 执行SQL语句。

SqlSession生命周期

1. 创建SqlSession。

2. 使用SqlSession。

3. 关闭SqlSession。

执行器类型

1. SimpleExecutor：简单执行器，适用于小型应用。SimpleExecutor在执行SQL语句时，每次都会创建新的Statement对象。

2. ReuseExecutor：重用执行器，适用于频繁执行相同SQL语句的场景。ReuseExecutor在执行SQL语句时，会尝试重用已创建的Statement对象。

3. BatchExecutor：批量执行器，适用于执行多条相同SQL语句的场景。BatchExecutor在执行SQL语句时，会将多条SQL语句合并成一条批量执行语句。

延迟加载扩展机制

1. 懒加载：在需要时才加载相关数据。MyBatis通过@Lazy注解实现懒加载。

2. 扩展机制：通过实现相应的接口扩展MyBatis的功能。例如，通过实现SqlSession接口扩展MyBatis的SQL执行功能。

类型处理器

1. 类型处理器：将数据库类型转换为Java类型。MyBatis通过TypeHandler接口实现类型转换。

2. 拦截器链：通过实现Interceptor接口自定义拦截器链。拦截器链可以扩展MyBatis的功能，如类型转换、数据校验等。

方言支持

1. 方言支持：支持不同数据库的SQL语法。MyBatis通过方言实现不同数据库的SQL语法支持。

总结

本文详细介绍了并发编程和MyBatis知识体系，通过多个知识点的串联，使读者能够更好地理解并发编程和MyBatis的原理和应用。在实际开发过程中，结合这些知识点，可以构建高性能、可扩展的并发程序和数据库访问框架。

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