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

在并发编程中，线程是程序执行的最小单位，它允许单个程序同时执行多个任务。线程的创建、调度和同步是并发编程的核心内容。线程的实现依赖于操作系统的线程管理机制，不同的操作系统和编程语言对线程的实现细节有所不同。

线程生命周期

线程的生命周期包括以下几个阶段：新建（New）、就绪（Runnable）、运行（Running）、阻塞（Blocked）、等待（Waiting）、超时等待（Timed Waiting）和终止（Terminated）。

• 新建（New）：线程被创建后处于新建状态，此时线程尚未启动。
• 就绪（Runnable）：线程创建后，如果获取到CPU资源，则进入就绪状态，等待调度执行。
• 运行（Running）：线程被调度器选中，开始执行。
• 阻塞（Blocked）：线程由于某些原因（如等待资源、等待其他线程的通知等）无法执行，进入阻塞状态。
• 等待（Waiting）：线程在等待某个条件成立时，进入等待状态，不会主动释放CPU资源。
• 超时等待（Timed Waiting）：线程在等待某个条件成立时，设置超时时间，如果超时时间到达，线程将退出等待状态。
• 终止（Terminated）：线程执行完毕或被其他线程终止，进入终止状态。

线程优先级

线程优先级决定了线程在多线程环境中的调度顺序。在Java中，线程优先级分为1-10共10个等级，优先级高的线程有更高的执行机会。然而，线程优先级并不是绝对可靠的，因为操作系统的调度器可能忽略它。

守护线程

守护线程是一种特殊的线程，它不为Java虚拟机中的其他线程提供服务。当所有的非守护线程结束时，Java虚拟机会自动退出。守护线程通常用于后台任务，如垃圾回收器。

线程池

线程池是一种管理线程的工具，它可以将任务提交给线程池，由线程池统一分配线程来执行任务。线程池的核心参数配置包括核心线程数、最大线程数、空闲线程存活时间、工作队列和拒绝策略。

• 核心线程数：线程池在启动时创建的线程数量。
• 最大线程数：线程池能够创建的最大线程数量。
• 空闲线程存活时间：空闲线程在终止前可以存活的时间。
• 工作队列：存放等待执行的任务的队列。
• 拒绝策略：当线程池中的线程数量达到最大值时，如果还有任务提交，则需要采取拒绝策略。

拒绝策略

当线程池中的线程数量达到最大值时，如果还有任务提交，则需要采取拒绝策略。常见的拒绝策略有：CallerRunsPolicy、AbortPolicy、DiscardPolicy和DiscardOldestPolicy。

工作队列类型

线程池的工作队列用于存放等待执行的任务。常见的工作队列类型有：LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue和SynchronousQueue。

同步机制

同步机制是保证线程安全的重要手段。常见的同步机制包括：

• 悲观锁：悲观锁假设并发访问会破坏数据一致性，因此对共享资源进行加锁，直到事务完成才释放锁。悲观锁的实现方式包括synchronized关键字、ReentrantLock等。
• 乐观锁：乐观锁假设并发访问不会破坏数据一致性，只在读取数据时进行版本检查，只有版本一致时才进行更新。乐观锁的实现方式包括CAS（Compare-And-Swap）算法等。
• 读写锁：读写锁允许多个线程同时读取共享资源，但只允许一个线程写入共享资源。读写锁的实现方式包括ReentrantReadWriteLock等。
• 条件变量：条件变量允许线程在某些条件下等待，直到条件满足时才继续执行。条件变量的实现方式包括Condition接口等。

并发集合

并发集合是专门为并发编程设计的集合类，如ConcurrentHashMap。它们提供了高效的并发访问和修改操作。

CopyOnWrite容器

CopyOnWrite容器是一种线程安全的容器，其特点是当有修改操作时，会创建一个新的容器，并将数据复制到新容器中。

BlockingQueue

BlockingQueue是一种线程安全的队列，它支持阻塞操作，如put、take和offer、poll。

并发工具类

并发工具类包括Phaser、Exchanger和FutureTask等，它们提供了更高级的并发编程功能。

非阻塞算法

非阻塞算法是一种在多线程环境中避免锁竞争的算法，如CAS（Compare-And-Swap）算法。

CAS原理

CAS算法是一种非阻塞算法，它通过比较内存中的值和预期值，如果相等，则将内存中的值更新为新的值。CAS算法通常用于实现乐观锁。

Atomic类

Atomic类提供了一系列原子操作，如AtomicInteger、AtomicLong和AtomicReference等。

无锁队列

无锁队列是一种基于CAS算法实现的线程安全队列，如ConcurrentLinkedQueue。

并发框架

并发框架如Netty、Akka和Disruptor等提供了更高级的并发编程能力。

Netty线程模型

Netty采用主从多线程模型，即一个Boss线程负责接收客户端连接，多个Worker线程负责处理客户端请求。这种模型可以有效地提高网络应用程序的并发性能。

Akka Actor模型

Akka Actor模型是一种基于消息传递的并发编程模型，它将每个线程称为Actor，Actor之间通过消息进行通信。这种模型可以简化并发编程，提高程序的可维护性。

Disruptor环形缓冲区

Disruptor环形缓冲区是一种高性能的并发队列，它利用环形缓冲区的特性，避免了锁竞争，提高了并发性能。这种模型适用于高并发场景，如实时数据处理、消息队列等。

二、MyBatis知识体系

SQL映射

MyBatis通过XML或注解的方式将Java对象映射到SQL语句，实现了对象关系映射（ORM）。这种映射方式可以简化数据库操作，提高开发效率。

注解映射

MyBatis提供了注解，如@Select、@Insert、@Update和@Delete，用于定义SQL映射。这种注解方式可以更加灵活地定义SQL映射，提高代码的可读性。

结果集映射

MyBatis通过resultMap将Java对象字段映射到SQL查询结果集中的列。这种映射方式可以处理复杂的关联关系，如一对一、一对多和多对多。

关联查询

MyBatis支持多种关联查询方式，如一对一、一对多和多对多。这些关联查询方式可以通过XML映射或注解来实现，提高了代码的可读性和可维护性。

动态SQL

MyBatis支持动态SQL，如if、choose、when和otherwise等标签，用于根据条件动态构建SQL语句。这种动态SQL可以处理复杂的查询条件，提高代码的灵活性。

OGNL表达式

OGNL表达式用于在MyBatis中处理属性表达式，如#{property}。OGNL表达式可以简化SQL语句中的条件判断和属性处理，提高代码的可读性。

分支语句

MyBatis支持分支语句，如 、 、 和 ，用于根据条件执行不同的SQL片段。这种分支语句可以提高代码的可读性和可维护性。

批量操作

MyBatis支持批量操作，如 ，用于同时执行多个SQL语句。这种批量操作可以减少数据库访问次数，提高程序的性能。

缓存机制

MyBatis提供了缓存机制，包括一级缓存和二级缓存。

一级缓存

一级缓存是SqlSession级别的缓存，用于缓存SqlSession执行过的查询结果。这种缓存机制可以减少数据库访问次数，提高程序的性能。

二级缓存

二级缓存是全局缓存，用于缓存应用级别的查询结果。这种缓存机制可以提高应用级别的查询性能，减少数据库访问压力。

自定义缓存

MyBatis允许自定义缓存，通过实现Cache接口来实现。自定义缓存可以根据实际需求进行扩展，提高缓存机制的灵活性。

代理模式

MyBatis使用代理模式实现动态代理，将Mapper接口转换为代理对象。这种代理模式可以简化数据库操作，提高开发效率。

MapperProxy

MapperProxy是MyBatis的动态代理实现，它负责执行Mapper接口的方法。MapperProxy可以拦截SQL执行过程，实现动态SQL、缓存等功能。

插件拦截

MyBatis支持插件拦截，如Interceptor接口，用于拦截SQL执行过程。这种插件拦截机制可以扩展MyBatis的功能，如日志记录、性能监控等。

动态代理执行流程

MyBatis通过动态代理执行Mapper接口的方法，包括代理对象的创建、方法调用和结果处理。这种动态代理机制可以提高代码的可读性和可维护性。

SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的核心对象，它负责执行数据库操作。SqlSession的生命周期包括创建、使用和关闭。合理管理SqlSession的生命周期可以避免资源泄漏，提高程序的性能。

执行器类型

MyBatis提供了多种执行器类型，如SimpleExecutor、ReuseExecutor和BatchExecutor，用于执行SQL语句。不同的执行器类型适用于不同的场景，如批量操作、事务处理等。

延迟加载

MyBatis支持延迟加载，即在需要时才加载关联对象。这种延迟加载机制可以减少数据库访问次数，提高程序的性能。

扩展机制

MyBatis提供了扩展机制，如TypeHandler、Interceptor和Plugin等，用于扩展MyBatis的功能。这些扩展机制可以提高MyBatis的灵活性和可定制性。

类型处理器

类型处理器负责将Java类型转换为数据库类型，如IntegerTypeHandler、StringTypeHandler等。这种类型处理器可以简化数据库操作，提高代码的可读性。

拦截器链

MyBatis提供了拦截器链，用于拦截SQL执行过程。这种拦截器链可以扩展MyBatis的功能，如日志记录、性能监控等。

方言支持

MyBatis支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle和SQL Server等。这种方言支持可以提高MyBatis的兼容性，简化数据库操作。

通过以上知识点的串联，我们可以更好地理解并发编程和MyBatis的核心概念，并在实际项目中灵活运用。在实际应用中，我们可以根据需求选择合适的并发编程模型和MyBatis配置，以提高程序的性能和可维护性。

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