并发编程与MyBatis深度解析-优快云博客

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📕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

并发编程是现代计算机科学的核心领域，它通过管理多个线程或进程在单一计算资源上的协同工作，实现了任务的并行执行，从而提高了程序的执行效率。以下是对并发编程知识体系的详细阐述，我们将深入探讨其核心概念和实现细节。

线程基础

线程是程序执行的最小单元，它是操作系统进行任务调度的基本单位。线程的基础知识包括：

线程生命周期：线程从创建、就绪、运行、阻塞、等待到终止，每个阶段都有其特定的状态转换条件和操作系统的调度策略。例如，线程的创建可以通过系统调用或者使用线程池等方式实现。
线程优先级：线程优先级反映了操作系统对线程执行权的分配偏好。不同优先级的线程在调度时可能会表现出不同的优先级反转或饥饿现象，这需要通过合理的优先级管理和调整来避免。
守护线程：守护线程（Daemons）是服务线程，它们在后台运行，不参与程序的主执行流程。当没有非守护线程在运行时，Java虚拟机（JVM）会终止运行，这可能会导致守护线程在未完成其任务时被意外中断。
线程池：线程池是一组预先创建的线程集合，它管理线程的创建、销毁和复用，从而避免频繁创建和销毁线程的开销。线程池的实现可以采用阻塞队列来管理任务，并根据任务的紧急程度动态调整线程的数量。

核心参数配置

线程池的核心参数配置对于保证线程池的性能和稳定性至关重要：

核心线程数：线程池在运行过程中始终保持的线程数量，它们在空闲时不会被销毁。
最大线程数：线程池能创建的最大线程数量，当任务量增加时，线程池可以创建额外的线程来处理任务。
保持活跃时间：空闲线程在终止前可以保持的最大时间，超过这个时间线程会被销毁，从而释放资源。
工作队列：用于存储等待执行的任务队列，工作队列的类型和大小会影响到线程池的性能和响应速度。

拒绝策略

当任务无法被线程池执行时，可以采取不同的拒绝策略：

AbortPolicy：抛出RejectedExecutionException异常，这种策略可能会导致任务丢失，适用于对任务执行不敏感的场景。
CallerRunsPolicy：调用者运行当前任务，将任务重新插入到调用者的线程中执行，这种方式可能会导致调用者的线程被阻塞。
DiscardPolicy：不执行当前任务，也不抛出异常，适用于对任务执行不重要的场景。
DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最早的未执行任务，这种方式可能会牺牲一些任务，但可以保证新任务有机会被处理。

同步机制

同步机制是并发编程中控制对共享资源访问的重要手段：

悲观锁：在访问共享资源前加锁，以防止数据在读取和写入过程中被其他线程修改。例如，使用synchronized关键字或者显式锁（如ReentrantLock）来实现。
乐观锁：假设在执行过程中数据不会被修改，通过版本号或时间戳来检测冲突。例如，使用乐观锁版本的synchronized或者CAS操作。
读写锁：允许多个线程同时读取资源，但只允许一个线程写入资源。例如，ReadWriteLock接口及其实现ReentrantReadWriteLock。
条件变量：线程在等待某个条件成立时挂起，条件成立时被唤醒。例如，Condition接口及其实现。

并发集合

并发集合是为了在并发环境中保证数据结构的安全性而设计的：

ConcurrentHashMap：采用分段锁（Segment Locking）技术，将数据分片，每个分片有自己的锁，从而减少锁竞争，提高并发性能。
CopyOnWrite容器：在写操作时复制整个底层数组，适用于读多写少的场景，但可能会导致较高的内存消耗。

并发工具类

并发工具类提供了简化和增强并发编程的接口：

Phaser：用于协调多个线程的同步点，可以看作是CountDownLatch和CyclicBarrier的结合。
Exchanger：允许两个线程交换数据，常用于生产者-消费者模式。
FutureTask：异步执行计算任务，返回Future对象，可以用来获取任务执行的结果。

非阻塞算法

非阻塞算法利用CAS（Compare-And-Swap）等操作实现，这些操作可以确保操作的原子性：

CAS原理：比较并交换操作，通过原子指令确保操作的不可分割性。
Atomic类：提供原子操作的类，如AtomicInteger、AtomicLong等，它们内部使用CAS操作来保证操作的原子性。
无锁队列：基于CAS操作实现的线程安全队列，可以避免锁的开销，提高并发性能。

并发框架

并发框架提供了一套完整的并发编程解决方案：

Netty线程模型：基于NIO的异步事件驱动模型，可以处理高并发的网络通信。
Akka Actor模型：基于actor模型，每个actor是一个消息传递单元，可以实现高并发、高可用性。
Disruptor环形缓冲区：高性能的并发数据结构，用于解决生产者-消费者问题，它通过环形缓冲区和CAS操作来提高性能。

二、MyBatis知识体系

MyBatis是一个强大的持久层框架，它通过映射SQL语句到Java对象来简化数据库操作。以下是对MyBatis知识体系的详细阐述。

SQL映射

MyBatis通过XML或注解的方式定义SQL映射：

注解映射：使用@Select、@Insert、@Update、@Delete等注解直接在接口方法上定义SQL语句。
结果集映射：将数据库结果集映射到Java对象，通过XML配置或注解实现复杂的映射关系。
关联查询：通过@One、@Many等注解实现一对多、多对多关系，支持嵌套查询和懒加载。

动态SQL

MyBatis支持动态SQL，可以根据不同的条件动态构建SQL语句：

OGNL表达式：用于动态构建SQL语句，它是一种基于Java表达式语言的表达式求值语言。
分支语句：根据条件动态选择执行不同的SQL语句，例如<choose>、<when>、<otherwise>。
批量操作：支持批量插入、批量更新、批量删除，可以减少数据库访问次数，提高性能。

缓存机制

MyBatis提供一级缓存和二级缓存：

一级缓存：本地缓存，每个SqlSession独立，存储最近执行的SQL及其结果集。
二级缓存：全局缓存，共享于所有SqlSession，通常由第三方缓存实现，如Redis或Ehcache。
自定义缓存：通过实现Cache接口自定义缓存策略，例如基于LRU算法的缓存淘汰策略。

代理模式

MyBatis使用代理模式实现动态代理：

MapperProxy：代理Mapper接口，实现方法调用，拦截方法执行，进行参数绑定和结果映射。
插件：通过拦截器实现自定义功能，例如性能分析、日志记录等。

执行流程

MyBatis执行流程包括：

构建SqlSession：创建SqlSession对象，这是MyBatis操作数据库的入口。
构建Executor：根据配置创建Executor对象，负责执行SQL语句和结果集映射。
执行查询：执行SQL语句，返回结果集，通过动态代理实现参数绑定和结果映射。
关闭SqlSession：释放资源，包括关闭数据库连接和清理缓存。

扩展机制

MyBatis提供以下扩展机制：

类型处理器：处理Java类型与数据库类型之间的转换，例如IntegerTypeHandler、StringTypeHandler等。
拦截器：拦截执行过程中的操作，例如执行前、执行后、参数处理等，实现自定义功能。
方言支持：支持不同的数据库方言，例如MySQL、Oracle、PostgreSQL等。

通过以上对并发编程和MyBatis知识体系的详细阐述，我们可以看到这两个领域之间存在着紧密的联系。并发编程为MyBatis提供了高效的数据处理能力，而MyBatis则将并发编程应用于数据库操作，实现了高性能的持久层解决方案。在实际应用中，我们可以根据需求灵活运用这两个领域的知识，实现高性能、高可用的系统。

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