并发编程与MyBatis精要

📕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。线程的基础知识涉及线程的创建、调度、同步以及如何有效地管理线程资源。

线程创建

线程的创建可以通过多种方式实现，如使用Java的Thread类或实现Runnable接口。在Java中，Thread类提供了丰富的线程控制方法，而Runnable接口则是一种更为灵活的线程创建方式，它允许开发者将线程逻辑封装在一个单独的类中。

线程调度

线程调度是操作系统负责的任务，它决定了哪个线程将获得CPU时间。Java中的线程调度是基于优先级的抢占式调度，操作系统会根据线程的优先级来决定调度的顺序。

线程同步

线程同步是确保多个线程安全访问共享资源的一种机制。在Java中，常用的同步机制包括：

• 同步代码块（synchronized关键字）
• 锁（Lock接口及其实现类，如ReentrantLock）
• 信号量（Semaphore）
• 读写锁（ReadWriteLock）

线程生命周期

线程从创建到销毁，会经历以下生命周期阶段：

1. 新建（New）：线程对象被创建但尚未启动。
2. 就绪（Runnable）：线程对象被启动，等待CPU调度。
3. 运行（Running）：线程正在执行。
4. 阻塞（Blocked）：线程由于某些原因（如等待锁）无法继续执行。
5. 等待（Waiting）：线程等待某个条件成立。
6. 终止（Terminated）：线程执行完毕或被其他线程中断。

线程优先级

线程优先级决定了线程在调度时的优先级。Java中线程优先级分为以下等级：

• 最小优先级（MIN_PRIORITY）
• 默认优先级（NORM_PRIORITY）
• 最大优先级（MAX_PRIORITY）

守护线程

守护线程是一种特殊的线程，它为其他线程提供服务。当所有非守护线程结束时，Java虚拟机将自动结束程序，即使还有守护线程在运行。

线程池

线程池是一种管理线程的方法，它将多个线程封装在一个线程池中，按需创建、销毁线程，从而提高程序执行效率。线程池的核心参数配置如下：

• 核心线程数（corePoolSize）：线程池中的核心线程数。
• 最大线程数（maximumPoolSize）：线程池允许的最大线程数。
• 非核心线程存活时间（keepAliveTime）：非核心线程的空闲时间。
• 工作队列（workQueue）：存放等待执行的任务队列。
• 拒绝策略（rejectedExecutionHandler）：当任务太多无法处理时，如何拒绝新任务。

拒绝策略

线程池的拒绝策略包括：

• 抛出异常（AbortPolicy）
• 拒绝并丢弃任务（DiscardPolicy）
• 拒绝并丢弃最旧的任务（DiscardOldestPolicy）
• 调用拒绝任务的运行方法（CallerRunsPolicy）

工作队列类型

线程池的工作队列有以下几种类型：

• 阻塞队列（BlockingQueue）
• 优先级队列（PriorityBlockingQueue）
• 限制队列（LinkedBlockingQueue）
• 同步队列（SynchronousQueue）

同步机制

同步机制包括以下几种：

• 悲观锁（Pessimistic Locking）
• 乐观锁（Optimistic Locking）
• 读写锁（ReadWriteLock）
• 条件变量（Condition）

悲观锁/乐观锁

悲观锁和乐观锁是两种解决并发问题的方法：

• 悲观锁：在操作数据前，先加锁，确保数据在操作过程中不会被其他线程修改。
• 乐观锁：在操作数据前，不进行加锁，假设数据在操作过程中不会被修改，通过版本号或时间戳判断数据是否被修改。

读写锁

读写锁允许多个线程同时读取数据，但只允许一个线程写入数据。

条件变量

条件变量允许线程在某个条件下等待，直到条件满足时，线程被唤醒。

并发集合

Java提供了以下并发集合：

• ConcurrentHashMap
• CopyOnWriteArrayList
• CopyOnWriteArraySet

ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap是线程安全的HashMap，它通过分段锁（Segment Locking）实现并发访问。

CopyOnWrite容器

CopyOnWrite容器在遍历过程中不会受到其他线程修改的影响，适用于读多写少的场景。

BlockingQueue

BlockingQueue是线程安全的队列，支持线程间的阻塞操作。

并发工具类

以下是一些常用的并发工具类：

• Phaser
• Exchanger
• FutureTask

非阻塞算法

非阻塞算法通过CAS（Compare-And-Swap）操作实现线程间的无锁并发。

CAS原理

CAS操作包括三个操作数：内存位置V、预期值A和新值B。当内存位置V的值与预期值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。

Atomic类

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

无锁队列

无锁队列通过CAS操作实现线程间的无锁并发。

并发框架

以下是一些常用的并发框架：

• Netty：高性能的NIO框架，用于构建网络应用程序。
• Akka：基于Actor模型的并发框架，适用于构建分布式系统。
• Disruptor：高性能的环形缓冲区，用于处理高并发场景。

Netty线程模型

Netty采用主从多线程模型，一个Boss线程负责处理连接请求，多个Worker线程负责处理业务逻辑。

Akka Actor模型

Akka采用Actor模型，每个Actor代表一个消息处理器，消息在Actor之间传递。

Disruptor环形缓冲区

Disruptor环形缓冲区通过环形数组实现，提供高性能的并发访问。

二、MyBatis知识体系

SQL映射

MyBatis通过XML或注解方式，将Java对象与数据库表进行映射。

注解映射

MyBatis提供以下注解实现映射：

• @Select
• @Insert
• @Update
• @Delete

结果集映射

MyBatis将数据库表中的数据映射到Java对象，包括以下几种类型：

• 基本类型
• 复杂类型
• 枚举类型

关联查询

MyBatis支持以下关联查询方式：

• 一对一
• 一对多
• 多对多

动态SQL

MyBatis支持动态SQL，可以根据条件动态生成SQL语句。

OGNL表达式

OGNL表达式用于动态生成SQL语句，支持以下操作：

• 属性访问
• 方法调用
• 条件判断
• 循环

分支语句

MyBatis支持以下分支语句：

• if
• choose
• when
• otherwise

批量操作

MyBatis支持批量操作，如批量插入、批量更新等。

缓存机制

MyBatis提供以下缓存机制：

• 一级缓存（SqlSession缓存）
• 二级缓存（全局缓存）
• 自定义缓存

一级缓存

一级缓存存储在SqlSession中，当SqlSession关闭时，一级缓存会失效。

二级缓存

二级缓存存储在全局缓存中，适用于跨SqlSession的数据共享。

自定义缓存

MyBatis支持自定义缓存，通过实现Cache接口实现。

代理模式

MyBatis使用代理模式实现Mapper接口的动态代理。

MapperProxy

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

插件拦截

MyBatis支持插件拦截，通过实现Interceptor接口实现。

动态代理执行流程

MyBatis通过动态代理实现Mapper接口的执行流程，包括以下步骤：

1. 创建MapperProxy实例
2. 调用MapperProxy的invoke方法
3. 获取目标对象（Mapper接口实现类）
4. 调用目标对象的方法

SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的核心对象，其生命周期包括以下步骤：

1. 创建SqlSession
2. 使用SqlSession执行数据库操作
3. 关闭SqlSession

执行器类型

MyBatis提供以下执行器类型：

• SimpleExecutor
• ReuseExecutor
• BatchExecutor

延迟加载

MyBatis支持延迟加载，在查询关联数据时，延迟加载关联数据。

扩展机制

MyBatis提供以下扩展机制：

• 类型处理器（TypeHandler）
• 拦截器链（Interceptor Chain）
• 方言支持（Dialect）

类型处理器

类型处理器用于将Java类型与数据库类型进行转换。

拦截器链

拦截器链用于拦截数据库操作，如查询、更新等。

方言支持

MyBatis支持方言，如MySQL、Oracle等，可以根据数据库类型选择相应的方言。

总结

本文详细介绍了并发编程和MyBatis相关知识，包括线程基础、线程池、同步机制、并发集合、并发框架、MyBatis的SQL映射、动态SQL、缓存机制、代理模式、执行流程、SqlSession生命周期、执行器类型、延迟加载、扩展机制等。通过本文的学习，读者可以更好地理解和应用并发编程和MyBatis技术。

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