并发编程与MyBatis核心知识

📕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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并发编程知识体系

线程基础

线程是并发编程的核心概念，是程序执行的最小单位。线程的创建与销毁涉及复杂的调度机制，以下将详细探讨线程的生命周期、优先级、守护线程、线程池以及同步机制。

1. 线程生命周期：线程从创建（New）到销毁（Terminated）经历了多个状态，每个状态都有其特定的含义和作用。在创建阶段，线程对象被创建，但还未启动；在就绪（Runnable）状态，线程准备执行；运行（Running）状态表示线程正在CPU上执行；阻塞（Blocked）状态指线程由于等待某些资源（如锁）而无法继续执行；等待（Waiting）状态表示线程在等待某个条件成立；超时等待（Timed Waiting）状态与等待状态类似，但超时后线程会自动唤醒；终止（Terminated）状态表示线程执行完毕。

2. 线程优先级：线程优先级决定了线程在资源竞争时的优先级顺序。Java中，线程优先级分为10个等级，从1（最低）到10（最高）。线程优先级会影响调度器的调度策略，但并不能保证优先级高的线程一定能够得到更多的CPU时间。

3. 守护线程：守护线程是服务其他线程的线程，当所有非守护线程结束时，程序也会随之退出。守护线程通常用于执行一些后台任务，如垃圾回收器。

4. 线程池：线程池是一种管理线程的机制，可以复用一定数量的线程，提高程序执行效率。线程池的核心参数配置包括核心线程数、最大线程数、线程存活时间、工作队列和拒绝策略。线程池可以有效地控制并发级别，避免创建过多的线程造成系统资源耗尽。

5. 同步机制：同步机制用于保证线程安全，包括悲观锁、乐观锁、读写锁和条件变量等。

   • 悲观锁：在操作数据之前，先对数据进行加锁，确保数据在操作过程中不会被其他线程修改。Java中，synchronized关键字就是一种悲观锁的实现。

   • 乐观锁：在操作数据之前，不进行加锁，而是通过版本号或时间戳等机制，判断数据在操作过程中是否被其他线程修改。Compare-And-Swap（CAS）操作是一种常见的乐观锁实现。

   • 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。ReentrantReadWriteLock是Java中一种读写锁的实现。

   • 条件变量：条件变量允许线程在满足特定条件时进行等待，直到条件满足后继续执行。Object.wait()和Object.notify()方法是Java中条件变量的典型实现。

并发集合

并发集合是专门为并发编程设计的集合类，如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等。这些集合类在保证线程安全的同时，提供了较高的并发性能。

1. ConcurrentHashMap：ConcurrentHashMap是基于分段锁（Segment Lock）实现的高并发集合，支持高并发读操作和一定程度的写操作。它将数据分成多个段，每个段有自己的锁，从而降低了锁竞争。

2. CopyOnWrite容器：CopyOnWrite容器在写操作时，会创建一个新的容器，并将数据复制到新容器中，然后替换旧容器。适用于读操作远多于写操作的场景。

3. BlockingQueue：阻塞队列是线程安全的队列，支持线程间的生产者和消费者模型。ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue是两种常见的阻塞队列实现。

并发工具类

并发工具类提供了多种并发编程所需的工具，如Phaser、Exchanger、FutureTask等。

1. Phaser：Phaser是一个灵活的同步工具，用于在多个线程之间进行同步。它可以实现类似于CyclicBarrier和CountDownLatch的功能，但比它们更灵活。

2. Exchanger：Exchanger是一个线程间的交换点，允许两个线程在某个时刻交换数据。

3. FutureTask：FutureTask是一个可以异步执行任务的类，它可以将任务提交给线程池执行，并获取执行结果。

非阻塞算法

非阻塞算法在处理并发问题时，避免了线程间的锁竞争，提高了程序的执行效率。常见的非阻塞算法有CAS原理和Atomic类。

1. CAS原理：CAS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，则将内存中的值修改为新值。CAS操作包括三个操作数：内存值、预期值和新值。

2. Atomic类：Atomic类是Java提供的一组原子操作类，如AtomicInteger、AtomicLong等。这些类可以保证在多线程环境下，对变量的操作是原子的。

并发框架

并发框架提供了更高级别的并发编程抽象，如Netty、Akka、Disruptor等。

1. Netty线程模型：Netty是一种高性能的网络框架，它采用主从多线程模型，将读写操作分离，提高了网络应用程序的并发性能。

2. Akka Actor模型：Akka是一种基于Actor模型的并发框架，它将并发编程抽象为Actor的通信，简化了并发编程的复杂性。

3. Disruptor环形缓冲区：Disruptor是一种高性能的并发框架，它采用环形缓冲区来存储数据，并通过内存屏障技术提高并发性能。

MyBatis知识体系

SQL映射

MyBatis是一种基于SQL映射的持久层框架，它将SQL语句与Java代码分离，提高了代码的可读性和可维护性。

1. 注解映射：MyBatis提供了多种注解，如@Select、@Insert、@Update、@Delete等，用于映射SQL语句。

2. 结果集映射：MyBatis将数据库中的数据映射到Java对象中，如@Results、@Result等注解。

3. 关联查询：MyBatis支持级联查询和嵌套查询，如@One、@Many、@Select等注解。

动态SQL

MyBatis支持动态SQL，可以根据条件动态生成SQL语句。

1. OGNL表达式：OGNL（Object-Graph Navigation Language）是一种表达式语言，用于动态生成属性值。

2. 分支语句：MyBatis支持if、choose、when、otherwise等分支语句，用于动态生成SQL语句。

3. 批量操作：MyBatis支持批量插入、批量更新和批量删除操作。

缓存机制

MyBatis提供了缓存机制，可以提高查询效率。

1. 一级缓存：一级缓存是SqlSession级别的缓存，用于缓存查询结果。

2. 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。

3. 自定义缓存：MyBatis支持自定义缓存，用户可以根据需求实现缓存策略。

代理模式

MyBatis使用代理模式来实现Mapper接口的动态代理，提高了代码的可读性和可维护性。

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

2. 插件拦截：MyBatis支持插件拦截，用户可以通过实现Interceptor接口来实现自定义拦截逻辑。

动态代理执行流程

MyBatis使用动态代理技术来实现Mapper接口的代理，其执行流程如下：

1. 创建MapperProxy实例。

2. 调用MapperProxy的invoke方法。

3. MapperProxy根据方法名查找对应的Mapper方法。

4. 执行Mapper方法，并将结果返回。

SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的核心对象，用于管理数据库连接、事务等。SqlSession的生命周期如下：

1. 创建SqlSession实例。

2. 使用SqlSession执行数据库操作。

3. 提交或回滚事务。

4. 关闭SqlSession。

执行器类型

MyBatis提供了多种执行器类型，如SimpleExecutor、ReuseExecutor、BatchExecutor等。

1. SimpleExecutor：SimpleExecutor是MyBatis默认的执行器，它为每个SQL语句创建一个新的数据库连接。

2. ReuseExecutor：ReuseExecutor复用数据库连接，提高了数据库连接的利用率。

3. BatchExecutor：BatchExecutor支持批量执行SQL语句，提高了数据库操作的性能。

延迟加载

MyBatis支持延迟加载，可以在需要时才加载关联数据，提高查询效率。

1. 类型处理器：类型处理器用于将数据库中的数据类型转换为Java对象类型。

2. 拦截器链：拦截器链用于拦截数据库操作，实现自定义逻辑。

3. 方言支持：MyBatis支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle等。

总结

本文详细介绍了并发编程和MyBatis知识体系，从线程基础、同步机制、并发集合、并发工具类、并发框架等方面阐述了并发编程的原理和应用。同时，从SQL映射、动态SQL、缓存机制、代理模式、SqlSession生命周期等方面介绍了MyBatis的核心概念和功能。通过学习本文，读者可以掌握并发编程和MyBatis的基本知识，为实际开发打下坚实基础。

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