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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一、并发编程知识体系

线程基础

线程是并发编程中的核心概念，它是程序中用于执行任务的独立单位。线程可以看作是轻量级进程，是操作系统进行任务调度的基本单位。在Java中，线程由Thread类实现，线程的生命周期和线程的优先级是线程的基本属性。

线程的生命周期

线程的生命周期分为创建、就绪、运行、阻塞和死亡五个状态。创建状态指的是线程被创建但尚未启动；就绪状态指的是线程被创建后，等待被CPU调度执行；运行状态指的是线程正在CPU上执行；阻塞状态指的是线程因为某些原因（如等待资源）而无法继续执行；死亡状态指的是线程执行完毕或被强制终止。

线程优先级

线程优先级用于表示线程的执行优先级，优先级高的线程将获得更多的CPU时间。Java中线程的优先级分为10个等级，优先级从低到高依次为：MIN_PRIORITY、NORM_PRIORITY、MAX_PRIORITY。线程优先级是由操作系统根据线程的优先级策略进行调度的，不同的操作系统和JVM实现可能会有不同的优先级调度策略。

守护线程

守护线程是一种特殊的线程，它不会阻止程序终止。守护线程主要用于在后台执行一些辅助性任务，如垃圾回收。在Java中，可以通过设置线程的isDaemon()方法来设置线程是否为守护线程。守护线程的结束不会影响到主线程的执行，但主线程结束后，所有非守护线程也会随之结束。

线程池

线程池是线程管理的工具，它可以减少创建线程的开销，提高程序的性能。线程池的核心参数包括核心线程数、最大线程数、存活时间、队列类型等。拒绝策略用于处理线程池中任务过多无法处理的情况，常见的拒绝策略有AbortPolicy、CallerRunsPolicy、DiscardPolicy等。

核心参数配置

线程池的核心参数配置如下：

• 核心线程数：线程池中最小的工作线程数，即使空闲也会保持这么多线程。核心线程数可以根据应用程序的负载情况和资源限制进行设置。
• 最大线程数：线程池中最大工作线程数，当任务较多时，会根据需要创建新的线程。最大线程数受到系统资源限制，如CPU核心数。
• 存活时间：空闲线程的存活时间，超过存活时间的空闲线程将被回收。存活时间可以根据应用程序的需求和资源限制进行设置。
• 工作队列：用于存放等待执行的任务队列，常见的队列有LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue、PriorityBlockingQueue等。工作队列的类型和大小会影响线程池的性能。

拒绝策略

线程池的拒绝策略有四种：

• AbortPolicy：抛出RejectedExecutionException异常，这是默认的拒绝策略。
• CallerRunsPolicy：调用者线程执行任务，这会导致调用者线程承担额外的任务执行负担。
• DiscardPolicy：直接丢弃任务，不抛出异常，适用于对任务执行结果不敏感的场景。
• DiscardOldestPolicy：丢弃最老的等待任务，这可能会导致某些任务永远无法被执行。

工作队列类型

线程池的工作队列类型有几种：

• LinkedBlockingQueue：基于链表的阻塞队列，无界，适用于任务数量不固定的场景。
• ArrayBlockingQueue：基于数组的阻塞队列，有界，适用于任务数量固定的场景。
• PriorityBlockingQueue：具有优先级的阻塞队列，无界，适用于需要根据优先级处理任务的场景。
• SynchronousQueue：同步队列，无界，生产者线程提交任务时必须等待消费者线程处理完任务，适用于任务处理速度较快的场景。

同步机制

同步机制是确保多线程并发访问共享资源时，资源的状态保持一致的方法。Java中常见的同步机制有：

• 悲观锁/乐观锁：悲观锁假设并发访问会导致数据不一致，需要加锁；乐观锁假设并发访问不会导致数据不一致，只在发生冲突时进行锁处理。悲观锁通常使用synchronized关键字或ReentrantLock实现，乐观锁可以使用CAS操作实现。
• 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。读写锁可以提高并发性能，适用于读多写少的场景。Java中的读写锁实现有ReentrantReadWriteLock。
• 条件变量：用于实现线程间的协作，当一个线程需要等待某个条件成立时，可以使用条件变量。条件变量可以与ReentrantLock结合使用。

并发集合

Java中常见的并发集合有：

• ConcurrentHashMap：基于分段锁的线程安全的Map实现，适用于高并发场景。ConcurrentHashMap通过分段锁将数据分为多个段，每个段有自己的锁，从而提高并发性能。
• CopyOnWrite容器：在读取时进行全量复制，在写入时进行修改，适用于读多写少的场景。CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet是CopyOnWrite容器的典型实现。
• BlockingQueue：线程安全的队列实现，支持线程间的协作。BlockingQueue可以用于生产者-消费者模式，实现线程间的解耦。

并发工具类

Java中常见的并发工具类有：

• Phaser：用于协调多个线程的执行，支持线程的加入、移除、等待和到达操作。Phaser可以用于实现分布式系统的协调，如分布式锁。
• Exchanger：用于线程间交换数据。Exchanger可以用于实现线程间的数据交换，如生产者-消费者模式。
• FutureTask：用于异步执行任务，获取异步执行的结果。FutureTask可以用于实现异步编程，提高程序的性能。
• 非阻塞算法：使用CAS原理、Atomic类、无锁队列等实现无锁操作。非阻塞算法可以提高程序的性能，但实现难度较大。

CAS原理

CAS（Compare-And-Swap）是一种无锁算法，它通过比较内存中的值与期望值，如果相等则进行替换。CAS操作通常由Atomic类提供支持。CAS操作包括三个操作数：内存位置、期望值和新值。如果内存位置的值与期望值相等，则将其更新为新值，否则不执行任何操作。

Atomic类

Atomic类提供了各种原子操作，如原子整数、原子长整型、原子引用等。Atomic类可以用于实现无锁编程，提高程序的性能。例如，AtomicInteger类提供了原子操作，如getAndIncrement()、compareAndSet()等。

无锁队列

无锁队列是基于CAS原理实现的，可以保证线程安全，适用于高并发场景。无锁队列可以用于实现生产者-消费者模式，提高程序的性能。无锁队列的实现通常使用CAS操作来实现元素的添加和移除。

并发框架

• Netty线程模型：Netty采用主从多线程模型，主线程负责处理连接，从线程负责处理业务逻辑。Netty的线程模型可以提高并发性能，适用于高并发场景。
• Akka Actor模型：Akka是一种基于Actor模型的并发框架，Actor之间通过消息传递进行通信。Akka可以提高并发性能，适用于分布式系统。
• Disruptor环形缓冲区：Disruptor是一种高性能的环形缓冲区，用于实现高性能的并发处理。Disruptor可以提高并发性能，适用于高并发场景。

二、MyBatis知识体系

SQL映射

MyBatis是一种基于XML的持久层框架，它将SQL映射文件与Java对象进行关联，实现数据库的增删改查操作。在MyBatis中，SQL映射文件定义了SQL语句和参数与Java对象之间的关系。

注解映射

MyBatis支持使用注解的方式实现SQL映射，注解包括@Select、@Insert、@Update、@Delete等。注解映射可以简化SQL映射文件的编写，提高开发效率。

结果集映射

结果集映射用于将数据库查询结果映射到Java对象，MyBatis提供了多种映射方式，如按字段映射、按属性映射等。结果集映射可以简化数据转换过程，提高开发效率。

关联查询

关联查询用于处理多表之间的数据关系，MyBatis提供了@One、@Many注解实现一对一、一对多关联查询。关联查询可以简化数据操作，提高开发效率。

动态SQL

MyBatis支持动态SQL，通过OGNL表达式实现分支语句、条件语句、批量操作等。动态SQL可以提高SQL语句的灵活性和可重用性。

OGNL表达式

OGNL是一种表达式语言，用于实现动态SQL，如条件语句、循环语句等。OGNL表达式可以简化动态SQL的编写，提高开发效率。

分支语句

分支语句用于根据条件执行不同的SQL语句。分支语句可以简化SQL语句的编写，提高SQL语句的灵活性和可重用性。

批量操作

批量操作可以将多个SQL语句合并为一个，提高执行效率。批量操作可以减少数据库的访问次数，提高程序的性能。

缓存机制

MyBatis支持缓存机制，包括一级缓存、二级缓存和自定义缓存。缓存机制可以减少数据库的访问次数，提高程序的性能。

一级缓存

一级缓存是SqlSession级别的缓存，用于存储当前SqlSession中查询到的数据。一级缓存可以提高查询性能，适用于读多写少的场景。

二级缓存

二级缓存是全局缓存，用于存储不同SqlSession中相同的数据。二级缓存可以提高查询性能，适用于读多写少的场景。

自定义缓存

自定义缓存可以通过实现Cache接口实现，满足特定的需求。自定义缓存可以用于实现更复杂的缓存策略，提高程序的性能。

代理模式

MyBatis使用代理模式实现动态代理，生成SqlMapper代理类。代理模式可以提高开发效率，简化代码编写。

MapperProxy

MapperProxy是MyBatis的动态代理实现，负责处理SqlMapper的执行过程。MapperProxy可以简化SqlMapper的编写，提高开发效率。

插件拦截

MyBatis支持插件拦截，通过实现Interceptor接口实现自定义的拦截逻辑。插件拦截可以提高开发效率，简化代码编写。

动态代理执行流程

MyBatis的动态代理执行流程如下：

1. 创建SqlSession。
2. 创建SqlMapper代理。
3. 调用代理的方法，如selectOne、selectList等。
4. 执行相应的SQL语句，处理结果集。
5. 关闭SqlSession。

SqlSession生命周期

SqlSession的生命周期如下：

1. 创建SqlSession。
2. 获取Mapper。
3. 执行SQL语句。
4. 关闭SqlSession。

执行器类型

MyBatis支持多种执行器类型，如SimpleExecutor、ReusingExecutor、BatchExecutor等。不同的执行器类型适用于不同的场景，如SimpleExecutor适用于单条SQL语句执行，BatchExecutor适用于批量操作。

延迟加载

延迟加载是一种优化技术，用于按需加载资源，提高性能。延迟加载可以减少内存消耗，提高程序的性能。

扩展机制

MyBatis提供了扩展机制，如TypeHandler、Interceptor、Plugin等。扩展机制可以提高MyBatis的灵活性和可扩展性。

类型处理器

类型处理器用于将数据库类型转换为Java类型。类型处理器可以提高开发效率，简化数据转换过程。

拦截器

拦截器用于在执行SQL语句前后进行拦截，实现自定义逻辑。拦截器可以提高开发效率，简化代码编写。

拦截器链

拦截器链是一个拦截器的链式结构，用于处理多个拦截器。拦截器链可以提高开发效率，简化代码编写。

方言支持

方言支持用于实现数据库的特定功能，如MySQL、Oracle等。方言支持可以提高MyBatis的兼容性，适用于不同的数据库环境。

总结

并发编程和MyBatis是Java开发中非常重要的知识体系，通过了解和掌握这些知识，可以提高程序的性能和可维护性。本文对并发编程和MyBatis的相关知识点进行了详细且连贯的描述，希望对读者有所帮助。在实际应用中，可以根据具体需求选择合适的并发编程技术和MyBatis功能，以达到最佳的开发效果。

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