并发编程与MyBatis精解

📕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。

Java程序员廖志伟

🌾阅读前,快速浏览目录和章节概览可帮助了解文章结构、内容和作者的重点。了解自己希望从中获得什么样的知识或经验是非常重要的。建议在阅读时做笔记、思考问题、自我提问,以加深理解和吸收知识。阅读结束后,反思和总结所学内容,并尝试应用到现实中,有助于深化理解和应用知识。与朋友或同事分享所读内容,讨论细节并获得反馈,也有助于加深对知识的理解和吸收。💡在这个美好的时刻,笔者不再啰嗦废话,现在毫不拖延地进入文章所要讨论的主题。接下来,我将为大家呈现正文内容。

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一、并发编程知识体系

  1. 线程基础

线程作为程序执行的最小单元,其实现依赖于操作系统的线程调度机制。线程的并发性体现在多个线程可以在同一时间片内被CPU调度执行,而共享性则是因为线程共享同一进程的地址空间,可以访问相同的内存、文件句柄等资源。线程的独立性确保了每个线程的执行互不干扰,异步性则意味着线程之间的执行没有固定的顺序。

线程生命周期管理涉及线程状态的转换。在Java中,线程的生命周期通常包括以下状态: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)。线程优先级通过操作系统提供的相关API来设置,它反映了线程在执行时的优先级,优先级高的线程获得更多的CPU时间。

守护线程是一种特殊的线程,其生命周期依赖于主线程,当主线程执行完毕时,守护线程也会自动结束。线程池则是通过预创建一组线程,来复用线程资源,从而减少线程创建和销毁的开销,提高程序执行效率。

  1. 核心参数配置、拒绝策略、工作队列类型

线程池的核心参数配置对于其性能和稳定性至关重要。核心线程数决定了线程池在没有任务时保持活动的线程数量,最大线程数则限制了线程池能够创建的最大线程数。存活时间定义了空闲线程在终止前的存活时长。工作队列是存储等待执行的任务的地方,其类型选择直接影响到线程池的性能。

拒绝策略是当任务数量超过线程池的最大容量时,如何处理无法执行的任务。AbortPolicy会抛出异常,CallerRunsPolicy会让调用任务的线程处理该任务,DiscardPolicy和DiscardOldestPolicy则分别丢弃当前任务或最长时间的任务。

工作队列的类型包括ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue和SynchronousQueue。ArrayBlockingQueue是基于数组的固定大小的有界队列,LinkedBlockingQueue是基于链表的可增长有界队列,而SynchronousQueue则是一种不存储元素的阻塞队列,每个插入操作必须等待一个相应的删除操作。

  1. 同步机制

同步机制是确保线程安全的关键技术。悲观锁假设并发冲突会频繁发生,因此对数据进行加锁,以保证在同一时间只有一个线程能够修改数据。乐观锁则相反,它假设冲突不会发生,因此不会对数据进行加锁,而是通过版本号或其他机制检测数据是否被修改。

读写锁允许多个线程同时读取数据,但写入时必须独占访问,这样可以提高并发性。条件变量是线程同步的一种高级机制,允许线程在某个条件未满足时等待,直到条件成立时才继续执行。

  1. 并发集合

并发集合是为了在多线程环境中安全地存储和操作数据而设计的。ConcurrentHashMap是基于分段锁的线程安全HashMap实现,它将数据分为多个段,每个段有自己的锁,从而减少了锁的竞争。CopyOnWrite容器通过在修改时复制整个容器来保证线程安全,适用于读多写少的场景。BlockingQueue则提供了线程间的生产者和消费者模型,可以有效地协调线程之间的工作。

  1. 并发工具类

并发工具类提供了更高级的并发控制机制。Phaser是用于线程间同步的机制,它支持动态注册线程,使得线程在执行过程中可以动态地加入或退出。Exchanger允许两个线程交换数据,这在需要线程间精确同步的场景中非常有用。FutureTask表示异步计算的结果,它允许调用者获取计算结果或状态。非阻塞算法利用CAS操作、Atomic类和无锁队列等技术实现无锁编程,从而提高并发性能。

  1. 并发框架

并发框架为并发编程提供了抽象层,使得开发者可以更轻松地实现并发程序。Netty线程模型基于Reactor模式,是异步、事件驱动的网络应用程序框架,适用于构建高性能、高并发的网络应用。Akka Actor模型是一种基于Actor的并发编程框架,支持消息传递和分布式计算,适用于需要高并发、高可用性的系统。Disruptor环形缓冲区是一种高性能的并发队列实现,基于环形缓冲区和内存屏障技术,适用于高性能的数据流处理。

二、MyBatis知识体系

  1. SQL映射

MyBatis通过SQL映射将Java对象与数据库中的数据对应起来。注解映射通过在Java对象的字段上添加注解来实现映射关系,而结果集映射则是将查询结果集中的字段映射到Java对象。关联查询通过嵌套查询来实现多表之间的关联,动态SQL则允许根据不同条件动态构建SQL语句。

  1. OGNL表达式、分支语句、批量操作

OGNL表达式是一种基于表达式语言,可以用于表达复杂的数据访问逻辑。分支语句根据条件执行不同的SQL语句,而批量操作则允许同时执行多条SQL语句,提高数据库操作效率。

  1. 缓存机制

MyBatis的缓存机制分为一级缓存和二级缓存。一级缓存是SqlSession级别的缓存,可以减少数据库访问次数,提高查询效率。二级缓存是Mapper命名空间级别的缓存,可以在更大范围内提高查询效率。自定义缓存允许开发者通过实现Cache接口来创建自己的缓存实现。代理模式在MyBatis中用于实现动态代理,降低代理成本。

  1. MapperProxy插件、拦截、动态代理、执行流程

MapperProxy是MyBatis实现动态代理的关键类,它将SQL映射接口转换为SQL执行。插件机制允许在执行SQL之前或之后拦截某些操作,实现自定义的逻辑。动态代理技术使得MyBatis可以动态地创建Mapper接口的代理实例。MyBatis的执行流程包括执行SQL映射接口的方法、构建SQL语句、执行SQL语句并将结果映射到Java对象。

  1. SqlSession生命周期、执行器类型、延迟加载、扩展机制

SqlSession的生命周期从创建SqlSessionFactory开始,执行SQL操作,到关闭SqlSession结束。MyBatis提供了不同的执行器类型,如SimpleExecutor、ReusingExecutor和BatchingExecutor,它们分别适用于不同的场景。延迟加载是一种按需加载数据的技术,可以减少初始加载时间。扩展机制允许开发者通过实现相应的接口来扩展MyBatis的功能。

  1. 类型处理器、拦截器链、方言支持

类型处理器负责将Java类型与数据库类型进行转换。拦截器链可以在执行SQL之前或之后拦截某些操作,例如,可以实现日志记录、参数校验等功能。MyBatis支持多种数据库方言,如MySQL、Oracle和SQL Server,使得开发者可以根据不同的数据库选择合适的方言。

通过以上对并发编程和MyBatis的知识体系进行补充说明,我们可以更加深入地理解这两个技术在实际开发中的应用,从而在开发过程中更好地提高程序性能和可维护性。在实际开发中,需要根据项目需求,灵活运用这些知识点,实现高性能、高可维护性的应用程序。

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