并发编程与MyBatis核心解析

📕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)、《解密程序员的思维密码——沟通、演讲、思考的实践》作者、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。

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Java程序员廖志伟

💡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】

线程基础

在并发编程中,线程作为程序执行的最小单位,其生命周期管理对于保证系统稳定性和性能至关重要。线程的生命周期从创建开始,经历就绪、运行、阻塞、等待、超时、终止等状态,每个状态转换都有其特定的原因和条件。

  1. 线程生命周期:在Java中,线程的创建通常使用Thread类或Runnable接口实现。线程的创建完成后进入就绪状态,等待CPU的调度。一旦被调度,线程进入运行状态,执行其任务。在执行过程中,线程可能会因为各种原因(如等待I/O操作完成)进入阻塞状态。线程在完成工作或被强制终止时,生命周期结束。

  2. 线程优先级:Java线程优先级从1到10,优先级高的线程在多线程竞争资源时有更大的机会获得CPU时间片。优先级调度策略并不保证高优先级线程总是比低优先级线程执行得多,它只是给予优先级高的线程更多的机会。

  3. 守护线程:守护线程是一种特殊的线程,它们在后台为其他线程提供服务。当所有非守护线程结束时,Java虚拟机将退出,即使守护线程还在运行。在Java中,可以使用setDaemon(true)方法将一个线程设置为守护线程。

  4. 线程池:线程池通过预先创建一定数量的线程,避免频繁创建和销毁线程的开销。线程池的核心参数配置包括核心线程数、最大线程数、存活时间、工作队列等。在Java中,可以使用Executors工厂类来创建线程池。

  5. 拒绝策略:当线程池达到最大线程数且工作队列已满时,新提交的任务需要被拒绝。常见的拒绝策略有:抛出RejectedExecutionException异常、丢弃任务、丢弃旧任务、调用拒绝处理方法等。

  6. 工作队列:线程池的工作队列用于存放等待执行的任务。选择合适的工作队列类型对于提升系统性能至关重要。例如,LinkedBlockingQueue是线程安全的无界队列,而ArrayBlockingQueue是固定大小的有界队列。

同步机制

同步机制是确保线程安全的关键。以下是一些常见的同步机制:

  1. 悲观锁/乐观锁:悲观锁假设并发操作会冲突,因此在操作前加锁。乐观锁则假设并发操作不会冲突,通过版本号或时间戳等机制来实现。在Java中,可以使用synchronized关键字或ReentrantLock实现悲观锁,使用Atomic类或CAS操作实现乐观锁。

  2. 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。这种锁可以提升读操作的并发性能。在Java中,可以使用ReadWriteLock接口实现读写锁。

  3. 条件变量:条件变量允许线程在满足特定条件时等待,直到条件成立时被唤醒。在Java中,可以使用Object类的wait()notify()notifyAll()方法实现条件变量。

  4. 并发集合:并发集合如ConcurrentHashMapCopyOnWriteArrayList等,提供了线程安全的集合操作。它们通常使用分段锁或CAS操作来保证线程安全。

并发工具类

以下是一些常用的并发工具类:

  1. Phaser:Phaser是一个可重入的同步工具,用于实现复杂的多线程同步场景。它允许线程在某个点等待,直到所有线程都到达该点。

  2. Exchanger:Exchanger允许两个线程交换数据。这通常用于需要数据交换的场景,如线程间的消息传递。

  3. FutureTask:FutureTask是一个可以异步执行计算任务的类。它允许一个线程提交一个任务,其他线程可以等待该任务的完成。

  4. 非阻塞算法:如CAS(Compare-And-Swap)操作,它是一种无锁算法,可以保证操作的原子性。在Java中,Atomic类提供了各种原子操作。

  5. Atomic类:如AtomicIntegerAtomicLong等,它们提供了线程安全的原子操作。这些类可以用于实现锁机制、计数器等。

并发框架

以下是一些流行的并发框架:

  1. Netty:Netty是一个高性能、异步事件驱动的网络应用框架。它基于NIO,可以处理高并发的网络连接。

  2. Akka Actor模型:Akka是一个基于Actor模型的并发框架,它允许在分布式系统中实现高并发、高可用性。Actor模型通过消息传递来实现并发,避免了锁机制。

  3. Disruptor环形缓冲区:Disruptor是一个高性能的环形缓冲区,用于处理并发场景下的数据流。它基于环形缓冲区和CAS操作,可以提供高吞吐量和低延迟。

【二、MyBatis知识体系】

SQL映射

MyBatis通过映射文件将SQL语句与Java对象进行关联,提供了一种灵活和强大的数据持久化解决方案。

  1. 注解映射:MyBatis支持使用注解来映射SQL语句和Java对象。这种方式可以减少XML映射文件的使用,使代码更加简洁。

  2. 结果集映射:MyBatis可以将数据库查询结果映射到Java对象。这通常通过结果集映射配置来实现,指定字段与Java对象的属性之间的映射关系。

  3. 关联查询:MyBatis支持级联查询,可以将多个表的数据关联起来。通过配置关联关系,MyBatis可以在查询时自动执行所需的JOIN操作。

  4. 动态SQL:MyBatis支持动态SQL,可以根据条件动态生成SQL语句。这通常通过<if><choose><where>等标签来实现。

OGNL表达式

OGNL表达式用于在MyBatis中处理复杂的数据映射。OGNL表达式是一种强大而灵活的表达式语言,它可以在运行时访问对象属性和调用方法。

  1. 分支语句:OGNL支持分支语句,可以根据条件执行不同的映射逻辑。这可以通过<choose><when><otherwise>等标签来实现。

  2. 批量操作:OGNL支持批量操作,可以将多个值映射到同一个字段。这可以通过使用数组或集合来实现。

缓存机制

MyBatis提供了缓存机制,可以提高查询性能。

  1. 一级缓存:MyBatis默认使用一级缓存,它存储在SqlSession中。每次查询结果都会被缓存,下次查询相同的SQL语句时,可以直接从缓存中获取结果,而不需要再次查询数据库。

  2. 二级缓存:二级缓存存储在应用范围,可以跨SqlSession共享。这意味着不同SqlSession之间的查询结果可以被缓存和共享。

  3. 自定义缓存:MyBatis支持自定义缓存,可以根据需求实现不同的缓存策略。自定义缓存可以通过实现Cache接口来实现。

代理模式

MyBatis使用了代理模式来实现动态代理。

  1. MapperProxy:MapperProxy是MyBatis中用于实现动态代理的类。它拦截对Mapper接口的调用,并将这些调用转换为对MyBatis映射文件中定义的SQL语句的调用。

  2. 插件拦截:MyBatis插件可以拦截执行过程中的某些操作,如查询、更新等。这允许开发者扩展MyBatis的功能,实现自定义的逻辑。

动态代理执行流程

MyBatis动态代理执行流程如下:

  1. 创建SqlSession。

  2. 获取Mapper接口的代理对象。

  3. 调用代理对象的方法,执行相应的SQL语句。

  4. 处理查询结果,返回Java对象。

SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的核心接口,它负责管理数据库连接、事务等。

  1. 创建SqlSession。

  2. 使用SqlSession执行数据库操作。

  3. 关闭SqlSession,释放资源。

执行器类型

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

  1. SimpleExecutor:简单执行器,适用于单条SQL语句。

  2. ReuseExecutor:重用执行器,适用于批量操作。它通过重用预处理语句来减少数据库的访问次数。

  3. BatchExecutor:批量执行器,适用于批量操作。它可以将多个SQL语句打包成批量操作,减少数据库访问次数。

延迟加载

MyBatis支持延迟加载,可以减少数据库访问次数,提高性能。

  1. 开启延迟加载。

  2. 指定延迟加载的字段。

  3. 处理延迟加载的关联查询。

扩展机制

MyBatis提供了丰富的扩展机制,如类型处理器、拦截器链、方言支持等。

  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。

  2. 拦截器链:拦截器链可以拦截执行过程中的某些操作,如查询、更新等。

  3. 方言支持:MyBatis支持多种数据库方言,如MySQL、Oracle等。这允许MyBatis根据不同的数据库类型执行不同的SQL语句。

通过以上对并发编程和MyBatis知识体系的详细描述,我们可以更好地理解并发编程和MyBatis的核心概念,为实际开发提供有力支持。在实际应用中,我们可以根据需求选择合适的并发编程模型和MyBatis功能,提高程序性能和可维护性。

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