并发编程与MyBatis核心知识

原创于 2025-08-08 12:13:46 发布 · 988 阅读

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#Java # Concurrency # Multi-threading

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📕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。

📙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

💡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

1.1 线程基础

线程的实现机制依赖于操作系统的线程管理机制。在Java中，线程的实现主要依赖于操作系统的线程库。线程的创建通常涉及以下步骤：

线程创建：通过调用Thread类的构造函数创建线程，并传入一个Runnable对象或实现Runnable接口的类。
线程调度：操作系统根据线程的优先级和状态进行调度，将CPU时间分配给就绪状态的线程。
线程同步：使用同步机制（如锁、信号量等）来确保多个线程对共享资源的正确访问。

1.2 线程生命周期

线程的生命周期管理是并发编程中的重要内容。在Java中，线程的生命周期可以通过以下状态图表示：

        +------------------+
        | 新建(NEW)        |
        +--------+--------+
                |
                V
        +--------+--------+
        | 就绪(RUNNABLE)  |
        +--------+--------+
                |
                V
        +--------+--------+
        | 运行(RUNNING)   |
        +--------+--------+
                |
                V
        +--------+--------+
        | 阻塞(BLOCKED)  |
        +--------+--------+
                |
                V
        +--------+--------+
        | 终止(TERMINATED)|
        +------------------+

线程状态之间的转换通常由线程执行的操作或外部事件触发。

1.3 线程优先级

线程优先级由线程的priority属性决定，其值介于1（最低）到10（最高）之间。线程优先级不能保证线程执行的顺序，但可以影响线程调度器分配CPU资源的优先级。

1.4 守护线程

守护线程（Daemon Thread）是一种特殊类型的线程，它在Java虚拟机的生命周期内始终存在。当所有的非守护线程结束时，Java虚拟机将退出。守护线程通常用于执行后台任务，如垃圾回收器、日志记录等。

1.5 线程池

线程池是一种高效管理线程的方式，它提供了一种控制线程创建、销毁和执行的方式。线程池通过以下机制实现：

核心线程数：线程池在运行过程中一直存在的线程数量。
最大线程数：线程池可以创建的最大线程数量。
队列容量：线程池中的等待队列容量。
拒绝策略：当线程池达到最大线程数且队列已满时，如何处理新任务。

1.6 核心参数配置

线程池的配置参数可以根据应用场景进行调整，以下是一些常见的配置参数：

核心线程数：根据CPU核心数和任务类型选择合适的数值。
最大线程数：通常设置为CPU核心数的两倍，以充分利用多核CPU的优势。
队列容量：根据任务类型和系统资源选择合适的队列类型和容量。
拒绝策略：根据应用场景选择合适的拒绝策略，如AbortPolicy、CallerRunsPolicy等。

1.7 拒绝策略

线程池的拒绝策略决定了当线程池达到最大线程数且队列已满时，如何处理新任务。常见的拒绝策略包括：

AbortPolicy：抛出RejectedExecutionException异常，终止任务执行。
CallerRunsPolicy：由调用者处理新任务，即当前线程执行新任务。
DiscardPolicy：忽略新任务，不抛出异常。
DiscardOldestPolicy：忽略等待队列中最老的任务，将新任务添加到等待队列。

1.8 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：如LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue，当工作队列已满时，新任务会阻塞等待。
非阻塞队列：如SynchronousQueue，当工作队列已满时，新任务会立即抛出异常。
有界队列：如LinkedBlockingQueue，工作队列有最大容量，超过容量后，新任务会根据拒绝策略处理。
无界队列：如LinkedBlockingQueue（默认），工作队列没有最大容量。

1.9 同步机制

同步机制是为了解决多个线程对共享资源的访问冲突。以下是一些常用的同步机制：

锁（Lock）：Java中提供了ReentrantLock、synchronized等锁机制。
信号量（Semaphore）：用于控制多个线程对资源的访问，如Semaphore、CountDownLatch。
线程通信（Thread Communication）：如wait/notify/notifyAll。

1.10 悲观锁/乐观锁

悲观锁和乐观锁是解决并发问题的两种策略：

悲观锁：认为并发环境下，共享资源被多个线程访问时，一定会发生冲突，因此对共享资源加锁。
乐观锁：认为并发环境下，共享资源被多个线程访问时，冲突发生的概率较小，因此不进行加锁。

1.11 读写锁

读写锁（Read-Write Lock）允许多个线程同时读取资源，但只允许一个线程写入资源。以下是一些常用的读写锁实现：

ReentrantReadWriteLock：Java提供的读写锁实现。
ReadWriteLock：接口，定义了读写锁的接口。

1.12 条件变量

条件变量用于在线程等待某个条件成立时，阻塞线程并释放锁，等待条件成立后，再次获得锁并继续执行。以下是一些常用的条件变量实现：

Object的wait/notify/notifyAll方法：简单实现条件变量。
Condition接口：Java提供的条件变量接口。

1.13 并发集合

Java提供了以下并发集合，用于处理并发环境下集合的操作：

ConcurrentHashMap：线程安全的HashMap，支持并发访问。
CopyOnWriteArrayList：线程安全的ArrayList，支持并发访问，但性能较差。
ConcurrentLinkedQueue：线程安全的LinkedQueue，支持并发访问。
ConcurrentSkipListMap：线程安全的SkipListMap，支持并发访问。

1.14 ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap是Java提供的线程安全的HashMap实现，其采用分段锁（Segment Locking）机制，将数据划分为多个段，每个段使用独立的锁。这种设计使得ConcurrentHashMap支持并发访问，并提高性能。

1.15 CopyOnWrite容器

CopyOnWrite容器是一种读写分离的并发容器，适用于读操作远多于写操作的场景。当发生写操作时，CopyOnWrite容器会复制整个容器数据，然后更新数据。

1.16 BlockingQueue

BlockingQueue是Java提供的一种线程安全的队列，支持线程间的通信。当队列已满时，生产者线程会阻塞等待；当队列为空时，消费者线程会阻塞等待。

1.17 并发工具类

Java提供了以下并发工具类，用于处理并发问题：

Phaser：控制多个线程的执行顺序。
Exchanger：交换两个线程中的数据。
FutureTask：异步执行任务。

1.18 非阻塞算法

非阻塞算法是指在并发环境下，通过算法优化，减少线程间的竞争，提高性能。以下是一些常用的非阻塞算法：

Compare-and-swap（CAS）算法：原子操作，用于实现乐观锁。
Atomic类：Java提供的一系列原子类，如AtomicInteger、AtomicLong等。

1.19 CAS原理

CAS（Compare-And-Swap）算法是一种原子操作，用于实现乐观锁。CAS算法包含以下三个参数：

内存位置V
预期值A
更新值B

当内存位置的值与预期值相等时，将内存位置的值更新为更新值B，否则不做任何操作。

1.20 Atomic类

Atomic类是Java提供的一系列原子类，如AtomicInteger、AtomicLong等。Atomic类可以保证原子操作，适用于实现乐观锁。

1.21 无锁队列

无锁队列是指不使用锁机制，通过算法优化，实现线程安全的队列。以下是一些常用的无锁队列实现：

LinkedBlockingQueue：使用CAS算法实现的无锁队列。
ConcurrentLinkedQueue：使用CAS算法实现的无锁队列。

1.22 并发框架

1.22.1 Netty线程模型

Netty是一款高性能、可扩展的NIO框架，其线程模型采用主从多线程模型：一个主线程负责接收连接，多个从线程负责处理业务。

1.22.2 Akka Actor模型

Akka是一款基于Actor模型的并发框架，每个Actor都是一个独立的单元，具有自己的状态和消息传递机制。Actor模型可以充分利用多核CPU的计算能力。

1.22.3 Disruptor环形缓冲区

Disruptor是一款高性能的环形缓冲区框架，使用环形缓冲区存储数据，避免了内存碎片。Disruptor通过减少线程竞争，提高消息处理效率。

二、MyBatis知识体系

2.1 MyBatis知识体系

MyBatis是一款优秀的持久层框架，它支持定制化SQL、存储过程以及高级映射。MyBatis避免了几乎所有的JDBC代码和手动设置参数以及获取结果集。

2.2 SQL映射

SQL映射是MyBatis的核心概念，它将Java对象的属性与数据库中的字段进行映射。MyBatis支持XML、注解和内部类等多种方式定义SQL映射。

2.3 注解映射

注解映射是MyBatis提供的一种将Java对象的属性与SQL映射字段进行映射的方式。以下是一些常用的注解：

@Select：用于定义查询SQL。
@Insert：用于定义插入SQL。
@Update：用于定义更新SQL。
@Delete：用于定义删除SQL。

2.4 结果集映射

结果集映射是将数据库中的数据映射到Java对象的属性上。MyBatis提供了以下几种结果集映射方式：

显式映射：通过XML或注解定义结果集映射。
自动映射：根据Java对象属性名和数据库字段名自动映射。

2.5 关联查询

关联查询是指在一个查询中，通过JOIN语句关联多个表的数据。MyBatis支持以下几种关联查询方式：

级联查询：通过@One、@Many注解定义关联关系。
嵌套查询：通过@Select、@Result等注解定义嵌套查询。

2.6 动态SQL

动态SQL是指根据不同的条件，生成不同的SQL语句。MyBatis支持以下几种动态SQL方式：

OGNL表达式：使用OGNL表达式构建动态SQL。
分支语句：使用<if>、<choose>等标签构建动态SQL。
选择语句：使用<select>标签构建动态SQL。

2.7 OGNL表达式

OGNL（Object-Graph Navigation Language）是一种表达式语言，用于在MyBatis中构建动态SQL。OGNL表达式可以访问Java对象的属性、方法、静态字段等。

2.8 分支语句

分支语句是MyBatis提供的一种构建动态SQL的方式，如下所示：

<if test="age > 18">
  SELECT * FROM user WHERE age > #{age}
</if>

2.9 批量操作

批量操作是指一次性执行多条SQL语句。MyBatis支持以下几种批量操作方式：

XML标签：使用<foreach>标签构建批量操作。
注解：使用@Batch注解构建批量操作。

2.10 缓存机制

MyBatis提供了两种缓存机制：一级缓存和二级缓存。

2.10.1 一级缓存

一级缓存是MyBatis在SqlSession层面提供的缓存机制，用于存储SqlSession中执行过的SQL语句及其结果。

2.10.2 二级缓存

二级缓存是MyBatis在全局层面提供的缓存机制，用于存储应用程序中共享的缓存数据。

2.10.3 自定义缓存

自定义缓存是指用户根据自己的需求，实现Cache接口，用于替代MyBatis的默认缓存。

2.11 代理模式

代理模式是一种设计模式，用于在客户端和目标对象之间插入一个代理对象。MyBatis中使用代理模式实现动态代理，用于拦截SQL执行过程。

2.12 MapperProxy插件

MapperProxy是MyBatis中的动态代理实现，用于拦截Mapper接口的方法执行。

2.13 拦截

拦截是MyBatis提供的一种机制，用于在执行SQL语句前后添加自定义逻辑。

2.14 动态代理执行流程

动态代理执行流程如下：

创建Mapper接口和实现类。
创建SqlSession对象。
获取Mapper接口的代理对象。
调用代理对象的方法。
MyBatis拦截方法执行，执行SQL语句。

2.15 SqlSession生命周期

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

创建SqlSession对象。
执行数据库操作。
关闭SqlSession对象。

2.16 执行器类型

MyBatis提供了以下几种执行器类型：

SimpleExecutor：简单执行器，适用于单线程环境。
ReuseExecutor：重用执行器，适用于多线程环境。
BatchExecutor：批量执行器，适用于批量操作。

2.17 延迟加载

延迟加载是指在需要使用数据时，才进行数据的加载。MyBatis支持延迟加载，可以通过@Lazy注解实现。

2.18 扩展机制

MyBatis提供了以下几种扩展机制：

类型处理器：用于处理类型转换。
拦截器链：用于拦截SQL执行过程。
方言支持：用于支持不同的数据库方言。

2.19 类型处理器

类型处理器是MyBatis中用于处理类型转换的机制，如将Java对象转换为数据库中的数据类型。

2.20 拦截器链

拦截器链是MyBatis中用于拦截SQL执行过程的机制，如添加日志、统计执行时间等。

2.21 方言支持

方言支持是MyBatis中用于支持不同数据库方言的机制，如MySQL、Oracle等。

通过以上知识点的阐述，我们了解到并发编程和MyBatis在实际应用中的重要性。在实际项目中，合理运用这些知识点可以提高程序的性能和可维护性。在实际应用中，可以根据具体需求选择合适的并发编程策略和MyBatis配置，以达到最佳效果。

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Java程序员廖志伟

📙经过多年在优快云创作上千篇文章的经验积累，我已经拥有了不错的写作技巧。同时，我还与清华大学出版社签下了四本书籍的合约，并将陆续出版。

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