并发编程与MyBatis精髓

📕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

在并发编程中，线程是程序执行的最小单位，是操作系统进行资源分配和调度的基本单位。线程具有自己的堆栈空间、程序计数器、寄存器组等，通过共享内存和系统资源实现并发执行。理解线程的基础知识对于深入掌握并发编程至关重要。

线程生命周期

线程的生命周期包括以下几个阶段：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）。

• 新建（New）：线程被创建后，处于新建状态，此时线程尚未分配资源，线程的堆栈空间、程序计数器等尚未创建。
• 就绪（Runnable）：线程创建后，经过必要的初始化，进入就绪状态。此时线程已经准备好执行，等待被调度执行。
• 运行（Running）：线程被调度执行，进入运行状态。此时线程正在执行，操作系统分配了CPU时间片。
• 阻塞（Blocked）：线程在执行过程中，由于某些原因（如等待锁、等待I/O操作等）无法继续执行，进入阻塞状态。
• 等待（Waiting）：线程在等待某个条件成立时，进入等待状态。此时线程不会占用CPU资源，直到条件成立。
• 超时等待（Timed Waiting）：线程在等待某个条件成立时，设置了一个超时时间，进入超时等待状态。如果在超时时间内条件成立，线程将进入就绪状态；否则，线程将进入阻塞状态。
• 终止（Terminated）：线程执行完毕，或者由于某些原因（如调用Thread的stop方法）被强制终止，进入终止状态。

线程优先级

线程优先级决定了线程在多线程环境中的执行顺序。Java中，线程优先级分为1到10共10个等级，数值越大，优先级越高。线程优先级只是建议，并不保证一定按照优先级执行。操作系统根据线程的优先级和线程调度算法来决定线程的执行顺序。

守护线程

守护线程是一种特殊的线程，它不会阻塞主线程的执行。当所有非守护线程结束时，守护线程也会自动结束。Java虚拟机在退出时，如果没有非守护线程在运行，则守护线程也会被强制结束。守护线程通常用于执行一些不需要关注执行结果的辅助任务，如垃圾回收器、日志记录器等。

线程池

线程池是一种管理线程的机制，它可以有效地控制线程的创建、销毁和复用。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、工作队列类型和拒绝策略等。

• 核心线程数：线程池在运行过程中始终保持的线程数量。
• 最大线程数：线程池允许的最大线程数量。
• 线程存活时间：线程池中空闲线程的存活时间。
• 工作队列类型：线程池的工作队列用于存放等待执行的任务，常见的工作队列类型包括LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue、PriorityBlockingQueue等。
• 拒绝策略：当线程池中的线程数量达到最大值时，如果还有任务提交，线程池将采用拒绝策略处理。常见的拒绝策略包括AbortPolicy（抛出异常）、CallerRunsPolicy（调用者运行）等。

同步机制

同步机制是确保线程安全的重要手段。Java提供了多种同步机制，包括：

• 悲观锁/乐观锁：悲观锁假设并发访问会导致数据不一致，因此采取加锁的方式保证数据一致性；乐观锁则假设并发访问不会导致数据不一致，通过版本号或时间戳等方式来检测数据是否被修改。
• 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。读写锁可以提高读操作的并发性。
• 条件变量：条件变量用于线程间的通信，可以让一个线程在满足特定条件时阻塞，直到其他线程通知条件成立。

并发集合

Java提供了多种并发集合，如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等，它们在多线程环境下保证了数据的一致性和高效性。

ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap是Java中线程安全的HashMap实现，它通过分段锁（Segment Locking）机制提高了并发性能。ConcurrentHashMap将数据结构分为多个段，每个段都有自己的锁，从而允许多个线程同时访问不同的段，提高并发性能。

CopyOnWrite容器

CopyOnWrite容器是一种线程安全的集合，当有写操作时，它会创建一个新的副本，并将新数据写入副本中，从而保证数据的一致性。CopyOnWrite容器适用于读多写少的场景，如缓存、日志记录等。

BlockingQueue

BlockingQueue是一种线程安全的队列，它允许生产者和消费者在不同的线程中同时操作队列。BlockingQueue提供了多种阻塞操作，如put、take、offer、poll等，使得生产者和消费者之间的协作更加方便。

并发工具类

Java提供了多种并发工具类，如Phaser、Exchanger、FutureTask等，它们在处理并发任务时具有很高的效率。

非阻塞算法

非阻塞算法是一种在多线程环境下不使用锁或同步机制来保证数据一致性的方法。常见的非阻塞算法包括CAS（Compare-And-Swap）原理、Atomic类和无锁队列等。

CAS原理

CAS（Compare-And-Swap）是一种非阻塞算法，它通过原子操作来保证数据的一致性。CAS操作包括三个操作数：内存位置、预期值和新值。如果内存位置的值与预期值相等，则将新值写入内存位置，否则不执行任何操作。

Atomic类

Atomic类是Java中提供原子操作的类，如AtomicInteger、AtomicLong等。它们通过内部机制保证了操作的原子性。Atomic类内部使用volatile关键字保证变量的可见性，使用CAS操作保证操作的原子性。

无锁队列

无锁队列是一种不使用锁的线程安全队列，它通过CAS操作来保证数据的一致性。无锁队列适用于高并发场景，如生产者-消费者模型。

并发框架

并发框架是用于处理并发任务的框架，如Netty、Akka、Disruptor等。

Netty线程模型

Netty是一种高性能的NIO框架，它采用主从多线程模型来提高并发性能。Netty的主线程负责接收客户端连接，从线程负责处理业务逻辑，从而实现高并发、低延迟的网络通信。

Akka Actor模型

Akka是一个基于Actor模型的并发框架，它将并发任务分解为多个Actor，并通过消息传递来实现Actor之间的通信。Akka通过Actor系统保证消息传递的可靠性和顺序性，从而实现高并发、高可用、高可伸缩的分布式系统。

Disruptor环形缓冲区

Disruptor是一种高性能的并发框架，它使用环形缓冲区来存储并发任务，并通过CAS操作来保证数据的一致性。Disruptor适用于高并发、低延迟的场景，如金融交易、实时数据处理等。

二、MyBatis知识体系

SQL映射

SQL映射是MyBatis的核心功能之一，它将Java对象与数据库表进行映射。MyBatis提供了注解映射、XML映射和结果集映射等多种方式来实现SQL映射。

注解映射

MyBatis支持使用注解来映射SQL语句和结果集。通过在Java实体类上添加注解，可以方便地实现实体类与数据库表的映射。例如，使用@TableName注解指定表名，使用@Column注解指定列名等。

结果集映射

结果集映射用于将SQL查询结果映射到Java对象。MyBatis提供了多种映射方式，如单个列映射、列集合映射、对象映射等。例如，使用@Result注解指定列与Java对象的映射关系，使用@Results注解指定多个列与Java对象的映射关系等。

关联查询

关联查询用于处理多表之间的关系。MyBatis支持多种关联查询方式，如嵌套查询、联合查询等。例如，使用@One注解指定一对一的关联关系，使用@Many注解指定一对多的关联关系等。

动态SQL

动态SQL允许在运行时根据条件动态生成SQL语句。MyBatis提供了多种动态SQL功能，如OGNL表达式、分支语句和批量操作等。例如，使用 标签根据条件动态生成SQL语句，使用 标签实现分支语句等。

缓存机制

MyBatis提供了缓存机制，包括一级缓存和二级缓存。

一级缓存

一级缓存是SqlSession级别的缓存，它存储了当前SqlSession中查询到的数据。当再次查询相同的数据时，可以直接从缓存中获取，从而提高查询效率。一级缓存的作用域是SqlSession，当SqlSession关闭时，一级缓存也会被清空。

二级缓存

二级缓存是全局缓存，它存储了应用中所有SqlSession共享的数据。二级缓存可以提高整个应用的数据查询效率。二级缓存的作用域是全局，可以通过配置文件或注解来开启和配置二级缓存。

自定义缓存

MyBatis允许自定义缓存，通过实现Cache接口来实现自定义缓存功能。自定义缓存可以满足不同场景下的缓存需求，如缓存策略、缓存存储介质等。

代理模式

MyBatis使用代理模式来实现Mapper接口的动态代理。当调用Mapper接口的方法时，MyBatis会根据XML配置或注解生成对应的代理对象，并执行相应的SQL语句。

MapperProxy

MapperProxy是MyBatis中用于实现Mapper接口动态代理的类。它通过反射和CGLIB技术来实现代理功能。反射技术用于获取Mapper接口的方法信息，CGLIB技术用于生成代理对象。

插件拦截

MyBatis允许使用插件来拦截执行流程，如执行器拦截、类型处理器拦截等。插件可以扩展MyBatis的功能，如日志记录、性能监控等。

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。当调用Mapper接口的方法时，动态代理会根据XML配置或注解生成对应的代理对象，并执行相应的SQL语句。动态代理的执行流程如下：

1. 调用Mapper接口的方法。
2. 动态代理拦截方法调用。
3. 根据XML配置或注解生成对应的代理对象。
4. 执行代理对象的SQL语句。
5. 返回执行结果。

SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的核心对象，它代表了与数据库的会话。SqlSession的生命周期包括创建、使用和关闭。

执行器类型

MyBatis提供了多种执行器类型，如SimpleExecutor、ReuseExecutor和BatchExecutor等。不同的执行器类型具有不同的性能特点。

延迟加载

延迟加载是一种优化数据库访问的技术，它可以在需要时才加载数据，从而提高应用性能。例如，在查询用户信息时，可以延迟加载用户关联的角色信息，避免一次性加载过多数据。

扩展机制

MyBatis提供了多种扩展机制，如类型处理器、拦截器链和方言支持等。

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对象的数据类型。例如，将数据库中的int类型转换为Java中的Integer类型。

拦截器链

拦截器链用于拦截MyBatis的执行流程，如查询、更新、插入等。拦截器可以扩展MyBatis的功能，如日志记录、性能监控等。

方言支持

方言支持允许MyBatis根据不同的数据库类型使用不同的SQL语句。例如，MySQL和Oracle数据库的SQL语法有所不同，MyBatis可以通过方言支持来适配不同的数据库。

总结

本文详细介绍了并发编程和MyBatis的相关知识点，从线程基础到并发框架，从SQL映射到缓存机制，全面阐述了并发编程和MyBatis的核心概念和实现原理。通过本文的学习，读者可以更好地理解和应用并发编程和MyBatis，提高应用性能和开发效率。

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