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

并发编程是现代计算机编程中的一个重要领域，它涉及到如何高效地利用多核处理器，使多个任务能够同时执行。以下是对并发编程知识体系的详细描述，旨在既专业又通俗易懂。

线程基础

线程是并发编程的核心概念，它是程序中一个单一的顺序控制流，是操作系统能够进行运算调度的最小单位。以下是线程基础知识的要点：

• 线程生命周期：线程从创建到销毁经历了多个状态，包括新建（New）、就绪（Runnable）、运行（Running）、阻塞（Blocked）、等待（Waiting）、超时等待（Timed Waiting）和终止（Terminated）。在Java中，线程的生命周期管理依赖于线程调度器，它根据线程的优先级、状态以及CPU的使用情况来决定哪个线程将获得CPU时间。

• 线程优先级：线程优先级决定了线程被调度执行的机会，Java中的线程优先级分为1到10共10个等级，优先级高的线程有更大的机会获得CPU时间。线程优先级是一种启发式策略，不能保证优先级高的线程一定能够获得CPU时间。

• 守护线程：守护线程是服务线程，它不会阻止程序终止。在Java虚拟机中，守护线程主要用于执行后台任务，如垃圾回收线程。当没有非守护线程在运行时，Java虚拟机将退出。

• 线程池：线程池管理一定数量的线程，以执行多个任务，提高应用程序的性能。线程池的核心参数配置包括核心线程数、最大线程数、工作队列类型和拒绝策略。核心线程数决定了线程池在空闲时维持的线程数量，最大线程数决定了线程池能够创建的最大线程数，工作队列类型决定了任务如何被存储和执行，拒绝策略决定了当线程池无法处理更多的任务时如何处理这些任务。

核心参数配置与拒绝策略

线程池的核心参数配置决定了线程池的行为，以下是几个关键参数：

• 核心线程数：线程池维持的核心线程数，即使空闲也不会回收。核心线程数的选择取决于应用程序的需求和系统资源。

• 最大线程数：线程池能够创建的最大线程数。最大线程数的选择需要考虑系统资源的限制和应用程序的性能需求。

• 工作队列类型：工作队列决定了任务如何被存储和执行。常见的队列类型包括LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue和SynchronousQueue。LinkedBlockingQueue是一个基于链表的阻塞队列，适用于任务数量不确定的场景；ArrayBlockingQueue是一个基于数组的阻塞队列，适用于任务数量确定的场景；SynchronousQueue是一个没有容量限制的阻塞队列，适用于生产者-消费者模型。

• 拒绝策略：当线程池无法处理更多的任务时，拒绝策略决定了如何处理这些任务。常见的拒绝策略包括AbortPolicy、CallerRunsPolicy和DiscardPolicy。AbortPolicy策略会抛出一个异常来通知调用者；CallerRunsPolicy策略会将任务回退给调用者线程执行；DiscardPolicy策略会直接丢弃任务。

同步机制

同步机制是保证多个线程安全访问共享资源的关键，以下是一些常见的同步机制：

• 悲观锁/乐观锁：悲观锁假设并发访问时会产生冲突，因此总是先加锁，而乐观锁则假设冲突很少发生，只在冲突发生时才进行锁定。悲观锁的实现方式包括synchronized关键字、ReentrantLock等；乐观锁的实现方式包括CAS操作、乐观锁锁等。

• 读写锁：读写锁允许多个读操作同时进行，但写操作需要独占访问。读写锁的实现方式包括ReentrantReadWriteLock等。

• 条件变量：条件变量允许线程在某些条件不满足时挂起，直到条件满足时被唤醒。条件变量的实现方式包括Object的wait()、notify()和notifyAll()方法等。

并发集合

Java提供了许多并发集合类，用于处理并发环境下的数据结构，以下是一些重要的并发集合：

• ConcurrentHashMap：线程安全的HashMap，适用于高并发场景。ConcurrentHashMap通过分段锁（Segment Locking）技术实现了线程安全，它将数据结构分成多个段，每个段有自己的锁，从而减少了锁的竞争。

• CopyOnWrite容器：在写操作时复制底层数据结构，适用于读多写少的场景。CopyOnWrite容器在写操作时需要复制整个数据结构，因此写操作的性能较低，但读操作的性能较高。

• BlockingQueue：线程安全的队列，支持生产者-消费者模型。BlockingQueue的实现方式包括LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue和PriorityBlockingQueue等。

并发工具类

Java并发包（java.util.concurrent）提供了许多并发工具类，以下是一些常用的工具类：

• Phaser：一个灵活的同步工具，允许多个线程在某个点进行同步。Phaser类似于CyclicBarrier和CountDownLatch，但它提供了更灵活的同步方式。

• Exchanger：两个线程交换数据的同步点。当两个线程都准备好交换数据时，它们会通过Exchanger交换数据。

• FutureTask：代表异步计算的结果。FutureTask可以用来表示一个尚未完成的计算任务，它可以被用来获取计算结果或者取消计算。

非阻塞算法

非阻塞算法是提高并发性能的一种方法，以下是一些非阻塞算法：

• CAS（Compare-And-Swap）：原子操作，用于实现无锁编程。CAS操作包含三个操作数——内存位置（V）、预期原值（A）和新值（B）。如果内存位置的值与预期原值相等，则将内存位置的值更新为新值。

• Atomic类：提供原子操作的各种原子类，如AtomicInteger、AtomicLong等。这些原子类可以保证在多线程环境下对单个变量的操作是原子的。

• 无锁队列：基于CAS操作实现的线程安全队列。无锁队列可以保证在高并发环境下对队列的操作是安全的，且不需要额外的同步机制。

并发框架

一些流行的并发框架包括：

• Netty：一个基于NIO的异步事件驱动网络应用框架。Netty提供了异步和事件驱动的网络编程模型，可以用于构建高性能的网络应用。

• Akka：一个用Scala编写的并发框架，实现了Actor模型。Akka提供了Actor模型和集群功能，可以用于构建高可用、高并发的分布式系统。

• Disruptor：一个高性能的环形缓冲区，用于构建高性能并发系统。Disruptor通过环形缓冲区和序列化机制实现了高性能的并发处理。

二、MyBatis知识体系

MyBatis是一个优秀的持久层框架，它消除了几乎所有的JDBC代码和手动设置参数以及获取结果集的过程。以下是MyBatis知识体系的详细描述。

SQL映射

MyBatis通过XML或注解的方式定义SQL映射，以下是一些关键概念：

• 注解映射：使用注解来定义SQL映射，简化XML配置。MyBatis提供了多种注解，如@Select、@Insert、@Update和@Delete等，用于定义SQL映射。

• 结果集映射：将SQL查询结果映射到Java对象。MyBatis使用XML或注解定义结果集映射，包括字段映射、关联映射和集合映射等。

• 关联查询：处理多表关联的查询，如一对一、一对多、多对多。MyBatis通过XML或注解定义关联查询，包括嵌套查询和联合查询等。

动态SQL

MyBatis支持动态SQL，以下是一些动态SQL的特性：

• OGNL表达式：使用OGNL表达式进行动态SQL的拼接。OGNL是一种表达式语言，可以用于表达式计算和动态SQL拼接。

• 分支语句：根据条件动态选择SQL片段。MyBatis使用 、 、 和 等标签实现动态SQL的分支语句。

• 批量操作：支持批量插入、更新、删除操作。MyBatis使用 标签实现批量操作。

缓存机制

MyBatis提供了强大的缓存机制，以下是一些缓存相关概念：

• 一级缓存：SqlSession级别的缓存，用于存储当前会话的数据。一级缓存是MyBatis内部实现的缓存机制，它存储了从数据库查询到的数据以及对应的Java对象。

• 二级缓存：Mapper级别的缓存，可以跨SqlSession使用。二级缓存是MyBatis提供的扩展机制，它允许用户自定义缓存实现。

• 自定义缓存：自定义缓存实现，满足特定需求。用户可以通过实现Cache接口自定义缓存实现。

• 代理模式：通过代理模式实现缓存，避免直接操作数据库。MyBatis使用代理模式实现缓存，它通过代理SqlSession对象来存储和检索缓存数据。

MapperProxy与插件

• MapperProxy：MyBatis使用动态代理技术实现Mapper接口的代理。动态代理允许在运行时创建接口的代理实例，并重写接口方法。

• 插件：通过插件可以拦截MyBatis的执行过程，实现自定义逻辑。MyBatis提供了多种插件，如拦截器、执行器等。

执行流程与生命周期

• SqlSession生命周期：SqlSession是MyBatis的核心接口，负责数据库的连接和事务管理。SqlSession的生命周期包括创建、使用和关闭等阶段。

• 执行器类型：MyBatis提供了不同的执行器类型，如SimpleExecutor、BatchExecutor等。执行器类型决定了MyBatis如何执行SQL语句。

• 延迟加载：对关联查询的结果进行延迟加载，提高性能。延迟加载是指在需要时才加载关联数据，而不是在查询时立即加载所有数据。

扩展机制

MyBatis提供了多种扩展机制，包括：

• 类型处理器：处理Java类型与数据库类型之间的转换。类型处理器可以自定义Java类型与数据库类型之间的转换规则。

• 拦截器链：拦截MyBatis的执行过程，实现自定义逻辑。拦截器链可以拦截SQL执行、结果集处理等过程。

• 方言支持：支持不同的数据库方言，如MySQL、Oracle等。方言支持允许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，我们可以看到这两个领域之间的紧密联系。并发编程提供了构建高性能、高并发应用程序的基础，而MyBatis则是一个强大的持久层框架，可以帮助我们高效地处理数据库操作。在实际应用中，我们可以将并发编程的原理和技术应用到MyBatis的开发中，从而提高应用程序的性能和可扩展性。

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