并发编程与MyBatis核心知识

📕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

并发编程是计算机科学的一个重要领域，它涉及多线程的创建、调度和同步。在Java中，线程是并发编程的核心概念，其实现依赖于操作系统的线程管理机制。

1. 线程生命周期：线程从创建到销毁经历五个阶段：新建（New）、就绪（Runnable）、运行（Running）、阻塞（Blocked）和死亡（Terminated）。线程创建后，会进入新建状态，此时线程尚未启动。当线程获得CPU时间片时，进入就绪状态。获得CPU时间片后，线程开始执行，进入运行状态。在执行过程中，线程可能会因为某些原因（如等待I/O操作）而进入阻塞状态。当线程任务完成后，或者被其他线程中断，线程将进入死亡状态。

2. 线程优先级：线程优先级决定了线程被CPU调度的优先级，Java中线程优先级范围是1（最低）到10（最高）。线程优先级是一个相对值，操作系统会根据线程优先级和线程调度算法来决定线程的执行顺序。

3. 守护线程：守护线程是服务线程，它不会阻止程序退出。Java虚拟机必须等待所有非守护线程结束时才会退出。守护线程通常用于执行后台任务，如垃圾回收。

4. 线程池：线程池是一种复用线程的技术，它可以提高系统性能。线程池的核心参数配置包括核心线程数、最大线程数、空闲时间等。核心线程数决定了线程池在运行时始终存在的线程数量，最大线程数决定了线程池可以创建的最大线程数量，空闲时间决定了空闲线程在终止前可以等待的时间。

5. 拒绝策略：当线程池达到最大线程数时，拒绝策略决定如何处理新提交的任务。常见的拒绝策略包括：AbortPolicy（抛出异常）、CallerRunsPolicy（调用者运行）、DiscardPolicy（丢弃任务）、DiscardOldestPolicy（丢弃最旧任务）。

6. 工作队列：工作队列用于存放等待执行的任务。工作队列的类型决定了线程池如何处理等待执行的任务，常见的队列类型包括：LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue、PriorityBlockingQueue等。

7. 同步机制：同步机制用于控制多个线程对共享资源的访问，保证线程安全。Java提供了多种同步机制，包括：

   • 悲观锁/乐观锁：悲观锁假定并发操作会引起数据冲突，因此在操作开始时就加锁。乐观锁则假定不会发生冲突，只有在操作结束时才检查冲突。

   • 读写锁：读写锁允许多个读线程同时访问资源，但写线程必须独占访问。读写锁通常用于读多写少的场景，可以提高并发性能。

   • 条件变量：条件变量用于线程间的通信，使得线程在满足特定条件时等待。条件变量通常与锁一起使用，以实现线程间的同步。

   • 并发集合：并发集合是线程安全的集合，如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等。并发集合通过内部机制保证线程安全，避免了在多线程环境下对集合的操作引起的数据不一致问题。

   • BlockingQueue：BlockingQueue是线程安全的队列，它支持生产者-消费者模型。BlockingQueue通过内部锁机制保证线程安全，并提供了丰富的阻塞操作，使得生产者和消费者之间的协作更加简单。

   • 并发工具类：Phaser、Exchanger、FutureTask等并发工具类简化了并发编程。这些工具类提供了高级的并发控制机制，使得开发者可以更方便地实现并发程序。

   • 非阻塞算法：CAS（Compare-And-Swap）原理、Atomic类、无锁队列等非阻塞算法提高了并发性能。非阻塞算法通过原子操作和内存屏障技术，避免了传统锁机制中的性能开销。

   • 并发框架：Netty线程模型、Akka Actor模型、Disruptor环形缓冲区等并发框架提供了高效的并发解决方案。这些框架封装了底层的并发机制，提供了易于使用的API，使得开发者可以快速构建高性能的并发程序。

二、MyBatis知识体系

SQL映射

1. 注解映射：MyBatis使用注解映射实现SQL和Java对象的映射。注解映射简化了映射配置，使得开发者可以更直观地定义SQL和Java对象之间的关系。

2. 结果集映射：MyBatis将数据库查询结果映射到Java对象。结果集映射可以通过XML配置文件或注解来实现，支持复杂的映射关系，如嵌套、关联等。

3. 关联查询：MyBatis支持多表关联查询，实现复杂的业务逻辑。关联查询可以通过XML配置文件或注解来实现，支持一对一、一对多、多对多等关联关系。

4. 动态SQL：MyBatis使用OGNL表达式和分支语句实现动态SQL。动态SQL可以根据不同的条件生成不同的SQL语句，提高了SQL语句的灵活性。

5. 批量操作：MyBatis支持批量插入、批量更新等操作。批量操作可以减少数据库访问次数，提高数据操作效率。

缓存机制

1. 一级缓存：MyBatis的一级缓存是SqlSession级别的缓存，存储查询结果。一级缓存可以提高查询效率，减少数据库访问次数。

2. 二级缓存：MyBatis的二级缓存是全局缓存，存储数据库查询结果。二级缓存可以提高整个应用的数据访问效率，减少数据库访问压力。

3. 自定义缓存：MyBatis支持自定义缓存，实现复杂缓存策略。自定义缓存可以通过实现Cache接口来实现，以满足特定的缓存需求。

4. 代理模式：MyBatis使用代理模式实现Mapper接口的动态代理。动态代理技术使得开发者可以不修改Mapper接口的实现代码，就可以实现接口的动态代理。

   • MapperProxy：MyBatis的MapperProxy负责生成动态代理对象。MapperProxy通过代理技术拦截对Mapper接口的调用，并将调用转换为数据库操作。

   • 插件拦截：MyBatis插件拦截数据库操作，实现自定义功能。插件可以通过实现Interceptor接口来实现，拦截数据库操作，并在操作前后添加自定义逻辑。

动态代理执行流程

1. MyBatis通过动态代理技术实现Mapper接口的执行。当调用Mapper接口的方法时，动态代理会拦截该调用，并将调用转换为数据库操作。

2. 动态代理通过反射技术获取Mapper接口的方法参数和返回值类型，生成相应的SQL语句。

3. 动态代理将SQL语句发送到数据库执行，并将执行结果返回给调用者。

SqlSession生命周期

1. SqlSession负责数据库操作，其生命周期包括创建、使用和关闭。

2. 创建SqlSession时，MyBatis会初始化数据库连接、事务管理和一级缓存。

3. 使用SqlSession执行数据库操作，如查询、更新等。

4. 关闭SqlSession时，MyBatis会关闭数据库连接、提交或回滚事务，并释放一级缓存资源。

执行器类型

1. MyBatis支持多种执行器类型，如SimpleExecutor、ReuseExecutor等。

2. SimpleExecutor：SimpleExecutor是MyBatis默认的执行器，它为每个SQL语句创建一个新的数据库连接。

3. ReuseExecutor：ReuseExecutor复用数据库连接，可以提高数据库访问效率。

延迟加载

1. MyBatis支持延迟加载，提高数据访问性能。

2. 延迟加载是指在实际需要数据时才加载数据，而不是在查询时就加载所有数据。

3. 延迟加载可以通过XML配置文件或注解来实现。

扩展机制

1. MyBatis提供扩展机制，如类型处理器、拦截器链、方言支持等。

2. 类型处理器：类型处理器用于将数据库类型转换为Java类型，如将数据库中的INT类型转换为Java中的Integer类型。

3. 拦截器链：拦截器链用于拦截数据库操作，实现自定义功能，如日志记录、性能监控等。

4. 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语法。

总结

并发编程和MyBatis是Java开发中重要的技术，掌握这些知识体系对提高系统性能和开发效率具有重要意义。在实际应用中，我们需要根据具体需求选择合适的并发编程和MyBatis技术，以提高系统性能和开发效率。

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