并发编程与MyBatis深度解析

📕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）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，作为计算机科学中的一个重要领域，其核心在于如何高效地利用多核处理器，通过并行处理任务来提升程序执行效率。以下将深入探讨并发编程的知识体系，包括线程基础、线程池、同步机制、并发集合、并发工具类、非阻塞算法以及并发框架等关键概念。

线程基础

线程是并发编程的基本单位，它代表了程序执行流的最小序列。线程的生命周期管理涉及多个状态，以下是对这些状态的深入解析：

• 线程生命周期：线程从创建到销毁会经过多个状态。创建状态是指线程尚未启动；就绪状态是指线程已准备好执行，但可能正在等待资源；运行状态表示线程正在CPU上执行；阻塞状态是指线程因为等待某个条件而暂停执行；等待状态是指线程正在等待某个事件的发生；终止状态是指线程执行完毕。

  在Java中，线程的生命周期管理可以通过Thread类及其状态枚举来体现。例如，可以使用Thread.State枚举来获取当前线程的状态。

• 线程优先级：线程优先级决定了线程在CPU时间分配上的优先级。Java中的线程优先级范围是从1（最低优先级）到10（最高优先级）。优先级高的线程更有可能获得CPU时间，但这并不是绝对的，系统调度策略也会发挥作用。

• 守护线程：守护线程是一种服务其他线程的线程，其生命周期不受主线程的影响。当所有的非守护线程结束时，程序将自动退出。

线程池

线程池是一种高效的线程管理方式，它可以减少线程创建和销毁的开销。以下是线程池的核心参数配置的详细说明：

• 核心线程数：线程池在运行过程中会保持一定数量的线程处于空闲状态，这部分线程即为核心线程数。

• 最大线程数：线程池能够维护的最大线程数。当任务数量超过核心线程数时，线程池会创建额外的线程来处理任务。

• 工作队列：工作队列用于存放等待执行的任务。常用的队列类型有LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue等。

• 拒绝策略：当任务无法被线程池执行时，采用的拒绝策略。常见的拒绝策略包括CallerRunsPolicy、AbortPolicy等。

同步机制

同步机制用于解决多线程并发访问共享资源时可能出现的问题，以下是对几种常见同步机制的详细解析：

• 悲观锁/乐观锁：悲观锁和乐观锁是两种处理并发冲突的策略。悲观锁假设并发访问会导致冲突，因此在访问共享资源时先加锁；乐观锁假设并发访问不会导致冲突，因此在访问共享资源时采用版本号或时间戳来检测冲突。

• 读写锁：读写锁允许多个线程同时读取资源，但只允许一个线程写入资源。在Java中，可以使用ReentrantReadWriteLock来实现读写锁。

• 条件变量：条件变量允许线程在某个条件不满足时等待，直到条件满足时被唤醒。在Java中，可以使用Object的wait()、notify()和notifyAll()方法来实现条件变量。

并发集合

并发集合是专门为并发环境设计的集合类，以下是对几种常见并发集合的详细解析：

• ConcurrentHashMap：ConcurrentHashMap是线程安全的HashMap，适用于高并发场景。它通过分段锁（Segment Locking）来提高并发性能。

• CopyOnWrite容器：CopyOnWrite容器在写操作时复制整个容器，适用于读多写少的场景。它通过复制原容器来避免并发冲突。

• BlockingQueue：BlockingQueue是线程安全的队列，支持生产者-消费者模型。它允许线程在队列不满时阻塞生产者线程，在队列不满时阻塞消费者线程。

并发工具类

以下是一些常用的并发工具类的详细解析：

• Phaser：Phaser是一种用于协调多个线程执行的并发工具类，类似于CyclicBarrier。它可以实现更为灵活的线程同步。

• Exchanger：Exchanger允许两个线程交换数据。它可以用于实现生产者-消费者模型中的线程间数据交换。

• FutureTask：FutureTask代表异步计算的结果。它允许客户端线程查询计算是否完成，并获取最终结果。

非阻塞算法

非阻塞算法是一种避免使用锁的并发算法，以下是对几种非阻塞算法的详细解析：

• CAS原理：Compare-And-Swap（比较并交换）是一种无锁算法。它通过原子操作来更新变量的值。

• Atomic类：Atomic类提供原子操作的类，如AtomicInteger、AtomicLong等。它们可以用于实现无锁编程。

• 无锁队列：无锁队列使用CAS操作来实现线程安全。它允许线程在无需锁的情况下进行插入和删除操作。

并发框架

以下是一些常用的并发框架的详细解析：

• Netty线程模型：Netty使用主从多线程模型，可以提高网络应用程序的性能。主线程负责接收和处理网络连接，从线程负责处理实际的数据处理。

• Akka Actor模型：Akka使用Actor模型，每个Actor是一个独立的线程，可以并发执行。Actor之间通过消息传递进行通信。

• Disruptor环形缓冲区：Disruptor使用环形缓冲区来提高并发性能。它通过预分配内存和避免锁竞争来提高并发性能。

二、MyBatis知识体系

MyBatis是一个优秀的持久层框架，它通过映射XML或注解来简化JDBC代码。以下将深入探讨MyBatis的知识体系，包括SQL映射、动态SQL、缓存机制、执行流程以及扩展机制等关键概念。

SQL映射

MyBatis使用XML或注解来定义SQL映射，以下是对这些概念的详细解析：

• 注解映射：注解映射允许开发者在Java接口或类上使用注解来定义SQL映射。例如，可以使用@Select、@Insert等注解来定义SQL语句。

• 结果集映射：结果集映射定义了如何将数据库结果集映射到Java对象。MyBatis使用OGNL表达式来解析映射关系。

• 关联查询：关联查询允许在查询结果中包含关联数据。MyBatis支持多种关联查询方式，如嵌套查询、联合查询等。

动态SQL

MyBatis支持动态SQL，以下是对动态SQL概念的详细解析：

• OGNL表达式：OGNL表达式用于动态构建SQL语句。它可以访问对象属性、执行逻辑运算等。

• 分支语句：分支语句根据条件动态选择不同的SQL语句。MyBatis支持if-then-else、choose-when-otherwise等分支语句。

• 批量操作：MyBatis支持批量插入、更新和删除操作。批量操作可以提高数据库性能。

缓存机制

MyBatis提供了一级缓存和二级缓存机制，以下是对缓存概念的详细解析：

• 一级缓存：一级缓存是本地缓存，每个SqlSession独立。一级缓存可以减少数据库访问次数，提高程序性能。

• 二级缓存：二级缓存是全局缓存，多个SqlSession共享。二级缓存可以跨SqlSession持久化缓存数据。

• 自定义缓存：MyBatis支持自定义缓存实现。例如，可以使用Redis、Memcached等缓存技术来实现二级缓存。

• 代理模式：MyBatis使用代理模式来管理缓存。代理模式可以减少缓存实现的复杂性。

执行流程

MyBatis的执行流程包括以下几个步骤：

• 构建SqlSession：创建SqlSession对象。

• 构建MapperProxy：创建MapperProxy对象。

• 执行方法：执行Mapper接口的方法。

• 执行器类型：根据SQL类型选择不同的执行器。

• 延迟加载：延迟加载关联数据，以提高性能。

扩展机制

MyBatis提供了一些扩展机制，以下是对扩展概念的详细解析：

• 类型处理器：类型处理器用于处理Java类型和数据库类型之间的转换。

• 拦截器链：拦截器链可以拦截SQL执行过程中的操作，如查询、更新等。

• 方言支持：MyBatis支持不同的数据库方言，如MySQL、Oracle等。

通过以上对并发编程和MyBatis知识体系的深入解析，我们可以看到这两个领域之间的紧密联系。并发编程为MyBatis提供了基础，使得MyBatis能够在高并发环境下稳定运行。同时，MyBatis的缓存机制和扩展机制也体现了并发编程的思想。在实际应用中，我们可以根据需求选择合适的并发编程技术和MyBatis特性，以提高应用程序的性能和可扩展性。

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