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

在并发编程中，线程是程序执行的最小单位，它允许程序同时执行多个任务。理解线程的基础知识对于编写高效、可靠的并发程序至关重要。

线程生命周期

线程的生命周期是一个复杂的状态转换过程，它包括以下几个关键状态：

• 新建（New）：线程对象被创建，但尚未启动。在这个阶段，线程尚未分配资源，也没有开始执行。
• 就绪（Runnable）：线程已经准备好执行，等待被调度器选中。此时线程处于就绪队列中，等待被CPU调度。
• 运行（Running）：线程正在CPU上执行。线程执行过程中可能会因为各种原因（如I/O操作）进入阻塞状态。
• 阻塞（Blocked）：线程因为某些原因（如等待资源、等待锁等）无法继续执行，进入阻塞状态。此时线程会被放入相应的阻塞队列中。
• 终止（Terminated）：线程执行完毕或被终止。终止的线程将释放其占用的资源，并从线程池中移除。

线程优先级

线程优先级决定了线程在资源有限时的调度顺序。在Java中，线程优先级分为1到10，值越大优先级越高。线程优先级是一个相对值，调度器会根据线程的优先级和系统状态动态调整线程的执行顺序。

守护线程

守护线程是服务其他线程的线程，当所有非守护线程结束时，程序将退出。守护线程通常用于执行后台任务，如垃圾回收器。

线程池

线程池是管理一组线程的容器，它可以提高程序性能，减少线程创建和销毁的开销。线程池的核心参数配置包括：

• 核心线程数：线程池维护的最少线程数，即使没有任务执行，这些线程也会一直在线程池中。
• 最大线程数：线程池能够允许的最大线程数，当任务数量超过最大线程数时，线程池会采取拒绝策略。
• 线程存活时间：线程空闲时间超过此时间后会被回收。
• 队列类型：线程池中用于存放等待执行的任务的队列，如LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue等。
• 拒绝策略：当线程池的任务数量超过最大线程数时，线程池会采取拒绝策略，如抛出异常、拒绝任务、阻塞调用者等。

同步机制

同步机制保证了多线程环境下的数据一致性，防止多个线程同时访问共享资源时发生冲突。

悲观锁/乐观锁

• 悲观锁：假设最坏的情况，在执行过程中，任何时刻都会发生冲突，因此在开始时就会锁定资源。悲观锁通常使用synchronized关键字或ReentrantLock实现。
• 乐观锁：假设没有冲突，只有在更新数据时才检查冲突，如果发生冲突则重新尝试。乐观锁通常使用CAS（Compare-And-Swap）操作实现。

读写锁

读写锁允许多个读线程同时访问资源，但写线程访问时必须独占资源。读写锁可以提高并发性能，特别是在读操作远多于写操作的场景中。

条件变量

条件变量允许线程在满足特定条件时阻塞，并在条件满足时被唤醒。条件变量通常与锁一起使用，实现线程间的同步。

并发集合

并发集合提供了线程安全的集合操作，如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等。

ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap是线程安全的HashMap，使用分段锁实现。它将数据结构分成多个段，每个段有自己的锁，从而允许多个线程并发访问。

CopyOnWrite容器

CopyOnWrite容器在写操作时复制整个底层数据结构，从而保证读操作的一致性。它适用于读操作远多于写操作的场景。

BlockingQueue

BlockingQueue是线程安全的队列，支持生产者和消费者模式。它允许线程在队列满时阻塞，在队列空时等待。

并发工具类

Phaser

Phaser是可重入的同步辅助类，可以用于实现分布式锁。它允许线程在执行过程中多次注册和注销，实现复杂的同步逻辑。

Exchanger

Exchanger允许两个线程在某个时刻交换数据。它常用于线程间的数据交换，如生产者-消费者模式。

FutureTask

FutureTask是线程池中的任务，表示异步计算的结果。它允许线程池中的线程异步执行任务，并获取任务执行结果。

非阻塞算法

非阻塞算法在并发编程中用于提高性能，如CAS（Compare-And-Swap）操作。

CAS原理

CAS（Compare-And-Swap）是一种非阻塞算法，用于原子操作。它通过比较内存中的值和预期值，如果相等则将新值写入内存。

Atomic类

Atomic类提供了原子操作的支持，如AtomicInteger、AtomicLong等。它们可以保证在多线程环境下对共享变量的操作是原子的。

无锁队列

无锁队列是使用CAS原理实现的线程安全队列。它避免了锁的开销，提高了并发性能。

并发框架

Netty线程模型

Netty是高性能的NIO客户端/服务器框架，其线程模型为Boss线程处理连接，Worker线程处理读写。这种模型可以提高并发性能，减少线程创建和销毁的开销。

Akka Actor模型

Akka是一个基于Actor模型的并发框架，允许无阻塞的消息传递。Actor模型将并发编程简化为消息传递，提高了并发程序的可靠性和可维护性。

Disruptor环形缓冲区

Disruptor是一个高性能的并发框架，使用环形缓冲区实现高效的并发数据结构。它适用于高并发场景，如生产者-消费者模式。

二、MyBatis知识体系

SQL映射

MyBatis通过映射文件或注解将Java对象与数据库表进行映射，简化了数据库操作。

注解映射

MyBatis提供了多种注解，如@Select、@Insert等，用于定义SQL映射。这些注解可以简化代码，提高开发效率。

结果集映射

MyBatis将数据库表映射为Java对象，包括字段映射和关联映射。它支持复杂的映射关系，如一对一、一对多、多对多。

关联查询

MyBatis支持多表关联查询，如一对一、一对多、多对多。它通过配置映射关系，简化了复杂的SQL语句。

动态SQL

MyBatis支持动态SQL，如if、choose、foreach等。它可以根据条件动态生成SQL语句，提高代码的灵活性。

OGNL表达式

OGNL表达式用于在MyBatis中进行复杂的数据绑定和条件判断。它支持丰富的表达式语法，如算术运算、逻辑运算、函数调用等。

分支语句

MyBatis支持分支语句，如if-else、choose等。它可以根据条件执行不同的SQL语句，提高代码的灵活性。

批量操作

MyBatis支持批量操作，如批量插入、批量更新。它可以将多个操作合并为一个，提高数据库操作的效率。

缓存机制

MyBatis提供了两级缓存机制，可以提高数据库操作的效率。

一级缓存

一级缓存是SqlSession级别的缓存，用于存储最近执行的SQL语句及其结果。它减少了数据库的访问次数，提高了查询效率。

二级缓存

二级缓存是全局缓存，用于存储数据库表的全局数据。它可以在多个SqlSession之间共享缓存数据，提高查询效率。

自定义缓存

MyBatis允许自定义缓存，通过实现Cache接口实现。自定义缓存可以根据业务需求进行扩展，提高缓存性能。

代理模式

MyBatis使用代理模式实现动态代理，如MapperProxy。代理模式可以简化数据库操作，提高开发效率。

执行流程

MyBatis的执行流程包括以下几个步骤：

• 创建SqlSession
• 创建Executor
• 创建Statement
• 执行SQL
• 处理结果集

执行器类型

MyBatis提供了多种执行器类型，如SimpleExecutor、ReusingExecutor、BatchExecutor等。不同的执行器类型适用于不同的场景，可以提高数据库操作的效率。

延迟加载

MyBatis支持延迟加载，用于提高性能。延迟加载可以在需要时才加载关联数据，减少数据库的访问次数。

扩展机制

MyBatis提供了扩展机制，如插件、拦截器、类型处理器、方言支持等。这些扩展机制可以提高MyBatis的灵活性和可定制性。

类型处理器

类型处理器用于将数据库类型转换为Java类型。它简化了数据类型的转换，提高了开发效率。

拦截器

拦截器用于拦截SQL执行过程，如分页、日志等。它可以根据业务需求进行扩展，提高数据库操作的效率。

链方言支持

MyBatis支持链式方言，如MyBatis-Plus、PageHelper等。这些方言提供了丰富的功能，如分页、排序等，提高了MyBatis的易用性。

通过以上知识体系的介绍，我们可以深入理解并发编程和MyBatis的核心概念和实现原理，为实际应用提供有力的技术支持。在实际开发过程中，我们可以结合这些知识点，灵活运用并发编程和MyBatis技术，提高程序性能和可维护性。

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