Java并发编程与MyBatis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。

Java程序员廖志伟

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【一、并发编程知识体系】

  1. 线程基础

在Java并发编程中,线程是处理并发任务的基石。线程模型通常采用用户级线程(User-level threads)和内核级线程(Kernel-level threads)两种。用户级线程是由应用程序管理的,而内核级线程是由操作系统管理的。在Java中,线程的实现是用户级线程,它们被封装在内核级线程中。线程的创建可以通过Thread类或者使用lambda表达式实现。

线程的运行依赖于操作系统的调度策略,包括时间片轮转、优先级调度等。线程的同步机制包括互斥锁(Mutexes)、条件变量(Condition Variables)、信号量(Semaphores)等。

  1. 线程生命周期

线程生命周期从创建开始,经过新建、就绪、运行、阻塞、等待和终止等状态。线程创建后,进入新建状态,然后通过start()方法进入就绪状态。就绪状态的线程等待CPU时间片。一旦获得CPU时间片,线程进入运行状态。在运行过程中,线程可能会因为各种原因进入阻塞或等待状态。当线程完成工作或被终止,它将进入终止状态。

  1. 线程优先级

线程优先级决定了线程在竞争CPU资源时的优先级。Java线程优先级分为最高(MAX_PRIORITY)、默认(NORM_PRIORITY)和最低(MIN_PRIORITY)三种。线程的优先级设置是通过setPriority()方法实现的,但需要注意的是,优先级并不能保证线程一定会获得更多的CPU时间。

  1. 守护线程

守护线程是一种特殊的线程,它依赖于主线程的存在。当主线程结束时,所有守护线程都会被强制终止。守护线程通常用于执行一些后台任务,如垃圾回收器。在Java中,可以通过setDaemon(true)方法将线程设置为守护线程。

  1. 线程池

线程池是管理一组线程的机制,它能够提高程序的性能和效率。线程池通过限制同时运行的线程数量来控制资源的使用,并且能够重用已经创建的线程,避免频繁创建和销毁线程的开销。

线程池的核心参数包括核心线程数、最大线程数、存活时间、拒绝策略等。Java中的ThreadPoolExecutor类提供了创建线程池的灵活性,而Executors类提供了一系列预定义的工厂方法。

  1. 核心参数配置

核心线程数是线程池在运行过程中保持的最小线程数,即使空闲,线程池也会维持这么多线程。最大线程数是线程池允许的最大线程数,当任务数量超过最大线程数时,任务会进入等待队列。

  1. 拒绝策略

当线程池中的线程数量达到最大线程数,并且任务队列已满时,需要采取拒绝策略。拒绝策略包括抛出异常、丢弃任务、丢弃旧任务、调用拒绝方法等。

  1. 工作队列类型

工作队列是用于存放等待执行的任务的队列。Java提供了多种工作队列实现,如LinkedBlockingQueueArrayBlockingQueuePriorityBlockingQueue等。

  1. 同步机制

同步机制是保证线程安全的关键,Java提供了多种同步机制,包括同步代码块、同步方法、重入锁(ReentrantLock)、读写锁(ReadWriteLock)等。

  1. 悲观锁/乐观锁

悲观锁和乐观锁是两种不同的锁策略。悲观锁在操作共享资源之前先获取锁,而乐观锁在操作过程中不进行加锁,而是通过某种机制检查资源是否被修改。

  1. 读写锁

读写锁允许多个线程同时读取共享资源,但只允许一个线程写入共享资源。读写锁通常用于读多写少的场景,可以显著提高并发性能。

  1. 条件变量

条件变量用于在线程之间传递信号,使得线程在满足特定条件时才能继续执行。Java中的ReentrantLock类提供了条件变量的实现。

  1. 并发集合

Java并发集合如ConcurrentHashMapCopyOnWriteArrayList等,提供了线程安全的集合实现,可以用于多线程环境中安全地访问集合。

  1. 并发工具类

Java并发工具类如PhaserExchangerFutureTask等,提供了高级的并发控制功能。

  1. 非阻塞算法

非阻塞算法是一种在多线程环境中,无需使用锁机制,即可实现线程安全的算法。CAS(Compare-And-Swap)原理和Atomic类是实现非阻塞算法的关键。

  1. 并发框架

Netty、Akka、Disruptor等并发框架提供了高性能的并发解决方案,可以用于开发高性能的网络应用、分布式系统和消息队列等。

【二、MyBatis知识体系】

  1. SQL映射

MyBatis通过XML映射文件或注解将Java对象与数据库表进行映射。映射文件包含SQL语句、参数、结果集映射等配置。

  1. 注解映射

MyBatis的注解映射提供了更加灵活的映射方式。通过注解,可以简化XML映射文件的使用。

  1. 结果集映射

结果集映射用于将数据库查询结果映射到Java对象。MyBatis提供了多种映射方式,包括单列映射、多列映射、自动映射等。

  1. 关联查询

MyBatis支持多种关联查询方式,如一对一、一对多、多对多。通过配置关联关系,可以方便地实现复杂的查询。

  1. 动态SQL

MyBatis的动态SQL功能允许根据条件动态生成SQL语句。通过OGNL表达式、分支语句、批量操作等,可以灵活地构建SQL语句。

  1. 缓存机制

MyBatis的缓存机制包括一级缓存和二级缓存。一级缓存是会话级别的缓存,二级缓存是全局缓存。

  1. 自定义缓存

MyBatis允许自定义缓存,通过实现Cache接口来定义自己的缓存实现。

  1. 代理模式

MyBatis使用代理模式实现Mapper接口,通过动态代理技术,可以在不修改源代码的情况下扩展Mapper接口的功能。

  1. MapperProxy

MapperProxy是MyBatis的内部类,它负责实现Mapper接口,并处理SQL语句的执行。

  1. 插件拦截

MyBatis允许通过插件拦截执行流程,如查询、更新、插入、删除等。通过插件,可以实现对SQL执行过程的控制和扩展。

  1. 动态代理执行流程

MyBatis使用JDK动态代理或Cglib动态代理技术实现Mapper接口。

  1. SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的会话,它负责管理数据库连接、事务和执行SQL语句。

  1. 执行器类型

MyBatis提供了多种执行器类型,如SimpleExecutor、ReuseExecutor、BatchExecutor等,它们适用于不同的场景。

  1. 延迟加载

MyBatis支持延迟加载,可以在查询结果集时,只加载需要的数据,从而提高查询效率。

  1. 扩展机制

MyBatis支持扩展机制,通过实现相应接口可以扩展MyBatis的功能。

  1. 类型处理器

MyBatis支持类型处理器,用于将数据库类型转换为Java类型。

  1. 拦截器链

MyBatis支持拦截器链,可以拦截执行流程,如查询、更新、插入、删除等。

  1. 方言支持

MyBatis支持多种数据库方言,如MySQL、Oracle等,可以方便地适应不同的数据库。

总结

并发编程和MyBatis是Java开发中重要的知识点。通过深入理解并发编程的原理和MyBatis的工作机制,可以构建高性能、可扩展的Java应用。在实际开发中,应根据具体需求选择合适的并发编程模型和MyBatis功能,以达到最佳性能。

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