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，线程是程序执行流的最小单元，它是CPU进行运算调度的基本单位。线程的独立性使得它们可以并行执行，从而提高程序的运行效率。线程的并行性得益于多核处理器的出现，使得多个线程可以在多个处理器上同时执行，实现真正的并行计算。

线程生命周期

线程从创建到销毁经历了以下几个阶段，每个阶段都有其特定的状态和职责：

1. 新建（New）：线程对象被创建，此时线程处于不可运行状态。在这个阶段，线程的资源被分配，但尚未启动。

2. 就绪（Runnable）：线程具备了运行条件，等待CPU调度。线程就绪状态通常出现在以下情况：线程创建后、线程调用sleep()方法后、线程等待锁等。

3. 运行（Running）：线程正在执行，占用CPU资源。运行状态是线程最活跃的阶段，CPU根据线程的优先级和调度算法来决定哪个线程运行。

4. 阻塞（Blocked）：线程因某些原因无法执行，如等待资源、等待锁等。线程在阻塞状态下，不会占用CPU资源，直到阻塞条件解除。

5. 终止（Terminated）：线程执行完毕或被强制终止。线程终止后，其资源会被释放，包括堆栈、线程句柄等。

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中，线程优先级分为以下几种：

1. 最低优先级（MIN_PRIORITY）：1，表示线程优先级最低。

2. 普通优先级（NORM_PRIORITY）：5，表示线程优先级默认值。

3. 高优先级（MAX_PRIORITY）：10，表示线程优先级最高。

守护线程

守护线程是一种特殊的线程，它不会阻塞程序的结束。当所有非守护线程执行完毕后，程序将退出。在Java中，可以通过调用setDaemon(true)方法将一个线程设置为守护线程。

线程池

线程池是一种管理线程的方式，它可以减少线程创建和销毁的开销，提高程序性能。线程池的核心参数配置包括：

1. 核心线程数：线程池维护的最少线程数，即使没有任务提交，线程池也会保持这些线程。

2. 最大线程数：线程池能够容纳的最大线程数，当任务数量超过最大线程数时，新任务会等待线程池中空闲的线程。

3. 队列类型：工作队列的类型，如LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue等，用于存储等待执行的任务。

4. 拒绝策略：当任务数量超过最大线程数时，如何处理新任务，如AbortPolicy、CallerRunsPolicy、DiscardPolicy、DiscardOldestPolicy等。

同步机制

同步机制是确保多线程环境下数据一致性和线程安全的重要手段。以下是一些常见的同步机制：

1. 悲观锁：假设数据存在竞争，对数据进行加锁操作，如synchronized关键字、ReentrantLock等。

2. 乐观锁：假设数据不存在竞争，通过版本号或时间戳进行判断，如AtomicInteger、AtomicLong等。

3. 读写锁：允许多个线程同时读取数据，但只允许一个线程写入数据，如ReentrantReadWriteLock等。

4. 条件变量：线程在等待某个条件成立时，可以挂起等待，条件成立后继续执行，如CountDownLatch、CyclicBarrier等。

并发集合

并发集合是专门为并发环境设计的集合类，以下是一些常用的并发集合：

1. ConcurrentHashMap：线程安全的HashMap，支持高并发操作，通过分段锁实现。

2. CopyOnWriteArrayList：线程安全的List，通过复制原有数据来实现并发操作，适用于读多写少的场景。

3. CopyOnWriteArraySet：线程安全的Set，通过复制原有数据来实现并发操作，适用于读多写少的场景。

并发工具类

以下是一些常用的并发工具类：

1. Phaser：用于协调多个线程的执行，如分阶段任务执行。

2. Exchanger：用于在线程之间交换数据，如生产者-消费者模型。

3. FutureTask：用于异步计算结果，如线程池执行异步任务。

4. 非阻塞算法：如CAS（Compare-And-Swap）算法，用于实现无锁操作，如Atomic类。

CAS原理

CAS（Compare-And-Swap）是一种无锁算法，它通过比较内存中的值与预期值，如果相等，则更新内存中的值。其原理如下：

1. 比较内存中的值与预期值。

2. 如果相等，则更新内存中的值。

3. 如果不相等，则重新尝试。

Atomic类

Atomic类提供了一系列原子操作，如AtomicInteger、AtomicLong等。它们可以保证操作过程中的原子性，如AtomicInteger的incrementAndGet()方法。

无锁队列

无锁队列是一种基于CAS算法实现的线程安全队列，它可以提高程序性能。无锁队列通过比较和交换操作，确保多个线程可以安全地添加和移除元素。

并发框架

以下是一些常用的并发框架：

1. Netty：一个基于NIO的异步事件驱动的网络应用框架，适用于高性能、高并发的网络编程。

2. Akka：一个基于Actor模型的并发框架，适用于构建高并发、分布式系统。

3. Disruptor：一个高性能的并发框架，使用环形缓冲区来提高性能，适用于处理高并发事件。

二、MyBatis知识体系

SQL映射

MyBatis通过XML或注解的方式，将Java对象与数据库表进行映射。SQL映射包括以下几种：

1. 注解映射：使用@Select、@Insert、@Update、@Delete等注解进行映射，简化了SQL映射的编写。

2. 结果集映射：通过resultMap标签定义字段与数据库列的映射关系，支持复杂的映射关系。

3. 关联查询：通过一对一、一对多、多对多等方式进行关联查询，实现复杂的业务需求。

动态SQL

MyBatis支持动态SQL，可以动态地构建SQL语句。动态SQL包括以下几种：

1. OGNL表达式：用于动态获取对象属性值，支持复杂的表达式。

2. 分支语句：如 、 等，用于动态判断条件，实现动态SQL构建。

3. 批量操作：如 ，用于动态构建批量操作，如批量插入、批量更新等。

缓存机制

MyBatis提供了缓存机制，包括以下几种：

1. 一级缓存：基于SqlSession的缓存，用于缓存查询结果，减少数据库访问。

2. 二级缓存：基于namespace的缓存，可以跨SqlSession共享，适用于大型应用。

3. 自定义缓存：通过实现Cache接口自定义缓存，满足特定业务需求。

代理模式

MyBatis使用代理模式实现Mapper接口的动态代理。MapperProxy类负责生成代理对象，并拦截方法调用，将方法调用转换为对应的SQL执行。

插件拦截

MyBatis支持插件拦截，可以自定义拦截器对执行流程进行拦截，如查询拦截器、更新拦截器等。

动态代理执行流程

MyBatis使用Cglib或JDK动态代理技术生成Mapper接口的代理对象。执行流程如下：

1. 调用Mapper接口方法。

2. 代理对象拦截方法调用。

3. 根据方法类型执行相应操作，如执行SQL、处理结果等。

4. 返回执行结果。

SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的核心对象，负责执行数据库操作。其生命周期包括以下几种：

1. 创建SqlSession：通过SqlSessionFactory创建SqlSession。

2. 使用SqlSession：执行数据库操作，如查询、更新等。

3. 关闭SqlSession：释放资源，关闭数据库连接。

执行器类型

MyBatis提供了以下几种执行器类型：

1. SimpleExecutor：简单的执行器，适用于单条SQL执行。

2. ReuseExecutor：重用预处理语句的执行器，适用于批量操作。

3. BatchExecutor：批量执行的执行器，适用于批量操作。

延迟加载

MyBatis支持延迟加载，可以在查询时延迟加载关联数据，提高查询效率。

扩展机制

MyBatis提供了以下扩展机制：

1. 类型处理器：用于处理Java类型与数据库类型的转换。

2. 拦截器链：用于拦截执行流程，如查询拦截器、更新拦截器等。

3. 方言支持：支持不同数据库的方言，如MySQL、Oracle等。

总结

本文详细介绍了并发编程和MyBatis的知识体系。通过学习这些知识点，可以更好地理解和应用并发编程和MyBatis技术，提高程序性能和可维护性。在实际开发中，我们需要根据具体需求选择合适的并发编程技术和MyBatis配置，以达到最佳效果。

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