并发编程与MyBatis精髓

📕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

并发编程是现代计算机科学中的一个核心概念，它涉及到如何让多个任务同时执行，以提高程序的性能和响应速度。以下是对并发编程知识体系的详细描述，旨在使专业内容通俗易懂。

线程基础

线程是并发编程的基本单位，它是轻量级进程，可以与操作系统中的其他线程共享内存空间。

• 线程生命周期：线程的生命周期由创建、就绪、运行、阻塞、等待、超时等待和终止等状态组成。在创建状态，线程被创建但尚未启动；就绪状态表示线程已经准备好执行，等待CPU调度；运行状态表示线程正在执行；阻塞状态表示线程因为某些原因（如等待资源）而无法继续执行；等待状态表示线程正在等待某个条件成立；超时等待状态表示线程在等待一个超时事件；终止状态表示线程已经执行完毕。

• 线程优先级：线程优先级是操作系统用来调度线程的一个指标，它决定了线程被CPU调度的优先级。在大多数操作系统中，线程优先级分为多个等级，高优先级的线程有更高的被调度概率，从而获得更多的CPU时间。

• 守护线程：守护线程是一种特殊的线程，它被设计为在后台运行，为其他线程提供服务。当所有非守护线程结束时，守护线程也会自动结束。

• 线程池：线程池是一种管理线程资源的方式，它预先创建一定数量的线程，并将这些线程放入池中。当有任务需要执行时，线程池会分配一个空闲的线程来执行任务，避免了频繁创建和销毁线程的开销。

核心参数配置、拒绝策略、工作队列类型

线程池的核心参数包括核心线程数、最大线程数、存活时间、队列容量等。拒绝策略用于处理当任务无法被线程池接受时的行为，如AbortPolicy、CallerRunsPolicy等。工作队列类型有LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue、SynchronousQueue等。

• 核心线程数：线程池中最小的线程数，即使没有任务，线程池也会保持这个数量的线程处于空闲状态。

• 最大线程数：线程池中最大的线程数，当任务数量超过核心线程数时，线程池会创建新的线程来处理任务。

• 存活时间：线程在空闲状态下存活的最长时间，超过这个时间，空闲的线程会被回收。

• 队列容量：工作队列的容量，用于存放等待执行的任务。

• 拒绝策略：当任务无法被线程池接受时，拒绝策略会决定如何处理这些任务。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）和DiscardOldestPolicy（丢弃最旧的任务）。

• 工作队列类型：工作队列的类型决定了任务如何被存储和检索。LinkedBlockingQueue是基于链表的阻塞队列，ArrayBlockingQueue是基于数组的阻塞队列，SynchronousQueue是一个不存储元素的阻塞队列。

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数据不一致问题。

• 悲观锁：悲观锁假设在执行过程中数据可能会被修改，因此在访问共享资源前先加锁，直到访问完成才释放锁。常用的悲观锁包括synchronized关键字和ReentrantLock。

• 乐观锁：乐观锁假设在执行过程中数据不会被修改，通过版本号或时间戳来检测数据是否被修改。常用的乐观锁包括AtomicInteger、AtomicLong等。

• 读写锁：读写锁允许多个线程同时读取数据，但只有一个线程可以写入数据。常用的读写锁包括ReentrantReadWriteLock。

• 条件变量：条件变量用于线程在等待某个条件成立时，释放锁并等待，当条件成立时，线程会重新获得锁并继续执行。常用的条件变量包括ReentrantLock中的Condition接口。

并发集合

并发集合是专门为并发环境设计的集合类，如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等。

• ConcurrentHashMap：ConcurrentHashMap是线程安全的HashMap，它使用分段锁技术提高并发性能。ConcurrentHashMap内部将数据分为多个段，每个段有自己的锁，从而允许多个线程同时访问不同的段。

• CopyOnWrite容器：CopyOnWrite容器在写操作时复制整个底层数组，适用于读多写少的场景。CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet是两种常见的CopyOnWrite容器。

BlockingQueue

BlockingQueue是线程安全的队列，支持生产者和消费者模型。

• 生产者-消费者模型：生产者-消费者模型是一种经典的并发模型，它由生产者和消费者组成。生产者负责生产数据，并将其放入队列中；消费者从队列中取出数据并消费。

并发工具类

• Phaser：Phaser是一种协调多个线程执行的并发工具，它类似于CyclicBarrier和CountDownLatch。Phaser允许线程在执行特定操作之前等待其他线程，并且可以动态地增加或减少参与线程的数量。

• Exchanger：Exchanger是用于两个线程交换数据的并发工具。当两个线程都准备好交换数据时，它们会通过Exchanger进行数据交换。

• FutureTask：FutureTask是用于异步执行任务的并发工具，它返回一个Future对象，该对象可以用来获取异步执行的结果。

非阻塞算法

非阻塞算法通过原子操作和条件变量实现线程间的协作，如CAS（Compare-And-Swap）算法。

• CAS原理：CAS算法是一种原子操作，它比较内存中的值与预期值是否相同，如果相同则更新内存中的值。

• Atomic类：Java提供了Atomic类，如AtomicInteger、AtomicLong等，它们提供了原子操作的方法，可以保证操作的原子性。

• 无锁队列：无锁队列是基于CAS算法实现的线程安全队列，它不需要使用锁，从而提高了并发性能。

并发框架

• Netty线程模型：Netty使用主从多线程模型，一个Boss线程负责接收客户端连接，多个Worker线程负责处理客户端业务。

• Akka Actor模型：Akka是基于Actor模型的并发框架，每个Actor是一个独立的执行单元，通过消息传递进行通信。

• Disruptor环形缓冲区：Disruptor是一个高性能的并发队列，它使用环形缓冲区来存储数据，适用于高并发场景。

二、MyBatis知识体系

MyBatis是一个优秀的持久层框架，它消除了几乎所有的JDBC代码和手动设置参数以及获取结果集的工作。

SQL映射

MyBatis通过XML或注解的方式将SQL语句与Java对象进行映射。

• 注解映射：MyBatis使用@Select、@Insert、@Update、@Delete等注解指定SQL语句。

• 结果集映射：MyBatis将SQL查询结果映射到Java对象或Map。

• 关联查询：MyBatis处理一对多、多对多等复杂关联关系。

动态SQL

MyBatis支持动态SQL，可以根据条件动态构建SQL语句。

• OGNL表达式：MyBatis使用OGNL表达式进行条件判断和赋值。

• 分支语句：MyBatis使用 、 、 、 等标签实现条件分支。

• 批量操作：MyBatis使用 标签实现批量插入、更新、删除等操作。

缓存机制

MyBatis提供一级缓存和二级缓存机制，用于提高查询性能。

• 一级缓存：SqlSession级别的缓存，同一个SqlSession中的查询结果会被缓存。

• 二级缓存：全局缓存，对整个应用程序的查询结果进行缓存。

• 自定义缓存：可以通过实现Cache接口自定义缓存。

代理模式

MyBatis使用代理模式实现动态代理，将接口的实现委托给MapperProxy。

• MapperProxy：MyBatis的动态代理实现，用于代理Mapper接口。

• 插件：通过实现Interceptor接口可以拦截MyBatis的执行流程。

执行流程

MyBatis的执行流程包括读取配置、构建SQL语句、执行SQL、处理结果集等步骤。

• SqlSession生命周期：SqlSession是MyBatis的核心对象，用于管理数据库会话。

• 执行器类型：MyBatis提供多种执行器类型，如SimpleExecutor、ReuseExecutor、BatchExecutor等。

• 延迟加载：在需要时才加载关联对象，提高性能。

• 扩展机制：MyBatis提供多种扩展机制，如类型处理器、拦截器链、方言支持等。

通过以上对并发编程和MyBatis知识体系的详细描述，我们可以看到这两个领域之间的紧密联系。并发编程是提高程序性能的关键，而MyBatis则通过优化数据库操作来提升应用程序的响应速度。在实际开发中，合理运用并发编程和MyBatis技术，可以使应用程序更加高效、稳定。

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