并发编程与MyBatis核心解析

📕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

线程基础

线程的生命周期是一个复杂的状态转换过程。在Java中，线程状态可以通过Thread类及其内部枚举来管理。以下是线程生命周期中每个状态的详细实现细节：

• 新建（New）：当使用Thread类或Runnable接口创建一个线程对象后，该线程进入新建状态，此时线程尚未启动。
• 就绪（Runnable）：线程对象创建后，通过调用start()方法启动线程，此时线程进入就绪状态，等待CPU时间片。
• 运行（Running）：当CPU时间片分配给就绪线程时，线程进入运行状态。线程的执行状态由JVM的线程调度器决定。
• 阻塞（Blocked）：线程因为某些原因无法执行时，如等待锁或其他线程提供的资源，进入阻塞状态。
• 等待（Waiting）：线程在等待某个事件或条件满足时，进入等待状态，此时线程不占用CPU资源。
• 终止（Terminated）：线程执行完毕或被终止时，进入终止状态。

线程优先级在Java中通过Thread类的getPriority()和setPriority()方法进行配置。线程优先级是一个整数，数值越高优先级越高，但优先级高的线程并不一定能获得更多的CPU时间片。

守护线程在Java中通过setDaemon(true)方法设置，表示该线程为守护线程。守护线程的作用是辅助其他线程的运行，当所有非守护线程结束时，守护线程也会自动结束。

线程池是一种高效的线程管理机制，它通过预先创建一组线程，并根据任务的需求动态地分配和复用线程。线程池的核心参数配置包括：

• 核心线程数：线程池在运行时保持的最小线程数。
• 最大线程数：线程池能够允许的最大线程数。
• 线程存活时间：线程池中空闲线程的超时时间，超过这个时间空闲线程会被回收。
• 队列容量：工作队列的最大容量，超过此容量将执行拒绝策略。

核心参数配置

线程池的核心参数配置对于线程池的性能至关重要。例如，核心线程数过少可能导致系统无法充分利用多核处理器，而核心线程数过多则可能导致系统资源紧张。

拒绝策略是指当线程池达到最大容量时，如何处理新提交的任务。常见的拒绝策略包括：

• AbortPolicy：抛出RejectedExecutionException异常。
• CallerRunsPolicy：由调用者线程处理该任务。
• DiscardPolicy：丢弃任务。
• DiscardOldestPolicy：丢弃最旧的未处理任务。

工作队列的类型也会影响线程池的性能。常见的队列类型有：

• LinkedBlockingQueue：基于链表的阻塞队列，适用于生产者消费者模式。
• ArrayBlockingQueue：基于数组的阻塞队列，适用于固定大小的队列。

同步机制

同步机制是确保多线程正确访问共享资源的关键。以下是几种常见的同步机制及其实现细节：

• 悲观锁/乐观锁：悲观锁通过synchronized关键字或ReentrantLock等锁来实现，确保在同一时刻只有一个线程可以访问共享资源。乐观锁则通过版本号或时间戳来避免冲突，适用于冲突概率较低的场合。
• 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。读写锁的实现可以是ReentrantReadWriteLock。
• 条件变量：条件变量允许线程在某些条件下等待，直到其他线程通知它们。Object类的wait()、notify()和notifyAll()方法是实现条件变量的基础。

并发集合

并发集合是为了解决多线程环境下集合操作的线程安全问题而设计的。以下是几种常用的并发集合及其实现细节：

• ConcurrentHashMap：基于分段锁的线程安全HashMap实现，将数据分为多个段，每个段由一个锁来管理。
• CopyOnWrite容器：在修改操作时复制整个容器，适用于读多写少的场景。
• BlockingQueue：支持线程安全的队列操作，如ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue。

并发工具类

并发工具类提供了一系列用于多线程编程的工具。以下是几种常用的并发工具类及其实现细节：

• Phaser：用于协调多个线程的同步操作。Phaser维护一个参与线程的计数器，线程通过register()方法加入Phaser，并在完成工作后调用arrive()方法。
• Exchanger：允许两个线程交换数据。线程通过exchange()方法交换数据，该方法会阻塞直到另一个线程准备好交换数据。
• FutureTask：代表异步计算的结果。FutureTask实现了Future和Runnable接口，可以通过Future接口查询计算结果。

非阻塞算法

非阻塞算法通过无锁操作来提高性能。以下是两种常用的非阻塞算法及其实现细节：

• CAS原理：Compare-And-Swap，用于原子操作。CAS操作需要三个操作数：内存位置、预期值和新值。如果内存位置的值与预期值相同，则将其更新为新值。
• Atomic类：提供原子操作的类，如AtomicInteger、AtomicLong等。这些类通过内部机制保证了操作的原子性。

并发框架

以下是一些常用的并发框架及其实现细节：

• Netty线程模型：Netty使用主从多线程模型，主线程负责接收客户端连接，从线程负责处理实际的读写操作。
• Akka Actor模型：基于Actor模型的并发框架，每个Actor独立运行，互不干扰。Actor之间通过消息传递进行通信。
• Disruptor环形缓冲区：高性能的并发队列，用于消息传递。Disruptor使用环形缓冲区和序列化技术，实现了高效的并发处理。

二、MyBatis知识体系

SQL映射

MyBatis通过映射文件或注解来定义SQL语句与Java对象的映射关系。以下是SQL映射的实现细节：

• 注解映射：使用@Select、@Insert、@Update、@Delete等注解来定义SQL语句。这些注解可以指定SQL语句的完整内容或SQL片段。
• 结果集映射：定义SQL查询结果与Java对象的映射关系。结果集映射包括映射字段名到Java对象属性、类型转换、映射集合等。
• 关联查询：处理多表关联查询，如一对一、一对多、多对多。关联查询可以通过嵌套结果映射或联合查询来实现。

动态SQL

MyBatis支持动态SQL，可以根据条件动态生成SQL语句。以下是动态SQL的实现细节：

• OGNL表达式：用于动态生成SQL条件。OGNL表达式可以访问Java对象的属性、方法等。
• 分支语句：根据条件执行不同的SQL语句。分支语句可以使用<if>、<choose>、<when>、<otherwise>等标签来实现。
• 批量操作：支持批量插入、更新、删除操作。批量操作可以通过<foreach>标签来实现。

缓存机制

MyBatis提供了一级缓存和二级缓存机制。以下是缓存机制的实现细节：

• 一级缓存：SqlSession级别的缓存，用于提高相同查询的效率。一级缓存是MyBatis的默认缓存实现。
• 二级缓存：全局缓存，适用于跨SqlSession的缓存。二级缓存可以通过插件机制实现，支持多种缓存实现，如Redis、Ehcache等。
• 自定义缓存：允许自定义缓存实现，如Redis、Ehcache等。

代理模式

MyBatis使用代理模式来实现动态代理。以下是代理模式的实现细节：

• MapperProxy：MyBatis使用MapperProxy类来创建Mapper接口的代理实例。MapperProxy实现了Mapper接口，并在执行方法时拦截调用，执行相应的SQL语句。
• 插件拦截：MyBatis允许拦截SQL执行过程，如拦截查询、更新等操作。插件通过实现Interceptor接口来实现。
• 动态代理执行流程：MyBatis通过动态代理技术，拦截Mapper接口的调用，并执行相应的SQL语句。

SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的核心对象，以下是SqlSession的生命周期：

• 创建SqlSession：通过SqlSessionFactory创建SqlSession。SqlSessionFactory可以通过SqlSessionFactoryBuilder或SqlSessionFactoryBuilder来创建。
• 执行数据库操作：使用SqlSession执行SQL语句。SqlSession提供了<select>、<insert>、<update>、<delete>等标签来执行SQL语句。
• 关闭SqlSession：释放资源，关闭数据库连接。关闭SqlSession可以释放数据库连接和其他资源。

执行器类型

MyBatis提供了多种执行器类型，如SimpleExecutor、BatchExecutor、ReuseExecutor等。以下是执行器类型的实现细节：

• SimpleExecutor：简单执行器，适用于单条SQL语句。SimpleExecutor在执行SQL语句时，每次都创建新的Statement对象。
• BatchExecutor：批量执行器，适用于批量操作。BatchExecutor在执行SQL语句时，将多个SQL语句合并成一个批次执行。
• ReuseExecutor：重用预处理语句的执行器，提高性能。ReuseExecutor在执行SQL语句时，重用预处理语句，减少数据库的预处理时间。

延迟加载

MyBatis支持延迟加载，即按需加载关联对象。以下是延迟加载的实现细节：

• 扩展机制：MyBatis允许自定义延迟加载的实现。自定义延迟加载可以通过实现LazyLoader接口来实现。
• 类型处理器：用于处理Java类型与数据库类型的转换。类型处理器通过实现TypeHandler接口来实现。
• 拦截器链：拦截器链用于拦截SQL执行过程，如拦截查询、更新等操作。拦截器链可以通过实现Interceptor接口来实现。

方言支持

MyBatis支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle、SQL Server等。以下是方言支持的实现细节：

• MySQL方言：MyBatis提供了MySQL方言，用于处理MySQL数据库的特殊语法和功能。
• Oracle方言：MyBatis提供了Oracle方言，用于处理Oracle数据库的特殊语法和功能。
• SQL Server方言：MyBatis提供了SQL Server方言，用于处理SQL Server数据库的特殊语法和功能。

通过以上对并发编程和MyBatis知识体系的详细描述，我们可以更好地理解并发编程和MyBatis的核心概念，并将其应用于实际项目中。在实际开发过程中，我们需要根据具体需求选择合适的并发编程技术和MyBatis特性，以提高程序的性能和可维护性。

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