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。

Java程序员廖志伟

🌾阅读前,快速浏览目录和章节概览可帮助了解文章结构、内容和作者的重点。了解自己希望从中获得什么样的知识或经验是非常重要的。建议在阅读时做笔记、思考问题、自我提问,以加深理解和吸收知识。阅读结束后,反思和总结所学内容,并尝试应用到现实中,有助于深化理解和应用知识。与朋友或同事分享所读内容,讨论细节并获得反馈,也有助于加深对知识的理解和吸收。💡在这个美好的时刻,笔者不再啰嗦废话,现在毫不拖延地进入文章所要讨论的主题。接下来,我将为大家呈现正文内容。

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一、并发编程知识体系

  1. 线程基础

并发编程的核心是线程,它是程序中独立执行的最小单位。线程的基础知识包括:

(1)线程生命周期:线程从创建、就绪、运行、阻塞、终止等状态转换的过程。在创建阶段,线程资源被分配,但尚未准备好执行;就绪状态表示线程已准备好执行,等待被调度;运行状态表示线程正在执行;阻塞状态表示线程由于某些原因(如等待I/O操作)而无法执行;终止状态表示线程执行完毕,资源被释放。

(2)线程优先级:线程优先级决定了线程在多线程环境下的调度顺序。操作系统根据线程优先级来决定哪个线程应该执行。线程优先级通常分为多个等级,如最高、高、中、低、最低等。线程优先级通常在创建线程时设置,但操作系统可能会根据线程状态进行调整。

(3)守护线程:守护线程是服务于其他线程的线程,当其他线程结束时,守护线程也会随之结束。在Java中,可以通过调用Thread.setDaemon(true)方法将线程设置为守护线程。守护线程主要用于后台任务,如垃圾回收器。

(4)线程池:线程池是管理一组线程的容器,它可以提高程序执行效率,减少线程创建和销毁的开销。线程池中的线程可以复用,从而避免了频繁创建和销毁线程的开销。线程池通常具有核心线程数、最大线程数、存活时间、队列类型和拒绝策略等参数。

  1. 核心参数配置

线程池的核心参数配置包括:

(1)核心线程数:线程池中最小的工作线程数。当任务提交到线程池时,首先会尝试使用核心线程来执行任务。

(2)最大线程数:线程池中最大工作线程数。当任务数量超过核心线程数时,线程池会创建更多的工作线程来处理任务,但不会超过最大线程数。

(3)存活时间:空闲线程存活的最大时间。当线程池中的线程空闲时间超过存活时间时,线程池会回收该线程。

(4)队列类型:工作队列存储等待执行的任务。常见的队列类型有:LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue、SynchronousQueue等。

(5)拒绝策略:当任务无法被线程池处理时,采取的拒绝策略。常见的拒绝策略有:CallerRunsPolicy、AbortPolicy、DiscardPolicy、DiscardOldestPolicy等。

  1. 同步机制

同步机制是保证线程安全的重要手段,主要包括:

(1)悲观锁/乐观锁:悲观锁假设并发访问会导致数据不一致,需要加锁;乐观锁假设并发访问不会导致数据不一致,采用版本号或时间戳等方式进行检测。悲观锁通常使用synchronized关键字或Lock接口实现,乐观锁通常使用CAS操作实现。

(2)读写锁: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。读写锁可以提高并发性能,因为它允许多个线程同时读取数据,而写入操作是互斥的。读写锁通常使用ReentrantReadWriteLock实现。

(3)条件变量:条件变量允许线程在满足特定条件时等待,直到条件成立时继续执行。条件变量通常与锁结合使用,如ReentrantLock中的Condition接口。

  1. 并发集合

并发集合是线程安全的集合类,主要包括:

(1)ConcurrentHashMap:线程安全的HashMap实现。ConcurrentHashMap采用分段锁技术,将数据分为多个段,每个段由一个锁保护,从而允许多个线程并发访问。

(2)CopyOnWrite容器:在写操作时复制整个容器,读操作时返回副本。CopyOnWrite容器适用于读多写少的场景,如List、Set等。

(3)BlockingQueue:线程安全的队列,支持阻塞操作。BlockingQueue通常用于线程间的通信,如生产者-消费者模式。

  1. 并发工具类

并发工具类包括:

(1)Phaser:用于协调多个线程的执行顺序。Phaser可以看作是一个计数器,线程在执行前需要调用arrive()方法,当所有线程都到达时,Phaser会释放执行信号。

(2)Exchanger:用于在线程间交换数据。Exchanger允许两个线程在某个点交换数据,然后继续执行。

(3)FutureTask:用于异步执行任务。FutureTask代表异步计算的结果,允许调用者获取计算结果或取消任务。

  1. 非阻塞算法

非阻塞算法包括:

(1)CAS原理:比较并交换操作,用于实现无锁编程。CAS操作包含三个操作数:内存位置、预期值和新值。如果内存位置的值与预期值相等,则将内存位置的值更新为新值。

(2)Atomic类:提供原子操作的类,如AtomicInteger、AtomicLong等。Atomic类通过使用CAS操作实现原子性。

(3)无锁队列:基于CAS原理实现的线程安全队列。无锁队列允许多个线程并发访问,而无需使用锁。

  1. 并发框架

并发框架包括:

(1)Netty线程模型:Netty采用主从多线程模型,提高并发性能。Netty的主线程负责接收和处理客户端连接,从线程负责处理I/O操作。

(2)Akka Actor模型:基于Actor模型的并发框架,实现无锁编程。Actor模型将并发编程抽象为消息传递,每个Actor独立处理消息,从而实现无锁并发。

(3)Disruptor环形缓冲区:基于环形缓冲区的并发框架,提高并发性能。Disruptor使用环形缓冲区存储数据,通过CAS操作实现无锁并发。

二、MyBatis知识体系

  1. 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,主要包括:

(1)注解映射:使用@Select、@Insert、@Update、@Delete等注解定义SQL语句。注解映射简化了SQL语句的编写,提高开发效率。

(2)结果集映射:将数据库结果集映射到Java对象。MyBatis使用映射文件或注解定义字段与数据库列的映射关系。

(3)关联查询:通过@One、@Many等注解实现多表关联查询。MyBatis支持多种关联关系,如一对一、一对多、多对多等。

  1. 动态SQL

动态SQL允许根据条件动态生成SQL语句,主要包括:

(1)OGNL表达式:使用OGNL表达式动态构建SQL语句。OGNL表达式支持丰富的操作,如条件判断、循环等。

(2)分支语句:根据条件执行不同的SQL语句。MyBatis支持if、choose、when、otherwise等分支语句。

(3)批量操作:支持批量插入、更新、删除等操作。MyBatis支持批量操作,提高数据库操作效率。

  1. 缓存机制

MyBatis提供一级缓存和二级缓存机制,主要包括:

(1)一级缓存:会话级别的缓存,用于缓存查询结果。一级缓存可以提高查询性能,但不同会话之间数据不共享。

(2)二级缓存:全局级别的缓存,用于缓存数据库表数据。二级缓存可以提高整个应用的数据查询性能,但需要配置缓存实现类。

(3)自定义缓存:自定义缓存实现,如Redis、Memcached等。自定义缓存可以提供更丰富的功能,如分布式缓存、持久化等。

  1. 代理模式

MyBatis使用代理模式实现Mapper接口,主要包括:

(1)MapperProxy:代理Mapper接口,执行数据库操作。MapperProxy通过动态代理技术生成代理对象,代理对象负责执行数据库操作。

(2)插件拦截:通过插件拦截数据库操作,实现自定义功能。MyBatis支持自定义插件,如分页插件、日志插件等。

  1. 执行流程

MyBatis执行流程包括:

(1)SqlSession生命周期:SqlSession负责管理数据库连接、事务等。SqlSession在创建时建立数据库连接,在关闭时释放连接。

(2)执行器类型:MyBatis提供多种执行器类型,如SimpleExecutor、BatchExecutor等。执行器类型决定了数据库操作的执行方式。

(3)延迟加载:在需要时才加载关联数据,提高性能。MyBatis支持延迟加载,减少数据库访问次数。

  1. 扩展机制

MyBatis提供多种扩展机制,主要包括:

(1)类型处理器:自定义类型处理器,实现类型转换。类型处理器可以处理自定义类型,如枚举、自定义对象等。

(2)拦截器链:自定义拦截器,拦截数据库操作。拦截器可以实现对数据库操作的监控、统计等功能。

(3)方言支持:支持多种数据库方言,如MySQL、Oracle等。方言支持可以方便地切换数据库。

通过以上知识点的串联,我们可以了解到并发编程和MyBatis在各自领域的应用和优势。在实际开发中,我们可以根据需求选择合适的并发编程技术和MyBatis功能,提高程序性能和可维护性。以下是一些实际应用场景:

  1. 高并发场景:使用线程池、读写锁、并发集合等技术,提高程序并发性能。

  2. 数据库操作:使用MyBatis进行数据库操作,提高开发效率。

  3. 缓存机制:使用一级缓存、二级缓存和自定义缓存,提高数据查询性能。

  4. 扩展功能:使用插件、拦截器、方言支持等技术,实现自定义功能。

总之,掌握并发编程和MyBatis知识,对于开发高性能、可维护的软件系统具有重要意义。在实际应用中,我们需要根据项目需求,灵活运用相关技术,以达到最佳效果。

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