并发编程与MyBatis精解

📕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

在深入探讨并发编程之前，我们需要构建一个坚实的知识体系，这个体系将涵盖从线程的基础概念到高级并发框架的各个方面。

线程基础

线程是并发编程的核心，它是程序执行的最小单位。以下是线程的一些基础概念：

• 线程生命周期：线程从创建到销毁会经历多个状态，包括新建（New）、就绪（Runnable）、运行（Running）、阻塞（Blocked）、等待（Waiting）、超时等待（Timed Waiting）和终止（Terminated）。线程的生命周期管理依赖于操作系统的调度策略和线程的同步机制。在Java中，线程状态可以通过Thread类的getState()方法获取，而线程的创建可以通过Thread类或Runnable接口实现。

• 线程优先级：线程优先级决定了线程在可运行状态下的调度顺序，Java中通过Thread类的getPriority()和setPriority()方法进行设置。线程优先级分为1到10的整数，其中1为最低优先级，10为最高优先级。但需要注意的是，线程优先级不能保证线程一定会被优先调度，它主要影响线程调度的顺序。

• 守护线程：守护线程是服务线程，它不会阻止程序终止。Java虚拟机保证在主线程结束时，所有守护线程也将终止。在Java中，可以通过调用Thread.setDaemon(true)将线程设置为守护线程。

• 线程池：线程池是管理一组线程的池，它可以减少线程创建和销毁的开销，提高程序性能。线程池的核心参数包括核心线程数、最大线程数、存活时间、工作队列和拒绝策略。在Java中，可以使用Executors工厂类来创建不同类型的线程池。

核心参数配置与拒绝策略

线程池的核心参数配置对于线程池的性能至关重要。以下是一些关键参数：

• 核心线程数：线程池维护的最少线程数。当线程池中的线程数小于核心线程数时，会创建新的线程来处理任务。

• 最大线程数：线程池能够维护的最大线程数。当任务数量超过最大线程数时，线程池会根据拒绝策略处理新任务。

• 存活时间：线程空闲时间超过此值，则被终止。线程池会定期检查空闲线程，如果线程空闲时间超过存活时间，则将其终止。

• 工作队列：保存等待执行的任务队列。工作队列的类型决定了任务提交时的策略，如ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue等。

• 拒绝策略：当线程池中的线程数达到最大值，并且工作队列已满时，线程池会根据拒绝策略拒绝任务。拒绝策略包括AbortPolicy、CallerRunsPolicy、DiscardPolicy和DiscardOldestPolicy。

同步机制

同步机制是确保多个线程安全访问共享资源的关键。以下是几种常见的同步机制：

• 悲观锁/乐观锁：悲观锁假设并发冲突很常见，因此在访问共享资源时总是先加锁。乐观锁则假设并发冲突不常见，只在更新数据时检查是否有冲突。在Java中，可以使用synchronized关键字或ReentrantLock实现悲观锁，而乐观锁可以使用java.util.concurrent.atomic包中的原子类。

• 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。在Java中，可以使用ReentrantReadWriteLock实现读写锁。

• 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继续执行。在Java中，可以使用Object类的wait()、notify()和notifyAll()方法实现条件变量。

并发集合

并发集合是专门为并发环境设计的集合类，它们提供了线程安全的操作。以下是一些常见的并发集合：

• ConcurrentHashMap：线程安全的HashMap实现，它使用分段锁（Segment Locking）来提高并发性能。

• 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。在Java中，可以使用java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList和java.util.concurrent.CopyOnWriteArraySet。

• BlockingQueue：线程安全的队列实现，支持生产者-消费者模型。在Java中，可以使用java.util.concurrent包中的ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、PriorityBlockingQueue等。

并发工具类

Java提供了许多并发工具类，以简化并发编程。以下是一些重要的并发工具类：

• Phaser：一个灵活的同步工具，用于协调多个线程的执行。Phaser允许线程在执行过程中注册到达某个点，并等待其他线程到达相同的点。

• Exchanger：允许两个线程交换数据。在Java中，可以使用java.util.concurrent.Exchanger。

• FutureTask：一个可以异步执行的计算任务。在Java中，可以使用java.util.concurrent.FutureTask。

非阻塞算法

非阻塞算法在并发编程中非常重要，以下是一些关键的非阻塞算法：

• CAS原理：Compare-And-Swap，比较并交换，是一种无锁算法。在Java中，可以使用java.util.concurrent.atomic包中的原子类实现CAS操作。

• Atomic类：提供原子操作的类，如AtomicInteger、AtomicLong等。这些类在内部使用CAS操作来实现原子性。

• 无锁队列：使用CAS操作实现的线程安全队列。在Java中，可以使用java.util.concurrent.atomic.AtomicReferenceArray实现无锁队列。

并发框架

一些并发框架提供了高级的并发编程抽象，以下是一些流行的并发框架：

• Netty线程模型：Netty使用主从多线程模型，一个Boss线程负责接收连接，多个Worker线程负责处理业务逻辑。这种模型可以有效地处理大量并发连接。

• Akka Actor模型：Akka是一个基于Actor模型的并发框架，它允许无锁的并发编程。Actor模型将并发编程中的对象封装在Actor中，并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，使用环形缓冲区和CAS操作实现。它适用于高并发场景，如消息队列、事件流处理等。

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的核心是SQL映射，它将Java对象映射到SQL语句。以下是SQL映射的关键概念：

• 注解映射：使用注解来映射SQL语句和Java对象。在MyBatis中，可以使用@Select、@Insert、@Update和@Delete等注解来定义SQL映射。

• 结果集映射：将SQL查询结果映射到Java对象。在MyBatis中，可以使用<resultMap>元素来定义结果集映射。

• 关联查询：处理多表关联查询，将多个表的数据映射到同一个Java对象。在MyBatis中，可以使用<resultMap>元素中的<association>和<collection>标签来处理关联查询。

动态SQL

动态SQL允许根据不同的条件生成不同的SQL语句。以下是动态SQL的关键特性：

• OGNL表达式：使用OGNL表达式来动态构建SQL语句。OGNL是一个强大的表达式语言，它可以访问对象属性、执行方法调用、进行逻辑运算等。

• 分支语句：根据条件动态选择不同的SQL片段。在MyBatis中，可以使用<choose>、<when>和<otherwise>标签来实现分支语句。

• 批量操作：支持批量插入、更新和删除操作。在MyBatis中，可以使用<foreach>标签来实现批量操作。

缓存机制

MyBatis提供了两种缓存机制：

• 一级缓存：本地缓存，作用域为SqlSession。一级缓存是MyBatis默认的缓存机制，它缓存了从数据库查询到的数据。

• 二级缓存：全局缓存，作用域为应用程序。二级缓存是可插拔的，可以通过实现Cache接口来创建自定义缓存。

自定义缓存与代理模式

MyBatis允许自定义缓存，并支持代理模式来拦截SQL执行。以下是相关概念：

• 自定义缓存：通过实现Cache接口来创建自定义缓存。自定义缓存可以提供更复杂的缓存策略，如缓存过期、缓存淘汰等。

• 代理模式：使用MapperProxy来拦截SQL执行。MapperProxy是MyBatis的代理实现，它可以在执行SQL之前和之后进行拦截，如执行日志记录、参数校验等。

执行流程与生命周期

MyBatis的执行流程包括以下几个步骤：

• 构建SqlSession：SqlSession是MyBatis的核心接口，用于执行数据库操作。SqlSession负责管理数据库连接、事务和MyBatis的配置。

• 执行器类型：MyBatis提供了不同的执行器类型，如简单执行器、批处理执行器和缓存执行器。不同的执行器类型适用于不同的场景。

• 延迟加载：对于关联对象，MyBatis支持延迟加载。延迟加载可以减少数据库的访问次数，提高性能。

• 扩展机制：MyBatis允许通过插件来扩展其功能。插件可以拦截MyBatis的执行过程，如拦截SQL执行、拦截结果集处理等。

类型处理器与拦截器链

MyBatis提供了类型处理器来处理Java类型和数据库类型之间的转换。以下是相关概念：

• 类型处理器：将Java类型转换为数据库类型，反之亦然。在MyBatis中，可以使用TypeHandler接口来实现类型处理器。

• 拦截器链：MyBatis允许通过拦截器链来拦截SQL执行。拦截器链可以用于执行日志记录、参数校验、性能监控等。

方言支持

MyBatis支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle等，这使得MyBatis能够适应不同的数据库环境。在MyBatis中，可以使用<databaseIdProvider>元素来指定数据库方言。

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。并发编程为MyBatis提供了执行数据库操作的基础，而MyBatis则利用并发编程的机制来提高数据库操作的效率。这种相互依赖的关系使得我们在设计和实现应用程序时，能够更好地利用并发编程和MyBatis的优势，从而构建高性能、可扩展的系统。

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