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）、《解密程序员的思维密码——沟通、演讲、思考的实践》作者、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。

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💡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

并发编程是现代计算机科学中的一个核心概念，它允许系统同时处理多个任务，从而提高效率。以下是对并发编程知识体系的详细描述，旨在以专业且通俗易懂的方式串联各个知识点。

线程基础

线程是并发编程的基本单位，是操作系统能够进行运算调度的最小单位。线程基础包括：

• 线程生命周期：线程从创建到销毁经历了新建（New）、就绪（Runnable）、运行（Running）、阻塞（Blocked）、等待（Waiting）和终止（Terminated）等状态。线程状态之间的转换由线程调度器根据线程优先级、同步机制、I/O操作等因素决定。
• 线程优先级：线程优先级决定了线程在多线程环境中的调度顺序。操作系统通常提供一系列优先级等级，线程可以根据其重要性或任务类型被赋予不同的优先级。
• 守护线程：守护线程是服务线程，它不会阻塞程序执行。当所有非守护线程结束时，程序也会随之结束。守护线程通常用于执行后台任务，如垃圾回收。
• 线程池：线程池是管理一组线程的集合，它可以提高系统资源利用率，减少线程创建和销毁的开销。线程池中的线程可以复用，从而减少系统开销。

核心参数配置

线程池的核心参数配置包括：

• 核心线程数：线程池维护的最少线程数。当任务到达时，如果当前运行的线程数小于核心线程数，则会创建新的线程来处理任务。
• 最大线程数：线程池能容纳的最大线程数。当任务数量超过最大线程数时，新任务将按照拒绝策略进行处理。
• 存活时间：线程没有任务执行时存活的最大时间。超过这个时间，线程将被终止。
• 工作队列：保存等待执行任务的队列。工作队列的类型和大小会影响线程池的性能。

拒绝策略

当线程池中任务数量超过最大线程数时，拒绝策略决定如何处理新任务：

• CallerRunsPolicy：调用者运行策略，由调用线程来处理新任务。这可能导致调用线程的响应时间变长。
• AbortPolicy：抛出异常，默认策略。这可能导致应用程序崩溃。
• DiscardPolicy：丢弃任务。这可能导致任务丢失。
• DiscardOldestPolicy：丢弃最旧的未处理任务。这可能导致任务执行顺序被打乱。

同步机制

同步机制确保多个线程访问共享资源时的正确性：

• 悲观锁：在操作共享资源之前先加锁，直到操作完成才释放锁。这可以防止多个线程同时修改共享资源，但可能导致线程阻塞。
• 乐观锁：假设没有线程会修改共享资源，只在更新数据时检查版本号或时间戳。如果发现数据已被修改，则重新读取数据并重新尝试。
• 读写锁：允许多个线程同时读取资源，但写入时需要独占锁。这可以提高并发性能，但需要正确管理锁的获取和释放。
• 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。这可以避免线程在等待时占用CPU资源。

并发集合

Java并发集合提供了线程安全的集合实现：

• ConcurrentHashMap：线程安全的HashMap，支持高并发。它使用分段锁技术，将数据分成多个段，每个段有自己的锁，从而提高并发性能。
• 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。这种策略可以减少锁的竞争，但写操作的性能较低。
• BlockingQueue：线程安全的队列，支持生产者-消费者模式。它提供了多种阻塞操作，如put、take、offer、poll等，可以简化线程间的通信。

并发工具类

• Phaser：用于控制多个线程的并发执行，类似于CyclicBarrier。它允许线程在某个点等待，直到所有线程都到达该点。
• Exchanger：允许两个线程交换数据。它通常用于线程间的数据交换，如生产者-消费者模式。
• FutureTask：代表异步计算的结果。它允许调用者等待异步计算完成，并获取结果。

非阻塞算法

非阻塞算法通过原子操作和条件变量实现，如：

• CAS原理：Compare-And-Swap，比较并交换，用于实现无锁编程。它允许线程在操作共享资源时，不需要使用锁，从而提高并发性能。
• Atomic类：提供原子操作的类，如AtomicInteger、AtomicLong等。这些类提供了各种原子操作，如加法、减法、比较和交换等。
• 无锁队列：基于CAS操作实现的线程安全队列。它允许线程在不需要锁的情况下，高效地添加和移除元素。

并发框架

• Netty线程模型：Netty使用主从多线程模型，提高并发性能。主线程负责接收和处理连接，从线程负责处理业务逻辑。
• Akka Actor模型：基于Actor模型的并发框架，每个Actor独立运行，通过消息传递进行通信。这种模型可以简化并发编程，并提高系统的可扩展性。
• Disruptor环形缓冲区：基于环形缓冲区的并发框架，提供高性能的消息传递机制。它使用无锁算法，并提供了多种消息处理策略。

二、MyBatis知识体系

MyBatis是一个强大的持久层框架，它对JDBC的操作数据库的过程进行了封装，让开发者只需要关注SQL映射文件，从而简化了数据库的开发过程。

SQL映射

MyBatis通过XML或注解的方式定义SQL映射：

• 注解映射：使用@Select、@Insert、@Update、@Delete等注解定义SQL语句。这种方式可以简化代码，但需要编写额外的配置文件。
• 结果集映射：定义SQL查询结果的字段与Java对象的属性映射关系。这可以通过XML或注解实现。
• 关联查询：通过@One、@Many注解实现一对一、一对多关联查询。这可以简化关联查询的编写，并提高代码的可读性。

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：使用OGNL表达式动态构建SQL条件。OGNL是一种表达式语言，可以用于表达复杂的条件。
• 分支语句：使用 、 等标签实现条件分支。这可以简化SQL语句的编写，并提高代码的可读性。
• 批量操作：使用 标签实现批量插入、更新等操作。这可以简化批量操作的编写，并提高性能。

缓存机制

MyBatis提供了一级缓存和二级缓存机制：

• 一级缓存：SqlSession级别的缓存，用于缓存最近执行查询的结果。当SqlSession关闭时，缓存也会被清空。
• 二级缓存：Mapper级别的缓存，用于缓存全局查询结果。当Mapper被关闭时，缓存也会被清空。
• 自定义缓存：通过实现Cache接口自定义缓存策略。这可以满足特定的缓存需求，如缓存不同类型的对象。

代理模式

MyBatis使用代理模式实现动态代理：

• MapperProxy：MyBatis的Mapper接口的代理实现。它负责拦截对Mapper接口的调用，并执行相应的SQL语句。
• 插件拦截：通过拦截器机制实现SQL执行前后的拦截操作。这可以用于实现日志记录、性能监控等功能。

执行流程

MyBatis的执行流程包括：

• SqlSession生命周期：SqlSession是MyBatis工作的会话，它管理着数据库连接、事务等。SqlSession的创建、使用和关闭都由MyBatis管理。
• 执行器类型：MyBatis提供多种执行器类型，如SimpleExecutor、ReuseExecutor等。不同的执行器类型具有不同的性能特点。
• 延迟加载：MyBatis支持延迟加载，减少初始化时的资源消耗。延迟加载可以在需要时才加载对象，从而提高性能。

扩展机制

MyBatis提供了一系列扩展机制：

• 类型处理器：用于处理Java类型与数据库类型之间的转换。MyBatis提供了多种类型处理器，如字符串、日期、枚举等。
• 拦截器链：通过拦截器链实现SQL执行的拦截操作。拦截器可以用于实现日志记录、性能监控等功能。
• 方言支持：MyBatis支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle等。这可以简化数据库操作的编写，并提高代码的可移植性。

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关联和相互影响。并发编程为MyBatis提供了高效的执行环境，而MyBatis则利用并发编程技术实现了数据库操作的优化。在实际应用中，理解和掌握这些知识体系对于开发高性能、可扩展的软件系统至关重要。

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