并发编程与MyBatis核心技术解析

📕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

1. 线程基础

线程是程序执行的最小单位，是操作系统能够进行运算调度的最小单位。在Java中，线程分为用户线程和守护线程。

（1）线程生命周期：线程从创建（Thread实例化）、就绪（线程准备就绪等待CPU调度）、运行（线程被CPU调度执行）、阻塞（线程因等待资源或等待某个事件而暂停执行）、等待（线程处于等待状态，直到其他线程通知其继续执行）、超时（线程在等待资源时，超过了预定的时间限制）、终止（线程执行完毕或被其他线程强制终止）等状态进行转换。线程状态的转换通常由操作系统调度器根据线程的执行情况和系统资源状况来决定。

（2）线程优先级：线程优先级决定了线程在多线程环境中的执行顺序。在Java中，线程优先级分为1-10共10个等级，优先级高的线程更可能获得CPU的调度。线程的优先级是由线程的优先级参数来设置的，它是一个整数，数值越大，优先级越高。然而，线程优先级并不是绝对的，系统调度器会根据实际情况进行动态调整。

（3）守护线程：守护线程是一种特殊的线程，它为其他线程提供服务，当所有非守护线程结束时，守护线程也会随之结束。在Java虚拟机中，守护线程的存在是为了提高程序的整体运行效率，因为它们可以释放系统资源，使得主线程可以更早地结束。

（4）线程池：线程池是管理一组线程的集合，它可以提高程序执行效率，减少创建线程的开销。线程池内部维护一个线程队列和一个工作队列。当任务提交到线程池时，线程池会根据配置的策略来选择合适的线程来执行任务。线程池的配置参数包括核心线程数、最大线程数、线程存活时间、工作队列类型、拒绝策略等。

2. 核心参数配置

（1）拒绝策略：当线程池中的线程数量达到最大值时，如果还有新的任务提交，则需要采取拒绝策略。常见的拒绝策略有：AbortPolicy（抛出异常）、CallerRunsPolicy（调用者运行策略）、DiscardPolicy（丢弃任务）、DiscardOldestPolicy（丢弃最旧的任务）。

（2）工作队列类型：线程池中的工作队列用于存放等待执行的任务。常见的队列类型有：LinkedBlockingQueue（链表阻塞队列）、ArrayBlockingQueue（数组阻塞队列）、SynchronousQueue（同步队列）等。

（3）同步机制：为了保证线程安全，需要使用同步机制。常见的同步机制包括：悲观锁（如synchronized关键字、ReentrantLock等）、乐观锁（如CAS操作、版本号、时间戳等）、读写锁（如ReentrantReadWriteLock等）。

3. 悲观锁/乐观锁

（1）悲观锁：在操作数据前先加锁，确保数据在操作过程中不会被其他线程修改。悲观锁适用于写操作频率较低的场景，因为加锁会降低并发性能。

（2）乐观锁：在操作数据前不加锁，通过版本号或时间戳等方式检测数据是否被修改。乐观锁适用于写操作频率较高的场景，因为它可以减少锁的竞争，提高并发性能。

4. 读写锁

（1）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，适用于读多写少的场景。读写锁通常分为共享锁（读锁）和排他锁（写锁）。

5. 条件变量

（1）条件变量：线程在等待某个条件成立时，可以挂起自己，等待条件成立后继续执行。条件变量常用于生产者-消费者模式，可以有效地控制线程间的协作。

6. 并发集合

（1）ConcurrentHashMap：线程安全的HashMap，适用于高并发场景。ConcurrentHashMap采用分段锁技术，将数据分为若干段，每段使用一个锁来保证线程安全。

（2）CopyOnWrite容器：在写操作时，先复制原容器，然后在复制后的容器上进行写操作，最后将复制后的容器赋值给原容器。CopyOnWrite容器适用于读多写少的场景，因为它可以避免锁的竞争。

7. BlockingQueue

（1）BlockingQueue：线程安全的队列，支持生产者-消费者模式。BlockingQueue提供了丰富的操作方法，如put、take、offer、poll等，可以方便地实现线程间的通信。

8. 并发工具类

（1）Phaser：用于协调多个线程的执行顺序。Phaser类似于CyclicBarrier，但提供了更灵活的进度控制。

（2）Exchanger：用于交换两个线程的数据。Exchanger允许两个线程在某个点交换数据，而无需使用额外的共享内存。

（3）FutureTask：用于异步执行任务。FutureTask可以用来表示异步计算的结果，并提供方法来检查计算是否完成、获取结果等。

9. 非阻塞算法

（1）CAS原理：Compare-And-Swap，比较并交换，用于实现无锁算法。CAS操作通常用于实现原子操作，如AtomicInteger、AtomicLong等。

（2）Atomic类：提供原子操作，如AtomicInteger、AtomicLong等。这些类内部使用CAS操作来保证操作的原子性。

（3）无锁队列：基于CAS原理实现，提高并发性能。无锁队列可以避免锁的竞争，从而提高并发性能。

10. 并发框架

（1）Netty线程模型：采用主从多线程模型，提高并发性能。Netty通过主线程接收客户端连接，然后将连接分配给从线程进行处理。

（2）Akka Actor模型：基于Actor模型实现，适用于高并发场景。Akka Actor模型通过消息传递来实现线程间的通信，从而提高并发性能。

（3）Disruptor环形缓冲区：基于环形缓冲区实现，提高并发性能。Disruptor环形缓冲区可以有效地减少线程间的锁竞争，从而提高并发性能。

二、MyBatis知识体系

1. SQL映射

（1）注解映射：使用注解的方式映射SQL语句和实体类。MyBatis提供了多种注解，如@Select、@Insert、@Update、@Delete等，可以方便地实现SQL映射。

（2）结果集映射：将查询结果映射到实体类。MyBatis通过XML配置或注解的方式，将查询结果映射到实体类的属性。

（3）关联查询：通过关联查询实现多表操作。MyBatis支持多种关联查询方式，如一对一、一对多、多对多等。

2. 动态SQL

（1）OGNL表达式：用于动态构建SQL语句。OGNL表达式可以方便地实现动态SQL的构建。

（2）分支语句：根据条件动态选择执行不同的SQL语句。MyBatis支持动态SQL的分支语句，可以根据条件动态选择执行不同的SQL语句。

（3）批量操作：同时执行多个SQL语句。MyBatis支持批量操作，可以同时执行多个SQL语句，提高执行效率。

3. 缓存机制

（1）一级缓存：MyBatis内部缓存，存储最近执行的SQL语句及其结果。一级缓存的作用是减少对数据库的访问次数，提高查询性能。

（2）二级缓存：自定义缓存，存储全局数据。二级缓存可以存储更广泛的数据，如全局配置信息、系统缓存等。

（3）自定义缓存：通过实现Cache接口自定义缓存。MyBatis允许用户实现自己的缓存机制，以满足特定的需求。

4. 代理模式

（1）MapperProxy：MyBatis内部代理，用于拦截SQL执行。MapperProxy通过代理机制，拦截SQL执行，实现自定义功能。

（2）插件拦截：通过插件拦截SQL执行，实现自定义功能。MyBatis允许用户通过插件机制，拦截SQL执行，实现自定义功能。

5. 动态代理执行流程

（1）SqlSession生命周期：创建、执行、关闭。SqlSession是MyBatis的核心接口，用于执行数据库操作。

（2）执行器类型：MyBatis提供多种执行器，如SimpleExecutor、BatchExecutor等。不同的执行器具有不同的性能特点。

（3）延迟加载：在需要时才加载关联数据。MyBatis支持延迟加载，可以减少数据库的访问次数，提高查询性能。

6. 扩展机制

（1）类型处理器：用于处理类型转换。MyBatis提供类型处理器，用于处理Java类型和数据库类型之间的转换。

（2）拦截器链：拦截SQL执行，实现自定义功能。MyBatis允许用户实现拦截器，拦截SQL执行，实现自定义功能。

（3）方言支持：支持不同数据库的SQL语法。MyBatis支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle、SQL Server等。

通过以上知识点的串联，我们可以了解到并发编程和MyBatis在软件开发中的应用。在实际开发中，我们需要根据具体场景选择合适的并发编程技术和MyBatis功能，以提高程序性能和可维护性。

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