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

并发编程是一种编程范式，它允许程序在多核处理器或分布式系统中同时执行多个任务，从而提高程序的执行效率。以下是对并发编程知识体系的详细阐述，并添加了技术实现细节。

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，线程的实现依赖于操作系统的线程管理机制。
   • 线程生命周期包括创建、就绪、运行、阻塞、等待、超时、终止等状态。线程的创建可以通过Thread类或ExecutorService类中的newThread方法实现。
   • 线程优先级在Java中分为1到10共10个等级，优先级高的线程在CPU调度时可以获得更多的CPU时间。线程优先级是通过setPriority方法设置的，但线程的优先级并不能保证其执行顺序。

2. 线程池

   • 线程池是一种管理线程资源的方式，它可以减少线程创建和销毁的开销。线程池的核心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。
   • 核心线程数和最大线程数决定了线程池在运行时的线程数量。线程存活时间是指线程池中空闲线程的存活时间，超过此时间线程将被回收。
   • 工作队列用于存放等待执行的任务，常见的队列有LinkedBlockingQueue和ArrayBlockingQueue。拒绝策略用于处理当线程池达到最大线程数时新提交的任务，如AbortPolicy、CallerRunsPolicy等。

3. 同步机制

   • 同步机制用于解决多个线程并发访问共享资源时可能出现的竞态条件。在Java中，常见的同步机制包括锁、信号量、条件变量等。
   • 锁分为悲观锁和乐观锁。悲观锁在操作资源之前先进行加锁，确保在操作过程中不会被其他线程干扰。乐观锁在操作资源之后进行加锁，假设在读取和写入之间没有其他线程进行修改。
   • 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。这种锁机制可以提高读操作的并发性能。
   • 条件变量用于线程间的通信，一个线程等待某个条件成立时，会释放锁并进入等待状态。当条件成立时，其他线程会唤醒等待的线程。

4. 并发集合

   • 并发集合是一类线程安全的集合，如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等。这些集合通过内部机制保证线程安全，避免了在多线程环境中对共享资源的竞争。
   • ConcurrentHashMap基于分段锁的并发HashMap，将数据分为多个段，每个段有自己的锁，从而提高并发性能。
   • CopyOnWriteArrayList在写操作时复制整个容器，读操作时读取复制后的容器，从而保证在写操作时不会对读操作产生影响。

5. BlockingQueue

   • BlockingQueue是一种线程安全的队列，支持线程间的生产者-消费者模式。它提供了阻塞操作，当队列为空时，消费者线程会等待直到有元素进入队列；当队列为满时，生产者线程会等待直到有空间。

6. 并发工具类

   • Phaser是一个线程间的协作工具，可以用于实现线程间的屏障功能。例如，在完成某个阶段的任务后，所有线程必须到达屏障处，然后才能继续执行下一个阶段。
   • Exchanger允许两个线程交换数据。当两个线程都到达Exchanger时，它们会交换数据，然后继续执行。

7. 非阻塞算法

   • CAS（Compare-And-Swap）原理是非阻塞算法的核心思想，用于实现无锁操作。它通过原子操作比较并交换内存位置的值。
   • Atomic类提供了一系列原子操作类，如AtomicInteger、AtomicLong等，这些类中的方法都是原子操作，保证了线程安全。

8. 并发框架

   • Netty线程模型采用主从多线程模型，一个主线程负责接受连接，多个从线程负责处理连接。这种模型可以高效地处理并发连接。
   • Akka Actor模型基于消息传递的并发模型，适用于高并发、分布式系统。每个Actor都是一个独立的执行单元，可以发送和接收消息。

二、MyBatis知识体系

MyBatis是一款优秀的持久层框架，它支持定制化SQL、存储过程以及高级映射。以下是对MyBatis知识体系的详细阐述，并添加了技术实现细节。

1. SQL映射

   • 注解映射通过在Java实体类中使用注解来映射SQL语句和结果集。例如，@Select、@Insert、@Update、@Delete等注解可以用于定义SQL操作。
   • 结果集映射将数据库查询结果映射到Java对象。MyBatis使用XML文件或注解来定义映射关系，包括字段和对象的映射、关联映射等。

2. OGNL表达式

   • OGNL（Object-Graph Navigation Language）表达式用于在MyBatis中动态访问对象属性和集合。它支持路径表达式，如user.address.city可以访问用户地址的市信息。

3. 分支语句、批量操作

   • 分支语句根据条件执行不同的SQL语句。在MyBatis中，可以使用<choose>、<when>、<otherwise>标签来实现分支语句。
   • 批量操作将多条SQL语句合并执行，提高性能。MyBatis支持批处理，可以通过<foreach>标签实现。

4. 缓存机制

   • 一级缓存是MyBatis默认的缓存，在SqlSession生命周期内有效。它缓存了查询结果，避免了重复查询。
   • 二级缓存是全局范围内共享的缓存，通过插件实现。它允许跨SqlSession共享缓存，可以扩展MyBatis的缓存机制。
   • 自定义缓存可以通过实现Cache接口来实现，自定义缓存策略和存储方式。

5. 代理模式

   • MyBatis通过代理模式实现Mapper接口的动态代理。当调用Mapper接口的方法时，MyBatis会动态生成代理对象，代理对象负责执行实际的SQL操作。

6. 插件拦截

   • MyBatis通过动态代理实现Mapper接口的拦截，如执行前、执行后等。通过实现Interceptor接口，可以自定义拦截逻辑。

7. SqlSession生命周期

   • SqlSession生命周期包括创建、使用、提交和关闭。SqlSession是MyBatis的核心对象，用于执行SQL语句和事务管理。

8. 执行器类型

   • MyBatis提供了多种执行器类型，如SimpleExecutor、ReuseExecutor等。SimpleExecutor在执行SQL时每次都会创建新的Statement对象，ReuseExecutor则复用Statement对象。

9. 延迟加载

   • 延迟加载在需要时才加载关联对象，提高性能。MyBatis支持延迟加载，通过配置关联关系为延迟加载。

10. 扩展机制

    • 类型处理器用于处理Java类型和数据库类型之间的转换。MyBatis提供了多种内置的类型处理器，也可以自定义类型处理器。
    • 拦截器链可以用于拦截SQL执行过程中的各个环节，如查询拦截器、更新拦截器等。
    • MyBatis支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle等，通过方言可以自定义SQL语法和类型处理器。

通过以上对并发编程和MyBatis知识体系的详细阐述，可以让我们更好地理解并发编程和MyBatis在实际开发中的应用。在实际项目中，我们可以结合并发编程和MyBatis的知识，构建高性能、可扩展的系统。

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