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

线程基础

在并发编程中，线程是程序执行的最小单位，它允许程序在单个处理器上同时执行多个任务，从而提高程序的响应速度和效率。线程的实现细节包括其生命周期管理、优先级设置、线程池的构建以及线程间的同步与通信。

线程生命周期

线程的生命周期是一个复杂的状态转换过程，通常包括以下状态：

1. 新建状态：线程对象被创建后，处于新建状态，此时线程还没有分配资源，也没有开始执行。
2. 就绪状态：线程调用start()方法后，进入就绪状态，此时线程已经准备好执行，但可能由于CPU调度等原因尚未获得执行机会。
3. 运行状态：线程获得CPU时间片后，进入运行状态，开始执行任务。
4. 阻塞状态：线程由于某些原因（如等待资源、等待锁等）无法继续执行，进入阻塞状态。
5. 等待状态：线程主动放弃CPU时间片，进入等待状态，直到满足某个条件后才能重新进入就绪状态。
6. 终止状态：线程执行完毕或因异常退出后，进入终止状态。

线程优先级

线程优先级是操作系统用来调度线程的一种机制，它表示线程在获得CPU时间片时的优先程度。在Java中，线程优先级分为1到10共10个等级，其中1为最低优先级，10为最高优先级。线程默认优先级为5，可以通过setPriority(int)方法设置线程优先级。需要注意的是，线程优先级只是建议性的，操作系统并不保证按照优先级来调度线程。

守护线程

守护线程是一种特殊的线程，它服务于其他线程，当所有非守护线程执行完毕后，守护线程也会随之结束。在Java中，守护线程可以通过设置线程的isDaemon()方法设置为true来创建。守护线程通常用于执行一些不需要用户交互的背景任务，如垃圾回收等。

线程池

线程池是管理线程的容器，它可以复用一定数量的线程，从而减少系统创建线程的开销，提高程序执行效率。线程池的核心参数配置包括核心线程数、最大线程数、线程存活时间、工作队列和拒绝策略等。

核心参数配置

1. 核心线程数：线程池中始终存在的线程数量，即使没有任务执行，这些线程也会一直存在。
2. 最大线程数：线程池中允许的最大线程数量，当任务数量超过核心线程数时，会创建新的线程来处理任务。
3. 线程存活时间：空闲线程存活的最长时间，超过这个时间后，空闲线程会被回收。
4. 工作队列：存储等待执行的线程任务，常用的队列有LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue、SynchronousQueue和PriorityBlockingQueue等。
5. 拒绝策略：当线程池已满且工作队列已满时，如何处理新的任务，常见的拒绝策略有AbortPolicy、CallerRunsPolicy、DiscardPolicy和DiscardOldestPolicy等。

二、同步机制

同步机制是并发编程中的关键技术，它确保了多个线程在访问共享资源时不会相互干扰，从而保证数据的一致性和程序的稳定性。

悲观锁/乐观锁

悲观锁和乐观锁是两种常见的同步机制，它们在处理并发操作时的策略不同。

1. 悲观锁：悲观锁认为并发操作会破坏数据的一致性，因此在进行操作前先加锁，操作完成后释放锁。在Java中，synchronized关键字和ReentrantLock类都实现了悲观锁。
2. 乐观锁：乐观锁认为并发操作不会破坏数据的一致性，因此在进行操作前不加锁，而是在操作完成后进行版本号检查。在Java中，可以使用Atomic类和CAS（Compare-And-Swap）操作来实现乐观锁。

读写锁

读写锁允许多个线程同时读取数据，但只有一个线程可以写入数据。在Java中，ReentrantReadWriteLock类实现了读写锁。

条件变量

条件变量是线程间通信的一种机制，允许线程在某些条件下暂停执行，直到其他线程满足条件后继续执行。在Java中，Object类提供了wait()、notify()和notifyAll()方法来实现条件变量。

并发集合

并发集合是专为并发环境设计的集合类，它们提供了线程安全的操作，如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet等。

三、并发工具类

并发工具类是Java并发包（java.util.concurrent）提供的一系列实用工具，它们可以帮助开发者更方便地实现并发编程。

Phaser

Phaser是一种线程同步工具，它支持线程间的有序执行。Phaser可以看作是一个可重用的屏障，线程在执行到某个点时需要等待其他线程到达该点，然后才能继续执行。

Exchanger

Exchanger是线程间交换数据的工具，它允许两个线程在某个点交换数据，然后继续执行。

FutureTask

FutureTask是线程的异步执行工具，它可以获取异步执行的结果。FutureTask可以看作是一个包装了Runnable任务的包装器，它允许调用者获取任务执行的结果。

非阻塞算法

非阻塞算法是指在并发环境下，通过算法优化，减少线程间的等待和锁竞争，从而提高程序执行效率。在Java中，可以使用原子类和CAS操作来实现非阻塞算法。

四、CAS原理

CAS（Compare-And-Swap）是一种无锁算法，它通过比较和交换操作实现并发控制。在Java中，Atomic类提供了CAS操作的支持。

五、并发框架

并发框架是专门为并发编程设计的框架，它们提供了丰富的并发编程工具和抽象，可以帮助开发者更高效地实现并发程序。

Netty线程模型

Netty是一种高性能的NIO框架，它采用主从多线程模型，通过主线程负责接收客户端连接，从线程负责处理业务逻辑，从而提高程序并发性能。

Akka Actor模型

Akka是一种基于Actor模型的并发框架，它支持高并发、分布式和容错性。在Akka中，每个Actor都是一个独立的线程，它们通过消息传递进行通信。

Disruptor环形缓冲区

Disruptor是一种高性能的环形缓冲区，它适用于高并发场景。Disruptor通过环形缓冲区和事件处理器来处理并发事件，从而提高程序性能。

六、MyBatis知识体系

SQL映射

SQL映射是MyBatis的核心功能，它将Java对象与数据库表进行映射，从而简化了数据库操作。

注解映射

注解映射是使用注解方式定义SQL映射，它方便快捷，提高了开发效率。常用的注解有@Select、@Insert、@Update和@Delete等。

结果集映射

结果集映射是将数据库查询结果映射到Java对象，它包括单列映射、多列映射和复杂类型映射等。

关联查询

关联查询用于处理多表之间的关系，包括一对一、一对多和多对多等。

动态SQL

动态SQL是MyBatis提供的一种强大功能，它可以根据条件动态生成SQL语句，从而提高SQL语句的灵活性和可维护性。

OGNL表达式

OGNL表达式是MyBatis提供的一种表达式语言，它用于处理复杂的数据结构，如集合、数组等。

分支语句

分支语句是MyBatis提供的一种条件表达式，根据条件执行不同的SQL语句。

批量操作

批量操作是指一次性执行多条SQL语句，它可以提高程序执行效率。

缓存机制

MyBatis提供一级缓存和二级缓存机制，用于提高程序性能。

一级缓存

一级缓存是SqlSession级别的缓存，当SqlSession关闭后，一级缓存也随之失效。

二级缓存

二级缓存是全局缓存，用于存储整个应用程序的缓存数据。

自定义缓存

自定义缓存允许用户自定义缓存实现，满足特定需求。

代理模式

MyBatis使用代理模式实现SqlSession、Executor和Mapper等对象。

MapperProxy

MapperProxy是MyBatis提供的代理类，用于实现Mapper接口。

插件拦截

MyBatis提供插件拦截机制，允许用户自定义插件拦截执行流程。

动态代理执行流程

MyBatis使用动态代理技术实现Mapper接口，通过动态代理执行SQL语句。

SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的核心对象，负责执行SQL语句、管理事务和缓存等。

执行器类型

MyBatis提供多种执行器类型，如SimpleExecutor、ReuseExecutor和BatchExecutor等。

延迟加载

延迟加载是指在实际需要时才加载资源，提高程序执行效率。

扩展机制

MyBatis提供扩展机制，允许用户自定义插件、拦截器和类型处理器等。

类型处理器

类型处理器是MyBatis提供的一种机制，用于处理Java类型与数据库类型之间的转换。

拦截器链

拦截器链是MyBatis提供的一种机制，允许用户自定义拦截器拦截执行流程。

方言支持

MyBatis提供方言支持，支持不同数据库的SQL语法。

总结

本文详细介绍了并发编程和MyBatis的相关知识点，从线程基础到并发框架，从SQL映射到扩展机制，全面讲解了并发编程和MyBatis的核心概念和用法。通过对这些知识点的深入学习，读者可以更好地理解和运用并发编程和MyBatis，提高程序性能和可维护性。

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