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

线程作为并发编程的核心概念，是操作系统进行资源分配和调度的最小单位。线程的实现依赖于操作系统的线程管理机制。在Java中，线程模型主要基于操作系统的线程模型，并通过Java虚拟机进行封装。

线程的生命周期管理是线程编程的关键。在Java中，线程的生命周期状态包括新建（NEW）、就绪（RUNNABLE）、运行（RUNNING）、阻塞（BLOCKED）、等待（WAITING）、超时等待（TIMED_WAITING）和终止（TERMINATED）。线程的创建通常通过Thread类或其子类实现，而线程的调度则依赖于操作系统的线程调度算法。

线程生命周期

1. 新建（NEW）：线程对象被创建，但尚未启动，此时线程处于不可运行状态。
2. 就绪（RUNNABLE）：线程对象创建后，调用start()方法，线程将进入就绪状态，等待CPU的调度。
3. 运行（RUNNING）：线程被CPU调度执行，处于运行状态。线程在运行过程中可能会因为各种原因被阻塞。
4. 阻塞（BLOCKED）：线程在执行过程中，由于等待某些条件（如资源）而无法继续执行，进入阻塞状态。
5. 等待（WAITING）：线程在等待某个条件时，进入等待状态。线程可以在特定条件下被唤醒。
6. 超时等待（TIMED_WAITING）：线程在等待某个条件时，设置超时时间，如果在超时时间内条件未满足，线程将自动唤醒。
7. 终止（TERMINATED）：线程执行完毕或调用stop()方法后，进入终止状态。

线程优先级

线程优先级是操作系统调度线程时考虑的一个因素。在Java中，线程优先级分为1-10级，其中1为最低优先级，10为最高优先级。线程的优先级可以通过getPriority()和setPriority()方法获取和设置。

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，当其他线程执行完毕后，守护线程也会随之结束。在Java虚拟机中，垃圾回收线程就是一个守护线程。创建守护线程通常使用setDaemon(true)方法。

线程池

线程池是一种管理线程的机制，它可以避免频繁创建和销毁线程的开销。线程池的核心参数配置包括：

1. 核心线程数：线程池中始终存在的线程数量。
2. 最大线程数：线程池允许的最大线程数量。
3. 队列类型：工作队列的类型，如LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue等。
4. 拒绝策略：当线程池达到最大线程数且工作队列已满时，如何处理新任务。

线程池的拒绝策略包括：

1. AbortPolicy：抛出RejectedExecutionException异常。
2. CallerRunsPolicy：调用者运行策略，将任务交还给调用者线程。
3. DiscardPolicy：丢弃任务，不抛出异常。
4. DiscardOldestPolicy：丢弃最老的任务，然后尝试执行当前任务。

同步机制

同步机制是保证多线程安全的关键。在Java中，常用的同步机制包括：

1. 悲观锁：假设在多线程环境中，数据可能会被修改，因此在进行操作前先加锁，操作完成后释放锁。如synchronized关键字。
2. 乐观锁：假设在多线程环境中，数据不会被修改，因此在进行操作时，不进行加锁，而是通过版本号或时间戳等方式进行判断。如CAS（Compare-And-Swap）操作。
3. 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。如ReentrantReadWriteLock。
4. 条件变量：用于线程间的通信，如CountDownLatch、CyclicBarrier等。

并发集合

Java提供了多种并发集合，如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等，它们在多线程环境下保证了线程安全。

• ConcurrentHashMap：基于分段锁（Segment Lock）实现，将数据分为多个段，每个段有自己的锁，从而提高并发性能。
• CopyOnWrite容器：在写操作时，先复制一份副本，在副本上进行修改，修改完成后，将副本赋值给容器。适用于读多写少的场景。
• BlockingQueue：线程安全的队列，支持线程间的阻塞操作，如put、take等。

并发工具类

1. Phaser：用于线程间的同步，支持动态增加参与者。
2. Exchanger：用于线程间的数据交换。
3. FutureTask：用于异步执行任务，返回Future对象。
4. 非阻塞算法：如CAS、Atomic类等。

CAS原理

CAS（Compare-And-Swap）是一种无锁算法，用于实现乐观锁。它包含三个操作数：内存位置V、预期值A和新值B。当内存位置V的值与预期值A相同时，将内存位置V的值修改为新值B，否则不做任何操作。

Atomic类

Atomic类提供了一系列原子操作，如AtomicInteger、AtomicLong等，用于实现无锁编程。

无锁队列

无锁队列是一种基于CAS操作实现的线程安全队列，如ConcurrentLinkedQueue。

并发框架

1. Netty线程模型：Netty采用主从多线程模型，一个Boss线程负责接收客户端连接，多个Worker线程负责处理业务逻辑。
2. Akka Actor模型：Akka基于Actor模型，将系统划分为多个Actor，Actor之间通过消息传递进行通信。
3. Disruptor环形缓冲区：Disruptor基于环形缓冲区实现，提供高性能的并发处理能力。

二、MyBatis知识体系

SQL映射

MyBatis通过XML或注解的方式，将Java对象与数据库表进行映射。这种映射关系定义了对象属性与数据库表列之间的对应关系。

注解映射

MyBatis提供了多种注解，如@Select、@Insert、@Update、@Delete等，用于定义SQL映射。这些注解可以简化SQL语句的编写，提高代码的可读性和可维护性。

结果集映射

MyBatis将数据库表与Java对象进行映射，包括：

1. 一对一映射：如@OneToOne、@OneToMany等。
2. 一对多映射：如@OneToMany、@ManyToMany等。
3. 多对多映射：如@ManyToMany等。

关联查询

MyBatis支持关联查询，如@Select、@OneToOne等。通过关联查询，可以实现复杂的数据库操作，如级联更新、级联删除等。

动态SQL

MyBatis支持动态SQL，如@SelectProvider、@SelectKey等。动态SQL允许根据条件动态生成SQL语句，提高SQL语句的灵活性和可扩展性。

OGNL表达式

MyBatis使用OGNL表达式进行数据绑定，如@Param、@Result等。OGNL表达式是一种强大的表达式语言，可以用于访问对象的属性、执行条件判断等。

分支语句

MyBatis支持分支语句，如@If、@Choose等。通过分支语句，可以实现复杂的SQL逻辑，如条件查询、条件更新等。

批量操作

MyBatis支持批量操作，如@Batch、@BatchId等。批量操作可以显著提高数据库操作的效率。

缓存机制

MyBatis提供了缓存机制，包括：

1. 一级缓存：基于SqlSession的缓存，只对当前SqlSession有效。
2. 二级缓存：基于namespace的缓存，对整个应用有效。
3. 自定义缓存：通过实现Cache接口自定义缓存。

代理模式

MyBatis使用代理模式实现Mapper接口，如MapperProxy。代理模式可以隐藏实现细节，简化接口的使用。

插件拦截

MyBatis支持插件拦截，如Interceptor接口。插件拦截可以扩展MyBatis的功能，如日志记录、性能监控等。

动态代理执行流程

MyBatis使用动态代理技术实现Mapper接口，动态代理执行流程如下：

1. 创建MapperProxy实例。
2. 创建InvocationHandler实例。
3. 调用InvocationHandler的invoke方法。
4. 调用MyBatis的执行器执行SQL。

SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的核心对象，其生命周期如下：

1. 创建SqlSession实例。
2. 使用SqlSession执行数据库操作。
3. 关闭SqlSession。

执行器类型

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

延迟加载

MyBatis支持延迟加载，如@Lazy。延迟加载可以减少数据库的访问量，提高系统性能。

扩展机制

MyBatis支持扩展机制，如TypeHandler、Interceptor等。

类型处理器

MyBatis提供了类型处理器，如IntegerTypeHandler、StringTypeHandler等。

拦截器链

MyBatis提供了拦截器链，如Interceptor接口。

方言支持

MyBatis支持方言，如MySQL方言、Oracle方言等。

总结

本文详细介绍了并发编程和MyBatis知识体系，从线程基础、线程池、同步机制、并发集合等方面阐述了并发编程的核心概念，并结合MyBatis的SQL映射、动态SQL、缓存机制、代理模式等知识，展示了MyBatis在处理数据库操作时的优势。通过本文的学习，读者可以更好地理解并发编程和MyBatis，为实际项目开发打下坚实基础。

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