并发编程与MyBatis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

并发编程在当今计算机科学中扮演着至关重要的角色，它允许计算机系统在同一时间处理多个任务，从而显著提高资源利用率和系统响应速度。以下是对并发编程知识体系的深入解析，以专业且易于理解的方式阐述相关知识。

线程基础

线程是并发编程中的基本执行单元，它允许程序在单个进程中同时执行多个任务。以下是线程基础的一些关键点及其技术实现细节：

线程生命周期

线程的生命周期包括以下状态：

• 新建（New）：线程被创建但尚未启动。
• 就绪（Runnable）：线程已准备好执行，等待CPU调度。
• 运行（Running）：线程正在CPU上执行。
• 阻塞（Blocked）：线程因等待某些资源（如锁）而无法执行。
• 等待（Waiting）：线程在等待某个特定条件发生。
• 超时等待（Timed Waiting）：线程在等待某个特定条件发生，但设置了超时时间。
• 终止（Terminated）：线程执行完毕或被终止。

线程的生命周期管理涉及操作系统线程调度机制和线程状态转换规则。

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。操作系统根据线程优先级进行调度，优先级高的线程有更高的执行机会。线程优先级通常由线程创建时指定的值确定，也可在运行时动态调整。

守护线程

守护线程是一种在后台为其他线程服务的线程。当所有非守护线程结束时，程序将退出，即使守护线程仍在运行。在Java中，可以通过设置线程的setDaemon(true)方法将线程转换为守护线程。

线程池

线程池是一种管理线程资源的方式，它可以复用一定数量的线程来执行任务，从而减少线程创建和销毁的开销。线程池的核心参数配置如下：

• 核心线程数：线程池在空闲时保持活动的线程数量。
• 最大线程数：线程池可以同时保持的最大线程数。
• 线程活跃时间：线程在空闲状态下可以被终止的时间。
• 队列容量：工作队列的容量，用于存储等待执行的任务。
• 拒绝策略：当线程池达到最大线程数且工作队列已满时，拒绝策略决定了如何处理新提交的任务。

线程池的实现通常依赖于生产者-消费者模型，其中生产者线程负责提交任务到工作队列，消费者线程从队列中取出任务并执行。

同步机制

同步机制用于解决多线程并发访问共享资源时可能出现的数据不一致问题。以下是几种常见的同步机制及其技术实现细节：

悲观锁/乐观锁

• 悲观锁：假设冲突不可避免，因此在访问共享资源前先加锁。例如，Java中的synchronized关键字和ReentrantLock类都实现了悲观锁。
• 乐观锁：假设冲突很少发生，通过版本号或时间戳来检测冲突。例如，Java中的AtomicInteger和ConcurrentHashMap等类提供了乐观锁的实现。

读写锁

读写锁允许多个线程同时读取共享资源，但只允许一个线程写入。例如，Java中的ReentrantReadWriteLock类实现了读写锁。

条件变量

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可以继续执行。例如，Java中的Object.wait()和Object.notify()方法可以实现条件变量。

并发集合

并发集合是专门为并发环境设计的集合类，如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等。这些集合类通过内部锁机制或其他并发控制策略确保线程安全。

并发工具类

以下是一些常用的并发工具类及其技术实现细节：

• Phaser：Phaser是一个灵活的同步工具，用于控制多个线程的执行顺序。它通过维护一个计数器来同步线程的执行。
• Exchanger：Exchanger允许两个线程交换数据。它通常用于生产者-消费者模型中，以实现线程间的数据交换。
• FutureTask：FutureTask是Future接口的实现，用于异步执行任务。它允许调用者提交任务并获取执行结果。
• 非阻塞算法：非阻塞算法利用CAS（Compare-And-Swap）操作和Atomic类来实现无锁编程。它适用于高并发场景，可以显著提高系统性能。

并发框架

以下是一些常用的并发框架及其技术实现细节：

• Netty线程模型：Netty使用主从多线程模型，即一个主线程负责接收请求，多个从线程负责处理请求。这种模型可以有效地处理大量并发连接。
• Akka Actor模型：Akka是基于Actor模型的并发框架，每个Actor都是一个独立的线程，负责自己的消息处理。Actor模型可以简化并发编程，并提高系统的可伸缩性。
• Disruptor环形缓冲区：Disruptor使用环形缓冲区来优化并发数据结构的性能。它通过减少锁的使用和减少线程上下文切换来提高并发性能。

二、MyBatis知识体系

MyBatis是一个优秀的持久层框架，它支持定制化SQL、存储过程以及高级映射。以下是对MyBatis知识体系的深入解析，以专业且易于理解的方式阐述相关知识。

SQL映射

MyBatis使用注解和XML映射文件来简化SQL映射的编写。以下是SQL映射的一些关键点及其技术实现细节：

注解映射

MyBatis使用注解来简化SQL映射的编写，例如@Select、@Insert、@Update和@Delete等注解。

结果集映射

MyBatis可以将数据库结果集中的列映射到Java对象的属性。这通常通过XML映射文件中的<resultMap>元素实现。

关联查询

MyBatis支持复杂的关联查询，如一对一、一对多和多对多。这通常通过XML映射文件中的<association>、<collection>和<select>元素实现。

动态SQL

MyBatis的动态SQL功能允许根据条件动态构建SQL语句。这通常通过XML映射文件中的<if>、<choose>、<when>和<otherwise>等元素实现。

OGNL表达式

OGNL（Object-Graph Navigation Language）表达式用于在MyBatis中进行复杂的数据操作。OGNL表达式可以访问对象的属性、方法、集合等，并提供强大的表达式功能。

分支语句

MyBatis支持分支语句，用于处理SQL语句中的多个条件。这通常通过XML映射文件中的<if>、<choose>、<when>和<otherwise>等元素实现。

批量操作

MyBatis支持批量操作，可以减少数据库访问次数，提高性能。这通常通过XML映射文件中的<foreach>元素实现。

缓存机制

MyBatis提供了强大的缓存机制，包括一级缓存和二级缓存。

一级缓存

一级缓存是MyBatis在同一个SqlSession中使用的缓存，用于缓存查询结果。一级缓存通常是基于HashMap实现的。

二级缓存

二级缓存是MyBatis在多个SqlSession中使用的缓存，可以跨SqlSession共享。二级缓存通常基于文件系统或内存缓存实现。

自定义缓存

MyBatis允许自定义缓存实现，以适应特定的应用场景。自定义缓存可以通过实现Cache接口来实现。

代理模式

MyBatis使用代理模式来简化数据库操作的调用。代理模式可以将数据库操作封装在一个代理对象中，从而简化数据库操作的调用。

MapperProxy插件拦截

MyBatis的MapperProxy是代理实现，用于拦截数据库操作的调用。MyBatis插件可以拦截数据库操作的调用，用于实现自定义的功能。

动态代理执行流程

MyBatis使用动态代理技术来创建代理对象，以拦截数据库操作的调用。动态代理的执行流程包括以下步骤：

1. 解析SQL语句。
2. 执行数据库操作。
3. 处理结果集。

SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的核心接口，用于管理数据库会话。SqlSession的生命周期从创建到销毁，包括以下步骤：

1. 开启SqlSession。
2. 执行数据库操作。
3. 提交或回滚事务。
4. 关闭SqlSession。

执行器类型

MyBatis提供多种执行器，如SimpleExecutor和ReuseExecutor，用于执行数据库操作。

类型处理器

类型处理器用于将数据库类型转换为Java类型。MyBatis提供了多种内置的类型处理器，并允许自定义类型处理器。

拦截器链

MyBatis使用拦截器链来处理数据库操作的各个环节。拦截器可以用于日志记录、事务管理等。

方言支持

MyBatis支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle等。方言允许MyBatis根据不同的数据库生成相应的SQL语句。

通过以上对并发编程和MyBatis知识体系的深入解析，我们可以看到这两个领域之间的紧密联系。并发编程提供了多线程环境下任务执行的基础，而MyBatis则是在此基础上提供了数据持久层的解决方案。在实际应用中，我们可以将并发编程的技术与MyBatis结合，实现高效、可扩展的数据库操作。

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