并发编程与MyBatis核心解析

原创于 2025-07-31 12:30:09 发布 · 858 阅读

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📕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）、《解密程序员的思维密码——沟通、演讲、思考的实践》作者、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。

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Java程序员廖志伟

💡在这个美好的时刻，笔者不再啰嗦废话，现在毫不拖延地进入文章所要讨论的主题。接下来，我将为大家呈现正文内容。

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一、并发编程知识体系

线程基础

在计算机科学领域，线程是操作系统进行资源分配和任务调度的最小单位。线程能够并发执行，使得多个任务能够在同一时间被处理。线程的实现依赖于操作系统，不同的操作系统有着不同的线程实现机制。在Java中，线程是由Java虚拟机（JVM）管理的，它提供了丰富的API来创建、管理和控制线程。

线程生命周期

线程的生命周期分为以下几种状态：

新建（New）：线程对象被创建后，尚未启动，处于新建状态。
就绪（Runnable）：线程创建后，调用start()方法，进入就绪状态。此时线程已经准备好执行，但可能由于线程调度策略的原因，尚未获得CPU时间片。
运行（Running）：就绪状态的线程被线程调度器选中，获得CPU时间片开始执行。
阻塞（Blocked）：线程在执行过程中，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。此时线程需要等待外部事件发生（如资源可用、锁释放等）才能恢复执行。
终止（Terminated）：线程执行完毕或者调用stop()方法，进入终止状态。终止后的线程将不再被调度。

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到10共10个等级，数值越大，优先级越高。线程优先级是一种建议，操作系统会根据当前系统的运行状态和线程的优先级进行调度。

守护线程

守护线程是一种特殊的线程，其生命周期依赖于主线程。当主线程结束时，所有守护线程都将被强制终止。守护线程通常用于执行一些后台任务，如垃圾回收、监控等。

线程池

线程池是一种管理线程的机制，它可以有效地复用线程，减少创建和销毁线程的开销。线程池的核心参数配置包括：

核心线程数：线程池中最小的工作线程数量，即使没有任务提交，线程池也会维持这个数量的线程。
最大线程数：线程池中最大工作线程数量，当任务数量超过核心线程数时，线程池会创建额外的线程来处理任务。
队列类型：工作队列用于存放等待执行的任务，常见的队列类型有LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue等。
拒绝策略：当任务过多，无法放入队列时，拒绝策略决定如何处理任务，常见的拒绝策略有CallerRunsPolicy、AbortPolicy等。

同步机制

同步机制用于保证多个线程在访问共享资源时不会出现冲突。常见的同步机制有：

悲观锁：假设并发访问共享资源时，一定会发生冲突，因此对共享资源进行加锁。Java中，synchronized关键字就是一种悲观锁的实现。
乐观锁：假设并发访问共享资源时，冲突的可能性较小，因此不进行加锁，通过版本号或时间戳等方式解决冲突。Java中，Atomic类和CAS操作就是乐观锁的实现。
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共享资源。Java中，ReentrantReadWriteLock类就是读写锁的实现。
条件变量：线程在等待某个条件成立时，会阻塞等待，直到条件成立。Java中，Object类的wait()、notify()和notifyAll()方法就是条件变量的实现。

并发集合

并发集合是专门为并发环境设计的集合类，如ConcurrentHashMap。ConcurrentHashMap采用分段锁的方式，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

CopyOnWrite容器是一种线程安全的容器，当有写操作时，会创建一个新的副本进行修改，从而保证线程安全。CopyOnWrite容器适用于读多写少的应用场景。

BlockingQueue

BlockingQueue是一种线程安全的队列，支持生产者-消费者模型。常见的阻塞队列有LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue等。BlockingQueue内部采用锁机制来保证线程安全。

并发工具类

Phaser：Phaser是一个线程同步工具，用于实现多个线程之间的协作。Phaser允许线程在执行过程中进行多次同步，适用于需要多次协作的场景。
Exchanger：Exchanger允许两个线程交换数据。当两个线程都准备好交换数据时，它们会通过Exchanger进行数据交换。
FutureTask：FutureTask是一个可以异步执行的任务，返回Future对象。Future对象可以用来获取异步执行的结果或取消任务。

非阻塞算法

非阻塞算法通过原子操作（如CAS）实现线程间的协作，避免了锁的使用。非阻塞算法适用于高并发场景，可以提高系统的性能。

CAS原理

CAS（Compare-And-Swap）是一种无锁算法，通过比较内存中的值和期望的值，如果相等，则将内存中的值更新为新的值。CAS操作包括三个操作数：内存位置、预期值和新值。如果内存位置的值与预期值相等，则将内存位置的值更新为新值，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。Atomic类适用于需要保证原子性的场景，如计数器、状态标志等。

无锁队列

无锁队列是一种基于CAS原理实现的线程安全队列，如ConcurrentLinkedQueue。无锁队列适用于高并发场景，可以提高系统的性能。

并发框架

Netty线程模型：Netty采用主从多线程模型，提高并发性能。主线程负责接收客户端连接，从线程负责处理客户端请求。
Akka Actor模型：Akka采用Actor模型，实现高并发、高可用、高容错。Actor模型将每个任务封装成一个Actor，通过消息传递进行通信。
Disruptor环形缓冲区：Disruptor采用环形缓冲区，实现高并发、低延迟。Disruptor通过预分配内存和环形缓冲区的方式，避免了内存碎片和复制操作，提高了系统的性能。

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。在XML映射文件中，可以使用标签定义映射关系，在注解映射中，可以使用@Results、@Result等注解实现映射。

注解映射

MyBatis提供了一系列注解，用于实现Java对象与数据库表的映射，如@Select、@Insert、@Update、@Delete等。注解映射简化了XML映射文件的编写，提高了开发效率。

结果集映射

MyBatis将数据库表中的数据映射到Java对象中，包括基本类型、对象、集合等。MyBatis提供了丰富的映射类型，如一对一、一对多、多对多等。

关联查询

MyBatis支持一对一、一对多、多对多等关联查询。通过在XML映射文件或注解中定义关联关系，可以实现复杂的关联查询。

动态SQL

MyBatis支持动态SQL，可以根据条件动态生成SQL语句。动态SQL可以通过、、、等标签实现。

OGNL表达式

OGNL（Object-Graph Navigation Language）是一种表达式语言，用于在MyBatis中实现动态SQL。OGNL表达式可以访问对象的属性和方法，支持条件判断、循环等操作。

分支语句

MyBatis支持if、choose、when、otherwise等分支语句，实现动态SQL。分支语句可以根据条件动态生成SQL语句的不同部分。

批量操作

MyBatis支持批量插入、批量更新、批量删除等操作。批量操作可以减少数据库访问次数，提高性能。

缓存机制

MyBatis提供一级缓存和二级缓存，用于提高查询性能。一级缓存是SqlSession级别的缓存，二级缓存是全局缓存。

一级缓存

一级缓存是SqlSession级别的缓存，当同一个SqlSession查询相同的数据时，直接从缓存中获取。一级缓存的作用范围较小，但性能较高。

二级缓存

二级缓存是全局缓存，当同一个数据库中的数据被多个SqlSession查询时，可以共享缓存。二级缓存的作用范围较广，但性能相对较低。

自定义缓存

MyBatis支持自定义缓存，通过实现Cache接口实现。自定义缓存可以根据应用场景进行优化，提高缓存性能。

代理模式

MyBatis使用代理模式实现Mapper接口的动态代理，从而实现动态SQL。代理模式可以降低代码耦合度，提高开发效率。

MapperProxy

MapperProxy是MyBatis中实现Mapper接口动态代理的类。MapperProxy通过反射和动态代理技术，实现了Mapper接口的代理。

插件拦截

MyBatis支持插件拦截，通过实现Interceptor接口实现。插件拦截可以拦截MyBatis的执行过程，如查询、更新、删除等操作。

动态代理执行流程

MyBatis通过动态代理技术，实现Mapper接口的代理，从而实现动态SQL。动态代理执行流程如下：

创建Mapper接口的代理对象。
调用代理对象的方法。
MyBatis根据方法名称和参数类型，查找对应的XML映射文件或注解。
根据映射信息，生成SQL语句。
执行SQL语句，获取结果集。
将结果集映射到Java对象中。
返回执行结果。

SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的核心对象，其生命周期包括创建、使用、关闭等阶段。SqlSession在创建时，会创建一级缓存和二级缓存。

执行器类型

MyBatis提供多种执行器类型，如SimpleExecutor、ReuseExecutor、BatchExecutor等。不同的执行器类型适用于不同的场景，可以根据实际需求进行选择。

延迟加载

MyBatis支持延迟加载，提高查询性能。延迟加载可以在需要时才加载数据，减少数据库访问次数。

扩展机制

MyBatis提供多种扩展机制，如类型处理器、拦截器链、方言支持等。扩展机制可以满足不同的开发需求，提高MyBatis的灵活性。

类型处理器

MyBatis提供类型处理器，实现Java类型与数据库类型的转换。类型处理器可以自定义转换逻辑，满足不同的转换需求。

拦截器链

MyBatis支持拦截器链，通过实现Interceptor接口实现。拦截器链可以拦截MyBatis的执行过程，如查询、更新、删除等操作。

方言支持

MyBatis支持方言，如MySQL、Oracle等。方言可以自定义数据库的特定语法和函数，满足不同的数据库需求。

总结

本文详细介绍了并发编程和MyBatis的相关知识点，包括线程基础、线程池、同步机制、并发集合、并发工具类、并发框架、MyBatis的SQL映射、动态SQL、缓存机制、代理模式、插件拦截、SqlSession生命周期、执行器类型、延迟加载、扩展机制等。通过本文的学习，读者可以深入了解并发编程和MyBatis的原理，为实际开发提供理论支持。在实际开发中，需要根据具体场景选择合适的技术方案，以达到最佳的性能和可维护性。

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