并发编程与MyBatis深度解析

原创于 2025-08-07 12:29:15 发布 · 835 阅读

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#Concurrency # Multithreading # Java Programming

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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。

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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

并发编程是计算机科学中的一个重要领域，它涉及到如何在单个处理器上同时运行多个任务，以及如何在多处理器上并行运行任务。以下是对并发编程知识体系的详细描述，并补充其技术实现细节。

线程基础

线程是并发编程的核心概念，它是操作系统能够进行运算调度的最小单位。线程具有以下基本特性：

线程ID：线程ID通常由操作系统分配，用于唯一标识一个线程。在Java中，可以通过Thread.currentThread().getId()获取当前线程的ID。
程序计数器：程序计数器记录了线程的执行位置，即下一条指令的地址。在Java虚拟机中，每次线程切换时，程序计数器都会更新。
寄存器组：寄存器组保存线程运行时的各种临时数据，如变量、索引等。这些寄存器通常由处理器直接管理，线程切换时寄存器的内容会保存到线程上下文中。
堆栈：堆栈是线程执行时使用的数据区域，用于存储局部变量、方法参数、返回值等。每个线程都有自己的堆栈，线程切换时堆栈指针也会相应更新。

线程生命周期

线程从创建到销毁会经历以下生命周期：

新建（New）：使用Thread类或其子类创建后尚未启动的线程。此时线程只存在于内存中，尚未占用CPU资源。
就绪（Runnable）：线程已经创建并调用了start()方法，等待CPU调度。线程就绪状态是线程执行前的准备阶段。
运行（Running）：线程获取CPU时间，开始执行。在Java中，线程的运行状态由操作系统调度器控制。
阻塞（Blocked）：线程因等待某个资源或等待某些条件而无法执行。例如，线程在等待锁、等待I/O操作完成时会被阻塞。
等待（Waiting）：线程在等待某个特定条件的发生。线程处于等待状态时，不会被CPU调度。
超时等待（Timed Waiting）：线程在等待某个特定条件发生，但设定了等待时间。如果在超时时间内条件未发生，线程会自动唤醒。
终止（Terminated）：线程执行完毕或被其他线程中断。终止的线程不再占用任何系统资源。

线程优先级

线程优先级决定了线程在调度器中的优先级，操作系统会根据优先级来决定线程的执行顺序。Java中线程优先级分为1到10，数字越大优先级越高。线程优先级只是建议性的，调度器可能会根据实际情况调整线程的执行顺序。

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。当所有非守护线程结束时，程序会自动退出。在Java中，可以通过调用setDaemon(true)将线程设置为守护线程。

线程池

线程池是管理一组线程的机制，它可以提高应用程序的响应速度和资源利用率。线程池的核心参数配置包括：

核心线程数：线程池中最少保持的线程数。在任务较多时，线程池会创建新的线程来处理任务。
最大线程数：线程池中最多允许的线程数。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：工作队列的类型，如LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue等。工作队列用于存储等待执行的任务。
拒绝策略：当任务无法被线程池处理时的处理策略。常见的拒绝策略包括丢弃任务、抛出异常、执行拒绝策略等。

同步机制

同步机制用于解决多个线程访问共享资源时出现的数据不一致问题。常见的同步机制包括：

悲观锁：假设冲突一定会发生，因此对资源进行加锁。在Java中，可以使用synchronized关键字或ReentrantLock类实现悲观锁。
乐观锁：假设冲突不会发生，通过版本号或时间戳等方式来检测冲突。在Java中，可以使用AtomicInteger类或java.util.concurrent.atomic包中的其他原子类实现乐观锁。
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。在Java中，可以使用ReentrantReadWriteLock类实现读写锁。
条件变量：线程在等待某个条件成立时，会挂起当前线程，当条件成立时，线程会自动唤醒。在Java中，可以使用Object.wait()和Object.notify()方法实现条件变量。

并发集合

Java提供了许多并发集合，如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等，它们提供了线程安全的集合操作。这些集合通常使用分段锁、原子操作等技术来确保线程安全。

并发工具类

Java提供了许多并发工具类，如Phaser、Exchanger、FutureTask等，它们提供了更高级的并发控制。这些工具类通常基于原子操作、锁、条件变量等技术实现。

非阻塞算法

非阻塞算法通过无锁编程技术实现，如CAS（Compare-And-Swap）操作，它可以在不锁定资源的情况下，实现数据的原子性操作。在Java中，可以使用java.util.concurrent.atomic包中的原子类实现非阻塞算法。

无锁队列

无锁队列是一种高性能的并发数据结构，如ConcurrentLinkedQueue，它通过CAS操作实现线程安全。无锁队列通常适用于高并发场景，因为它避免了锁的开销。

并发框架

Netty、Akka和Disruptor等并发框架提供了更高级的并发编程模型，它们分别具有以下特点：

Netty：基于NIO的异步事件驱动框架，适用于构建高性能、高可靠的网络应用。Netty使用线程池来处理网络事件，并通过事件循环机制实现高效的并发处理。
Akka：基于Actor模型的并发框架，适用于构建高并发、高可用、分布式系统。Akka使用无状态Actor来处理并发任务，并通过消息传递机制实现Actor之间的通信。
Disruptor：基于环形缓冲区的并发框架，适用于构建高性能、低延迟的数据处理系统。Disruptor使用环形缓冲区来存储数据，并通过发布-订阅模式实现数据的生产和消费。

二、MyBatis知识体系

MyBatis是一个优秀的持久层框架，它消除了几乎所有的JDBC代码和手动设置参数以及获取结果集的工作。以下是对MyBatis知识体系的详细描述，并补充其技术实现细节。

SQL映射

SQL映射是MyBatis的核心概念，它定义了SQL语句与Java对象之间的映射关系。SQL映射可以通过XML文件或注解来实现。

XML映射：通过XML文件定义SQL映射，包括SQL语句、参数映射、结果集映射等。XML映射提供了丰富的配置选项，如动态SQL、类型处理器等。
注解映射：使用注解来定义SQL映射，简化了XML配置。在Java接口或类上使用注解，如@Select、@Insert、@Update、@Delete等，来定义对应的SQL语句。

注解映射

MyBatis提供了多种注解，如@Select、@Insert、@Update、@Delete等，用于实现SQL映射。

@Select：用于定义查询SQL语句。
@Insert：用于定义插入SQL语句。
@Update：用于定义更新SQL语句。
@Delete：用于定义删除SQL语句。

结果集映射

结果集映射用于将数据库查询结果映射到Java对象中。MyBatis提供了多种映射方式，如resultType、resultMap等。

resultType：指定查询结果的Java类型，MyBatis会自动将查询结果映射到对应的Java对象中。
resultMap：自定义结果集映射，可以指定字段与Java对象的属性之间的映射关系，以及字段类型的转换等。

关联查询

关联查询用于实现多表之间的数据关系。MyBatis提供了@One、@Many等注解来实现关联查询。

@One：用于实现一对一的关联查询。
@Many：用于实现一对多的关联查询。

动态SQL

动态SQL允许在运行时动态生成SQL语句。MyBatis提供了<if>、<choose>、<foreach>等标签来实现动态SQL。

：根据条件动态生成SQL语句的一部分。
：类似于switch语句，根据条件动态选择执行不同的SQL语句。
：用于遍历集合，动态生成SQL语句中的循环部分。

OGNL表达式

OGNL表达式用于在MyBatis中进行复杂的数据操作。OGNL表达式支持各种数据类型，如字符串、数字、日期等。

OGNL表达式可以用于获取对象的属性、调用方法、执行条件判断等。

分支语句

分支语句用于实现条件查询。MyBatis提供了<choose>标签来实现分支语句。

：类似于switch语句，根据条件动态选择执行不同的SQL语句。

批量操作

批量操作可以同时执行多个SQL语句。MyBatis提供了<foreach>标签来实现批量操作。

：用于遍历集合，动态生成SQL语句中的循环部分。

缓存机制

MyBatis提供了缓存机制，包括一级缓存和二级缓存。

一级缓存：本地缓存，存储当前SqlSession的查询结果。当SqlSession关闭时，一级缓存会失效。
二级缓存：分布式缓存，存储应用级别的查询结果。当应用重启时，二级缓存会失效。

自定义缓存

MyBatis允许用户自定义缓存实现。自定义缓存可以通过实现org.apache.ibatis.cache.Cache接口来实现。

自定义缓存：用户可以实现自己的缓存策略，如内存缓存、Redis缓存等。

代理模式

MyBatis使用了代理模式来实现SQL执行过程。MapperProxy是MyBatis中的代理类，它负责调用数据库操作。

代理模式：通过代理类来封装目标对象，实现对目标对象的控制。

插件拦截

MyBatis提供了插件机制，允许用户自定义插件来拦截数据库操作。插件可以通过实现org.apache.ibatis.plugin.Interceptor接口来实现。

插件拦截：在数据库操作前后执行自定义的代码，如日志记录、性能监控等。

动态代理执行流程

MyBatis使用动态代理来创建MapperProxy实例。动态代理执行流程如下：

调用Proxy.newProxyInstance()创建代理实例。
实现InvocationHandler接口，重写invoke()方法。
在invoke()方法中调用MapperProxy的invoke()方法。
MapperProxy调用数据库操作并返回结果。

SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的核心接口，它负责数据库连接的创建、关闭和事务管理。SqlSession的生命周期如下：

创建SqlSession实例。
使用SqlSession执行数据库操作。
关闭SqlSession。

执行器类型

MyBatis提供了多种执行器类型，如SimpleExecutor、ReuseExecutor、BatchExecutor等，它们分别适用于不同的场景。

SimpleExecutor：简单执行器，适用于单条SQL语句执行。
ReuseExecutor：重用执行器，适用于批量执行相同SQL语句。
BatchExecutor：批量执行器，适用于批量执行多条SQL语句。

延迟加载

延迟加载是一种常用的优化技术，它可以在需要时才加载资源。MyBatis支持延迟加载。

延迟加载：在查询结果集时，将关联数据延迟加载，减少查询时间和资源消耗。

扩展机制

MyBatis提供了扩展机制，允许用户自定义类型处理器、拦截器链、方言支持等。

扩展机制：用户可以自定义MyBatis的功能，如自定义数据类型处理器、拦截器、方言等。

通过以上对并发编程和MyBatis知识体系的详细描述，我们可以看到这两个领域之间存在着紧密的联系。并发编程为MyBatis提供了高性能、高并发的执行环境，而MyBatis则为并发编程提供了持久层解决方案。在实际应用中，我们可以将并发编程和MyBatis相结合，构建高性能、高可用的系统。

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