并发编程与MyBatis核心

📕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、CSDN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

1. 线程基础

线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位，它由CPU控制单元分配CPU时间片来进行调度和执行。在Java中，线程的实现依赖于操作系统的线程管理机制，Java虚拟机（JVM）通过原生线程（native threads）来管理线程。Java线程分为用户线程和守护线程，用户线程是程序的主体，而守护线程则是在后台为其他线程提供服务的线程。当所有非守护线程结束时，JVM会自动结束，此时所有守护线程也会随之结束。

2. 线程生命周期

线程的生命周期分为几个阶段：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）。线程在创建后进入新建状态，随后通过调用start()方法进入就绪状态，就绪状态的线程等待CPU的调度。一旦获得CPU时间片，线程进入运行状态。在运行过程中，线程可能会因为等待某些资源（如锁）而进入阻塞状态。等待状态是指线程处于等待某个条件满足的状态，而超时等待则是等待一定时间后自动唤醒。线程执行完毕或被终止后进入终止状态。

3. 线程优先级

线程优先级是线程调度器在调度线程时考虑的因素之一。Java中，线程优先级分为10个等级，从1（最低）到10（最高）。线程优先级并不是绝对的，JVM可能会根据系统负载等因素调整线程的优先级。

4. 守护线程

守护线程是一种特殊的线程，当它运行的线程全部结束时，守护线程也会随之结束。Java虚拟机在启动时会创建一个守护线程池，用于执行垃圾回收等后台任务。守护线程不能创建守护线程，否则整个程序将无法正常结束。

5. 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。线程池的核心参数包括：核心线程数、最大线程数、存活时间、任务队列和拒绝策略。核心线程数是线程池中始终存在的线程数量，最大线程数是线程池允许的最大线程数量，存活时间是线程空闲时可以被终止的时间，任务队列用于存放等待执行的任务，拒绝策略用于处理超出最大线程数的新任务。

6. 拒绝策略

当线程池达到最大线程数时，拒绝策略用于决定如何处理新提交的任务。常见的拒绝策略有：AbortPolicy（抛出异常）、CallerRunsPolicy（调用者运行）、DiscardPolicy（丢弃任务）和DiscardOldestPolicy（丢弃最旧的任务）。

7. 工作队列类型

线程池的工作队列用于存放等待执行的任务，常见的工作队列类型有：LinkedBlockingQueue（链表）、ArrayBlockingQueue（数组）和SynchronousQueue（同步队列）。LinkedBlockingQueue是基于链表实现的阻塞队列，ArrayBlockingQueue是基于数组实现的阻塞队列，SynchronousQueue是一种特殊的阻塞队列，它不存储元素，总是保持空或满。

8. 同步机制

同步机制用于保证多线程间的数据一致性，常见的同步机制有：悲观锁/乐观锁、读写锁和条件变量。悲观锁在操作数据前先加锁，确保在操作过程中数据不会被其他线程修改；乐观锁在操作数据前不进行加锁，通过版本号或时间戳等机制保证数据一致性。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。条件变量用于线程间的通信，当一个线程需要等待某个条件满足时，可以使用条件变量使线程等待，直到条件满足后，其他线程通知等待的线程。

9. 悲观锁/乐观锁

悲观锁在操作数据前先加锁，确保在操作过程中数据不会被其他线程修改；乐观锁在操作数据前不进行加锁，通过版本号或时间戳等机制保证数据一致性。悲观锁适用于写操作较少的场景，而乐观锁适用于写操作较多的场景。

10. 读写锁

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。读写锁可以提高读操作的性能，适用于读多写少的场景。读写锁通常采用分段锁技术，将数据分割成多个段，每个段有自己的锁。

11. 条件变量

条件变量用于线程间的通信，当一个线程需要等待某个条件满足时，可以使用条件变量使线程等待，直到条件满足后，其他线程通知等待的线程。条件变量通常与锁一起使用，线程在获取锁后，可以使用条件变量使线程等待，其他线程在条件满足后可以唤醒等待的线程。

12. 并发集合

Java提供了多种并发集合，如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等，用于保证多线程环境下数据的一致性。ConcurrentHashMap是线程安全的HashMap，内部采用分段锁技术，允许多个线程同时进行读、写操作。CopyOnWriteArrayList在写操作时复制整个容器，保证在写操作过程中数据的一致性。

13. ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap是线程安全的HashMap，内部采用分段锁技术，允许多个线程同时进行读、写操作。分段锁技术将数据分割成多个段，每个段有自己的锁，线程对不同的段进行操作时可以并发进行，从而提高并发性能。

14. CopyOnWrite容器

CopyOnWrite容器在写操作时复制整个容器，保证在写操作过程中数据的一致性。这种策略适用于读操作远多于写操作的场景，因为写操作需要复制整个容器，开销较大。

15. BlockingQueue

BlockingQueue是一种线程安全的队列，支持线程间的生产者-消费者模式。BlockingQueue提供了多种方法，如put()、take()、offer()和poll()等，用于实现线程间的通信。

16. 并发工具类

常见的并发工具类有：Phaser、Exchanger、FutureTask等，用于实现复杂的并发场景。Phaser是一种可以用于线程间同步的并发工具类，Exchanger允许两个线程交换数据，FutureTask是一个可以表示异步计算结果的Future对象。

17. 非阻塞算法

非阻塞算法通过无锁编程实现，适用于高并发场景，如CAS（Compare-And-Swap）原理。CAS是一种无锁算法，通过原子操作实现多线程间的数据一致性。

18. CAS原理

CAS是一种无锁算法，通过原子操作实现多线程间的数据一致性。CAS操作包含三个操作数：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。

19. Atomic类

Atomic类提供了原子操作的方法，如AtomicInteger、AtomicLong等，用于实现无锁编程。这些类提供了各种原子操作，如比较并交换、加法、减法等。

20. 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，适用于高并发场景。无锁队列通过CAS操作确保线程安全，避免了锁的开销。

21. 并发框架

常见的并发框架有：Netty、Akka、Disruptor等，它们提供了高性能的并发编程解决方案。Netty采用主从多线程模型，将读写分离，提高网络通信性能。Akka采用Actor模型，将每个线程称为Actor，实现高并发、高可靠的消息传递。Disruptor采用环形缓冲区，通过预分配内存和数据结构，提高并发性能。

22. Netty线程模型

Netty采用主从多线程模型，将读写分离，提高网络通信性能。Netty的主线程负责接收客户端连接请求，从线程负责处理读写操作。

23. Akka Actor模型

Akka采用Actor模型，将每个线程称为Actor，实现高并发、高可靠的消息传递。在Akka中，每个Actor都是独立的，它接收消息并处理消息，不需要担心线程安全问题。

24. Disruptor环形缓冲区

Disruptor采用环形缓冲区，通过预分配内存和数据结构，提高并发性能。Disruptor的环形缓冲区可以避免内存碎片和数据拷贝，从而提高性能。

二、MyBatis知识体系

1. SQL映射

SQL映射是将Java对象属性与数据库表字段对应的过程。MyBatis通过XML或注解实现SQL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或@Result注解定义映射关系。

2. 注解映射

MyBatis提供了多种注解，如@Select、@Insert、@Update、@Delete等，实现SQL映射。这些注解可以用于接口方法或XML映射文件中的SQL语句。

3. 结果集映射

结果集映射是将数据库查询结果映射到Java对象的属性上。MyBatis通过XML或注解实现结果集映射。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或@Result注解定义映射关系。

4. 关联查询

关联查询用于实现多表之间的关系。MyBatis通过XML或注解实现关联查询。在XML映射文件中，可以使用 或 标签定义关联关系，在注解映射中，可以使用@One或@Many注解定义关联关系。

5. 动态SQL

动态SQL允许在执行SQL语句时动态地拼接SQL片段。MyBatis通过 、 、 等标签实现动态SQL。这些标签可以根据条件动态地包含或排除SQL片段。

6. OGNL表达式

OGNL（Object-Graph Navigation Language）是一种表达式语言，用于在MyBatis中访问对象的属性和方法。OGNL表达式可以用于动态SQL中的条件判断、参数替换等。

7. 分支语句

分支语句用于实现条件查询。MyBatis通过 标签实现分支语句。在 标签中，可以指定条件表达式，当条件表达式为true时，包含的SQL片段才会被执行。

8. 批量操作

批量操作允许同时执行多个SQL语句。MyBatis通过 标签实现批量操作。在 标签中，可以指定集合、索引、item等属性，用于遍历集合并构建批量SQL语句。

9. 缓存机制

MyBatis提供了两种缓存机制：一级缓存和二级缓存。一级缓存是SqlSession级别的缓存，用于缓存同一个SqlSession中执行过的查询结果。二级缓存是Mapper级别的缓存，用于缓存同一个Mapper中执行过的查询结果。

10. 一级缓存

一级缓存是SqlSession级别的缓存，用于缓存同一个SqlSession中执行过的查询结果。当SqlSession关闭时，一级缓存也会随之失效。

11. 二级缓存

二级缓存是Mapper级别的缓存，用于缓存同一个Mapper中执行过的查询结果。二级缓存可以在不同的SqlSession之间共享，但需要在全局配置文件中进行配置。

12. 自定义缓存

MyBatis允许自定义缓存，通过实现Cache接口实现。自定义缓存可以提供更丰富的缓存策略和功能。

13. 代理模式

MyBatis使用代理模式实现动态代理，如MapperProxy。代理模式可以减少重复代码，提高代码的可维护性。

14. 插件拦截

MyBatis插件机制允许拦截执行过程中的操作，如执行器拦截、SqlSession拦截等。插件可以用于日志记录、性能监控等。

15. 动态代理执行流程

MyBatis通过Cglib或JDK动态代理技术实现动态代理。动态代理技术可以拦截接口方法，实现方法增强。

16. SqlSession生命周期

SqlSession的生命周期包括：创建、使用和关闭。SqlSession是MyBatis的核心对象，用于执行数据库操作。

17. 执行器类型

MyBatis提供了多种执行器类型，如SimpleExecutor、ReuseExecutor和BatchExecutor。不同的执行器类型适用于不同的场景。

18. 延迟加载

延迟加载是指在实际需要时才加载相关数据。MyBatis通过 和 标签实现延迟加载。

19. 扩展机制

MyBatis提供了多种扩展机制，如类型处理器、拦截器链和方言支持。扩展机制可以扩展MyBatis的功能。

20. 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提供了多种内置类型处理器。类型处理器可以自定义实现。

21. 拦截器链

拦截器链允许拦截执行过程中的操作，如查询拦截、更新拦截等。拦截器可以用于日志记录、性能监控等。

22. 方言支持

MyBatis支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle等。方言可以提供特定数据库的SQL语法支持。

通过以上对并发编程和MyBatis知识体系的详细描述，我们可以了解到这两者在实际开发中的应用。在实际项目中，我们可以根据需求选择合适的并发编程技术和MyBatis特性，提高系统的性能和可扩展性。同时，对并发编程和MyBatis知识的深入理解，有助于我们在遇到问题时能够快速定位并解决。

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