并发编程与MyBatis精讲

📕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

并发编程是现代软件开发中不可或缺的一部分，它涉及到如何使多个任务在同一时间点执行，以提高系统的响应性和效率。以下是对并发编程知识体系的详细解析，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，它是程序中执行运算的最小单位。

线程生命周期：

1. 新建态：通过Thread类或其子类创建后，尚未启动。在这个阶段，线程对象被创建，但尚未分配资源，因此无法执行任何操作。
2. 就绪态：调用start()方法后，线程等待被分配CPU资源。此时线程已经准备好执行，但尚未获得CPU时间片。
3. 运行态：线程获得CPU资源，开始执行。线程在运行态中，会根据CPU调度策略执行相应的任务。
4. 阻塞态：由于某些原因（如I/O操作、等待锁等）导致线程暂停执行。线程在阻塞态时，不会占用CPU资源。
5. 终止态：线程执行完毕或被终止。终止态的线程将不再参与任何线程调度。

线程优先级： 线程优先级决定了线程在CPU资源有限时的调度顺序。Java中，线程优先级分为10个等级，范围从1（最低）到10（最高）。线程优先级不是绝对的，操作系统会根据实际情况进行调整。

守护线程： 守护线程是服务线程，它不参与程序的主要任务，而是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虚拟机中，守护线程的终止不会导致虚拟机退出。

线程池： 线程池是一组预先创建的线程，用于执行多个任务。它有以下核心参数配置：

• 核心线程数：线程池中的核心线程数量。核心线程在创建时就被创建，并且会一直存在，除非系统资源不足。
• 最大线程数：线程池允许的最大线程数量。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：用于存储等待执行的任务。常见的队列类型包括：数组阻塞队列、链表阻塞队列、优先级队列等。
• 拒绝策略：当任务数量超过最大线程数和队列容量时，如何处理新任务。常见的拒绝策略包括：抛出异常、丢弃任务、丢弃队列头部任务、调用拒绝处理者等。

同步机制： 同步机制用于控制对共享资源的访问，确保线程安全。常见的同步机制包括：

悲观锁/乐观锁：

• 悲观锁：假设在执行过程中，其他线程会修改数据，因此在操作数据前加锁。Java中，悲观锁的实现方式包括synchronized关键字、ReentrantLock等。
• 乐观锁：假设在执行过程中，其他线程不会修改数据，因此采用版本号或时间戳等机制进行冲突检测。Java中，乐观锁的实现方式包括AtomicInteger、AtomicLong等。

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。Java中，读写锁的实现方式包括ReentrantReadWriteLock。

条件变量： 条件变量用于等待某个条件成立，然后唤醒一个或多个线程。Java中，条件变量的实现方式包括Object.wait()、Object.notify()、Object.notifyAll()等。

并发集合： 并发集合是线程安全的集合类，包括ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等。这些集合类内部采用了多种同步机制，如分段锁、乐观锁等，以确保线程安全。

ConcurrentHashMap： ConcurrentHashMap是线程安全的HashMap实现，它采用分段锁技术，提高并发性能。分段锁将数据分为多个段，每个段有自己的锁，从而允许多个线程同时访问不同的段。

CopyOnWrite容器： CopyOnWriteArrayList等容器在每次修改操作时，都会创建一个新的副本，从而保证线程安全。这种策略适用于读多写少的场景。

BlockingQueue： BlockingQueue是线程安全的队列实现，它支持生产者和消费者模型。BlockingQueue内部采用了多种同步机制，如锁、条件变量等，以确保线程安全。

并发工具类：

• Phaser：用于协调多个线程的执行顺序。Phaser类似于CyclicBarrier，但它提供了更灵活的同步机制。
• Exchanger：用于在线程间交换数据。Exchanger允许两个线程在某个时刻交换数据，然后继续执行。
• FutureTask：用于异步执行任务。FutureTask允许一个线程提交一个任务，然后其他线程可以等待该任务的执行结果。

非阻塞算法： 非阻塞算法通过无锁编程技术，实现线程间的无锁交互。Java中，非阻塞算法的实现方式包括Atomic类、CAS操作等。

CAS原理： CAS（Compare-And-Swap）是一种无锁编程技术，通过原子操作比较并交换内存中的值。Java中，CAS操作通过Atomic类实现。

Atomic类： Atomic类提供了原子操作的方法，如AtomicInteger、AtomicLong等。这些类内部采用了CAS操作，确保操作的原子性。

无锁队列： 无锁队列是一种基于CAS原理的线程安全队列。无锁队列内部采用了CAS操作，确保线程安全。

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是一个基于Actor模型的并发框架，它将并发编程抽象为消息传递。Actor是一个轻量级的线程，它通过消息传递与其他Actor进行通信。

Disruptor环形缓冲区： Disruptor是一个高性能的并发框架，它使用环形缓冲区实现无锁队列。环形缓冲区内部采用了CAS操作，确保线程安全。

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。

SQL映射

注解映射： MyBatis支持使用注解进行SQL映射，如@Select、@Insert、@Update、@Delete等。这些注解可以简化SQL映射的配置。

结果集映射： MyBatis支持将SQL查询结果映射到Java对象，包括基本数据类型、集合类型等。结果集映射可以通过XML配置或注解实现。

关联查询： MyBatis支持多表关联查询，通过配置关联关系实现数据映射。关联查询可以通过XML配置或注解实现。

动态SQL： MyBatis支持动态SQL，如<if>、<choose>、<foreach>等标签。动态SQL可以根据条件动态生成SQL语句。

OGNL表达式： OGNL表达式用于在MyBatis中实现动态SQL和结果集映射。OGNL表达式可以方便地访问对象属性、执行条件判断等操作。

分支语句： MyBatis支持分支语句，如<if>、<choose>等。分支语句可以根据条件动态执行不同的SQL语句。

批量操作： MyBatis支持批量操作，如批量插入、批量更新等。批量操作可以显著提高数据库操作效率。

缓存机制

一级缓存： MyBatis默认使用一级缓存，它存储在SqlSession中，只对当前SqlSession有效。一级缓存可以提高查询效率，减少数据库访问次数。

二级缓存： MyBatis支持二级缓存，它存储在应用范围内，可以跨SqlSession共享数据。二级缓存可以提高查询效率，减少数据库访问次数。

自定义缓存： MyBatis允许自定义缓存，通过实现Cache接口实现缓存逻辑。自定义缓存可以满足特定的缓存需求。

代理模式： MyBatis使用代理模式实现Mapper接口，降低代码耦合度。代理模式可以将数据库操作与业务逻辑分离，提高代码可维护性。

执行流程

MapperProxy： MyBatis使用MapperProxy代理Mapper接口，实现动态代理。动态代理可以将数据库操作与业务逻辑分离，提高代码可维护性。

插件拦截： MyBatis支持插件拦截，如拦截查询、更新、插入等操作。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通过动态代理技术，拦截Mapper接口的方法调用，实现SQL映射和执行。动态代理技术可以提高代码执行效率，降低代码耦合度。

SqlSession生命周期

SqlSession： MyBatis使用SqlSession管理数据库连接和事务。SqlSession是MyBatis的核心对象，它负责执行数据库操作。

生命周期： SqlSession的生命周期从创建到销毁，包括以下几个阶段：

• 创建：通过SqlSessionFactory创建SqlSession。
• 使用：执行数据库操作。
• 关闭：释放数据库连接和事务资源。

执行器类型

执行器类型： MyBatis支持多种执行器类型，如简单执行器、批量执行器、缓存执行器等。不同的执行器类型适用于不同的场景。

延迟加载

延迟加载： MyBatis支持延迟加载，即在需要时才加载关联数据。延迟加载可以提高查询效率，减少数据库访问次数。

扩展机制

类型处理器： MyBatis使用类型处理器将数据库数据类型转换为Java类型。类型处理器可以提高数据转换效率，降低代码耦合度。

拦截器链： MyBatis使用拦截器链拦截SQL执行过程，如分页拦截器、日志拦截器等。拦截器链可以扩展MyBatis的功能，如性能监控、日志记录等。

方言支持： MyBatis支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle、SQL Server等。方言支持可以提高数据库操作效率，降低代码耦合度。

通过以上对并发编程和MyBatis知识体系的详细解析，我们可以更好地理解并发编程和MyBatis的核心概念和实现原理。在实际开发中，我们可以结合这些知识点，解决实际问题，提高代码质量和系统性能。

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