并发编程与MyBatis核心解析

📕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、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

线程基础

在并发编程中，线程作为程序执行的最小单元，其核心在于如何高效地管理这些执行单元，以实现任务的并行执行。线程的独立性意味着它们可以在不干扰其他线程的情况下独立执行任务，而并行性和并发性则体现了多线程同时运行的能力。线程的并行性通常受到CPU核心数量的限制，而并发性则更多地体现在时间上的重叠。

线程生命周期

线程的生命周期是线程状态转换的过程，它从创建到销毁，经历了多个状态。在Java中，线程的状态包括：

1. 新建（New）：线程对象被创建后，尚未启动，此时线程处于新建状态。
2. 就绪（Runnable）：线程创建后，调用start()方法使线程进入就绪状态，等待CPU调度。
3. 运行（Running）：获得CPU时间片的线程进入运行状态，开始执行任务。
4. 阻塞（Blocked）：线程因等待某些条件（如锁、I/O操作）而无法继续执行，进入阻塞状态。
5. 等待（Waiting）：线程在等待某个事件（如通知）发生，进入等待状态。
6. 终止（Terminated）：线程执行完毕或被其他线程强制终止，进入终止状态。

线程优先级

线程优先级在Java中是一个整数，它决定了线程在调度时的优先级。Java提供了以下优先级常量：

• MIN_PRIORITY：线程最低优先级，值为1。
• NORM_PRIORITY：线程默认优先级，值为5。
• MAX_PRIORITY：线程最高优先级，值为10。

守护线程

守护线程（Daemon Thread）是一种特殊的线程，它在后台运行，为其他线程提供服务。当没有非守护线程在运行时，守护线程也会自动结束。Java中可以通过调用setDaemon(true)方法将线程设置为守护线程。

线程池

线程池是一种管理线程的机制，它可以提高应用程序的效率。线程池内部维护一组线程，这些线程可以重复使用，从而避免了频繁创建和销毁线程的开销。线程池的核心参数包括：

1. 核心线程数：线程池中最小线程数，即使没有任务，这些线程也会保持活动状态。
2. 最大线程数：线程池允许的最大线程数，当任务数量超过核心线程数时，会创建新线程。
3. 队列类型：用于存储等待执行的任务的队列。
4. 拒绝策略：当任务无法被线程池执行时，采用的策略。

拒绝策略

线程池的拒绝策略包括：

1. AbortPolicy：抛出RejectedExecutionException异常，终止程序。
2. CallerRunsPolicy：调用者运行策略，将任务交还给调用者线程。
3. DiscardPolicy：丢弃任务，不抛出异常。
4. DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最旧的任务，不抛出异常。

工作队列类型

线程池的工作队列类型包括：

1. LinkedBlockingQueue：基于链表的阻塞队列，适用于任务数量未知或数量较大的场景。
2. ArrayBlockingQueue：基于数组的阻塞队列，适用于任务数量已知或数量较少的场景。
3. PriorityBlockingQueue：优先级队列，按照任务优先级排序。
4. SynchronousQueue：同步队列，任务必须立即被消费。

同步机制

同步机制是确保线程安全的关键，Java提供了多种同步机制：

1. 同步代码块（synchronized）：通过同步代码块实现线程间的互斥访问。
2. 显式锁（ReentrantLock）：提供更灵活的锁操作，包括公平锁和非公平锁。
3. 偏向锁/轻量级锁/重量级锁：根据锁的状态和线程竞争情况选择不同的锁类型。
4. 分段锁（Segment Lock）：将数据分成多个段，每个段有自己的锁，适用于并发读多写少的场景。

并发集合

Java并发集合是为了提供线程安全的集合类而设计的，如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等。这些集合内部采用了各种并发控制策略，以确保线程安全。

ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap是Java中的线程安全HashMap实现，它通过分段锁（Segment Lock）来实现线程安全。内部结构是一个Segment数组，每个Segment包含一个HashEntry数组，每个Segment有自己的锁。

CopyOnWrite容器

CopyOnWrite容器是一种读写分离的并发容器，它通过复制底层数组来保证线程安全。当发生写操作时，容器会创建一个新数组，然后将新元素添加到新数组中，最后将原数组引用指向新数组。

BlockingQueue

BlockingQueue是Java中用于线程间通信的阻塞队列，如ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue等。这些队列支持生产者和消费者模式，生产者向队列添加元素，消费者从队列中取出元素。

并发工具类

Java提供了多种并发工具类，如Phaser、Exchanger、FutureTask等。

Phaser

Phaser是一种线程间协作的工具类，它可以实现线程间的有序执行。Phaser类似于CyclicBarrier，但提供了更灵活的线程协作方式。

Exchanger

Exchanger是用于线程间交换数据的工具类。两个线程可以到达Exchanger的任一端，交换数据后继续执行。

FutureTask

FutureTask是用于异步执行任务的工具类。它封装了Callable接口，允许异步执行返回结果的任务。

非阻塞算法

非阻塞算法是避免线程阻塞的一种技术，如CAS（Compare-And-Swap）原理。

CAS原理

CAS原理是一种非阻塞算法，它通过比较内存中的值与预期值，如果相等，则更新内存中的值。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，则将该位置的值更新为新值，否则不做任何操作。

Atomic类

Atomic类是Java中提供原子操作的类，如AtomicInteger、AtomicLong等。这些类内部使用了CAS操作来实现原子性。

无锁队列

无锁队列是一种基于CAS原理的并发队列，如ConcurrentLinkedQueue。无锁队列不依赖于锁，因此具有更高的并发性能。

并发框架

并发框架是用于简化并发编程的工具，如Netty、Akka、Disruptor等。

Netty线程模型

Netty是一个基于NIO的并发网络框架，它采用主从多线程模型。主线程负责接收连接请求，从线程负责处理业务逻辑。

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Actor。Actor是一个轻量级的线程，可以并发运行，并通过消息传递进行通信。

Disruptor环形缓冲区

Disruptor是一个高性能的并发框架，它采用环形缓冲区来存储数据。环形缓冲区具有高性能、低延迟的特点。

二、MyBatis知识体系

SQL映射

MyBatis通过XML或注解的方式，将SQL语句与Java对象进行映射。这种映射关系使得Java对象和数据库表之间建立了对应关系。

注解映射

MyBatis提供了多种注解来映射SQL语句，如@Select、@Insert、@Update、@Delete等。这些注解可以简化SQL映射过程，提高开发效率。

结果集映射

MyBatis将SQL查询结果映射到Java对象，如@Result、@Results等。这种映射关系允许将数据库表中的列映射到Java对象的属性。

关联查询

MyBatis支持关联查询，如@One、@Many等。关联查询可以将多个表之间的关系映射到Java对象中。

动态SQL

MyBatis支持动态SQL，如@SelectProvider、@UpdateProvider等。动态SQL允许根据条件动态构建SQL语句，提高SQL语句的灵活性。

OGNL表达式

MyBatis使用OGNL表达式来动态构建SQL语句。OGNL表达式是一种强大的表达式语言，可以用于表达复杂的逻辑关系。

分支语句

MyBatis支持分支语句，如@If、@Choose等。分支语句允许根据条件动态构建不同的SQL语句。

批量操作

MyBatis支持批量操作，如@Batch、@BatchProvider等。批量操作可以减少数据库访问次数，提高性能。

缓存机制

MyBatis提供了缓存机制，包括一级缓存和二级缓存。

一级缓存

一级缓存是SqlSession级别的缓存，它缓存了SqlSession中最近执行过的查询结果。当SqlSession关闭时，一级缓存也会随之失效。

二级缓存

二级缓存是Mapper级别的缓存，它缓存了Mapper中最近执行过的查询结果。二级缓存可以在多个SqlSession之间共享，提高查询效率。

自定义缓存

MyBatis支持自定义缓存，如@Cache、@CacheResult等。自定义缓存允许用户定义自己的缓存实现，以满足特定的需求。

代理模式

MyBatis使用代理模式来实现动态代理，如MapperProxy。代理模式允许在运行时动态创建代理对象，拦截目标对象的方法调用。

插件拦截

MyBatis支持插件拦截，如Interceptor。插件拦截可以拦截MyBatis的执行过程，实现自定义功能。

动态代理执行流程

MyBatis使用动态代理来执行SQL语句，其执行流程如下：

1. 创建代理对象。
2. 执行代理对象的方法。
3. 根据方法名称查找对应的Mapper接口。
4. 执行Mapper接口的方法。

SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的核心对象，其生命周期包括以下阶段：

1. 创建SqlSession。
2. 使用SqlSession执行SQL语句。
3. 关闭SqlSession。

执行器类型

MyBatis提供了多种执行器类型，如SimpleExecutor、BatchExecutor、ReuseExecutor等。

延迟加载

MyBatis支持延迟加载，如@Lazy。延迟加载可以减少初始加载的数据量，提高性能。

扩展机制

MyBatis提供了扩展机制，如TypeHandler、Interceptor等。

类型处理器

MyBatis提供了类型处理器，如IntegerTypeHandler、StringTypeHandler等。类型处理器可以将数据库中的数据类型转换为Java对象中的数据类型。

拦截器链

MyBatis提供了拦截器链，如ExecutorInterceptor、StatementHandlerInterceptor等。拦截器链可以拦截MyBatis的执行过程，实现自定义功能。

方言支持

MyBatis支持方言，如MySQL方言、Oracle方言等。方言支持使得MyBatis可以兼容不同的数据库。

总结

本文详细介绍了并发编程和MyBatis知识体系，从线程基础、线程池、同步机制到并发集合、并发工具类，再到MyBatis的SQL映射、缓存机制、代理模式等。通过串联知识点，使读者能够举一反三，更好地理解和应用这些技术。

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