并发编程与MyBatis深度解析

📕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

并发编程是计算机科学中一个至关重要的领域，它通过协调多个任务的同时执行，极大地提升了程序的执行效率。以下是对并发编程知识体系的深入解析：

线程基础

线程是程序执行的最小单位，也是操作系统进行任务调度的最小执行单位。以下是线程的基础知识：

• 线程生命周期：线程从创建（创建状态）、就绪（就绪状态）、运行（运行状态）、阻塞（阻塞状态）、等待（等待状态）、超时（超时状态）和终止（终止状态）等状态转换的过程。线程的状态转换通常由操作系统调度器根据线程的优先级、资源需求和系统负载等因素决定。

• 线程优先级：线程优先级反映了线程在多线程环境中的执行优先级。线程优先级通常由操作系统提供，不同的操作系统和语言有不同的优先级设置方法。在Java中，可以使用Thread.setPriority()方法设置线程优先级。

• 守护线程：守护线程（Daemon Thread）是一种特殊的线程，它不阻塞程序执行。守护线程通常用于执行后台任务，如垃圾回收。当所有非守护线程结束时，Java虚拟机（JVM）会自动结束，从而结束所有守护线程。

• 线程池：线程池是一组预先创建的线程，它们可以重复使用，从而减少了线程的创建和销毁开销。线程池通过核心参数配置、拒绝策略和工作队列类型等机制来管理线程的生命周期和任务执行。

核心参数配置、拒绝策略、工作队列类型

• 核心参数配置：包括核心线程数（最小线程数）、最大线程数、线程存活时间（空闲线程在终止前存活的时间）和工作队列容量等。这些参数的配置需要根据具体应用场景和系统资源进行合理设置。

• 拒绝策略：当线程池中线程数量达到最大值时，如何处理新提交的任务。常见的拒绝策略包括：抛出异常、丢弃任务、丢弃当前任务并抛出异常、丢弃队列中最后一个任务等。

• 工作队列类型：如LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue等，它们分别适用于不同的场景。LinkedBlockingQueue是基于链表实现的阻塞队列，适用于不确定大小的队列；ArrayBlockingQueue是基于数组实现的阻塞队列，适用于固定大小的队列。

同步机制

同步机制是保证线程安全的重要手段，主要包括：

• 悲观锁/乐观锁：悲观锁假设并发访问会导致数据不一致，因此在访问数据前先加锁；乐观锁则假设数据在访问过程中不会改变，只在数据改变时才加锁。在Java中，可以使用synchronized关键字或ReentrantLock实现悲观锁，使用乐观锁如CAS（Compare-And-Swap）实现乐观锁。

• 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。在Java中，可以使用ReentrantReadWriteLock实现读写锁。

• 条件变量：条件变量允许线程在满足特定条件时等待，直到条件成立时被唤醒。在Java中，可以使用Object.wait()和Object.notify()方法实现条件变量。

并发集合

并发集合是为了解决多线程环境下集合操作的安全性问题而设计的，如：

• ConcurrentHashMap：线程安全的HashMap，适用于高并发场景。ConcurrentHashMap采用分段锁（Segment Locking）机制，将数据分成多个段，每个段有自己的锁，从而降低锁的竞争。

• CopyOnWrite容器：在写操作时复制整个容器，适用于读多写少的场景。CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet是CopyOnWrite容器的典型实现。

• BlockingQueue：线程安全的队列，支持生产者-消费者模型。常见的BlockingQueue实现包括LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue、PriorityBlockingQueue等。

并发工具类

• Phaser：用于协调多个线程的并发执行。Phaser允许线程在执行过程中进行分组和同步。

• Exchanger：用于在线程之间交换数据。Exchanger允许两个线程在某个时刻交换数据。

• FutureTask：用于异步执行任务，并获取执行结果。FutureTask是Future接口的实现类，它封装了异步任务的结果。

非阻塞算法

非阻塞算法是指在多线程环境下，通过算法设计避免锁的使用，从而提高程序的并发性能。

• CAS原理：比较并交换（Compare-And-Swap），是一种无锁算法。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。

• Atomic类：提供原子操作的类，如AtomicInteger、AtomicLong等。这些类通过内部锁机制确保操作的原子性。

• 无锁队列：基于CAS原理实现的线程安全队列。无锁队列可以减少锁的竞争，提高并发性能。

并发框架

• Netty线程模型：基于NIO的异步事件驱动模型，适用于高并发场景。Netty采用主从多线程模型，一个或多个Boss线程负责接收客户端连接，多个Worker线程负责处理业务逻辑。

• Akka Actor模型：基于Actor模型的并发框架，适用于构建分布式系统。Akka Actor模型将并发编程抽象为消息传递，从而简化了并发编程的复杂性。

• Disruptor环形缓冲区：基于环形缓冲区的并发框架，适用于高并发场景。Disruptor使用环形缓冲区来存储数据，并通过预分配内存和内存复制技术来提高性能。

二、MyBatis知识体系

MyBatis是一个优秀的持久层框架，它简化了数据库操作，使开发者只需关注SQL本身。以下是对MyBatis知识体系的深入解析：

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。

• 注解映射：使用@Select、@Insert、@Update、@Delete等注解定义SQL语句。这种方式更加灵活，便于开发。

• 结果集映射：将SQL查询结果映射到Java对象。MyBatis提供了多种映射方式，如一对一、一对多、多对一等。

• 关联查询：通过@One、@Many等注解实现多表关联查询。MyBatis提供了丰富的关联查询方式，如嵌套查询、延迟加载等。

动态SQL

动态SQL允许在运行时根据条件动态生成SQL语句。

• OGNL表达式：用于在动态SQL中表达条件。OGNL表达式支持丰富的运算符和函数，方便编写复杂的条件表达式。

• 分支语句：根据条件执行不同的SQL语句。MyBatis支持<if>、<choose>等分支语句。

• 批量操作：同时执行多个SQL语句。MyBatis支持<foreach>标签实现批量操作。

缓存机制

MyBatis提供了两级缓存机制，用于提高查询效率。

• 一级缓存：本地缓存，每个SqlSession独立。一级缓存适用于单次查询，避免了重复查询数据库。

• 二级缓存：全局缓存，所有SqlSession共享。二级缓存适用于多次查询，减少了数据库访问次数。

自定义缓存、代理模式

• 自定义缓存：通过实现Cache接口自定义缓存策略。自定义缓存可以满足特定应用场景的需求。

• 代理模式：MyBatis使用代理模式实现SqlSession、Executor等组件。代理模式降低了组件之间的耦合，提高了代码的可维护性。

MapperProxy、插件、动态代理

• MapperProxy：MyBatis使用代理模式实现Mapper接口。代理模式可以拦截Mapper接口的方法调用，实现如缓存、日志等功能。

• 插件：通过实现Interceptor接口自定义插件，拦截执行流程。插件可以用于实现如日志、事务等功能。

• 动态代理：MyBatis使用动态代理技术实现代理模式。动态代理可以在运行时创建代理对象，提高了代码的灵活性。

SqlSession生命周期、执行器类型、延迟加载

• SqlSession生命周期：SqlSession从创建到销毁的过程。SqlSession是MyBatis与数据库交互的接口，管理数据库连接、事务等。

• 执行器类型：MyBatis提供了多种执行器类型，如SimpleExecutor、ReuseExecutor等。不同的执行器类型具有不同的性能特点，适用于不同的场景。

• 延迟加载：在需要时才加载关联对象，提高查询效率。MyBatis支持延迟加载，通过@Lazy注解实现。

扩展机制、类型处理器、拦截器链、方言支持

• 扩展机制：MyBatis提供了多种扩展机制，如自定义类型处理器、拦截器等。扩展机制可以满足特定应用场景的需求。

• 类型处理器：将Java类型转换为数据库类型，如IntegerTypeHandler、StringTypeHandler等。

• 拦截器链：拦截器链用于拦截执行流程，如SqlSourceInterceptor、ExecutorInterceptor等。

• 方言支持：MyBatis支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle等。方言支持使得MyBatis可以方便地适应不同的数据库。

通过以上对并发编程和MyBatis知识体系的深入解析，我们可以看到这两个领域之间的关联。并发编程为MyBatis提供了线程安全的保障，而MyBatis则将并发编程的思想应用于数据库操作，提高了程序的并发性能。在实际开发中，我们可以根据具体需求选择合适的并发编程技术和MyBatis功能，以达到最佳的性能和可维护性。

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