并发编程与MyBatis精解

📕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的一个重要领域，它涉及到如何使多个线程同时执行任务，以提高程序的执行效率和响应速度。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

线程是并发编程的基本单位，它是操作系统能够进行运算调度的最小单位。以下是线程的一些基本概念及其技术实现细节：

• 线程生命周期：线程从创建到销毁，会经历新建（New）、就绪（Runnable）、运行（Running）、阻塞（Blocked）、等待（Waiting）和终止（Terminated）等状态。在Java中，线程生命周期可以通过Thread类的方法如start()、run()、sleep()、wait()、notify()等来控制。

• 线程优先级：线程优先级决定了线程在多线程环境中的执行顺序，优先级高的线程有更大的机会被调度执行。在Java中，线程优先级可以通过setPriority(int)方法设置，优先级范围从1（最低）到10（最高）。

• 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，守护线程也会自动结束。在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方式，它可以提高线程的使用效率，避免频繁创建和销毁线程的开销。以下是线程池的相关知识点及其技术实现细节：

• 核心参数配置：包括核心线程数（Core Pool Size）、最大线程数（Maximum Pool Size）、存活时间（Keep Alive Time）、队列类型（Queue Type）等。在Java中，可以使用Executors工厂类来创建不同类型的线程池，如FixedThreadPool、CachedThreadPool、SingleThreadExecutor等。

• 拒绝策略：当线程池达到最大线程数时，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（丢弃最旧任务）。

• 工作队列类型：工作队列用于存储等待执行的任务，常见的有阻塞队列（如ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue）和非阻塞队列（如SynchronousQueue）。

同步机制

同步机制是确保多个线程在访问共享资源时不会发生冲突的机制。以下是几种常见的同步机制及其技术实现细节：

• 悲观锁/乐观锁：悲观锁假设冲突一定会发生，因此在访问共享资源时先加锁；乐观锁假设冲突很少发生，因此采用无锁的方式，通过版本号或时间戳来判断是否发生冲突。在Java中，可以使用synchronized关键字或ReentrantLock来实现悲观锁，使用AtomicInteger等原子类实现乐观锁。

• 读写锁：读写锁允许多个线程同时读取资源，但只有一个线程可以写入资源。在Java中，可以使用ReadWriteLock接口及其实现类ReentrantReadWriteLock来实现读写锁。

• 条件变量：条件变量用于线程间的通信，它可以使线程在满足特定条件时进行等待或通知。在Java中，可以使用Object的wait()、notify()和notifyAll()方法来实现条件变量。

并发集合

并发集合是为并发环境设计的集合类，它们提供了线程安全的操作。以下是几种常见的并发集合及其技术实现细节：

• ConcurrentHashMap：线程安全的HashMap，支持高并发访问。它通过分段锁（Segment Locking）技术实现线程安全，将数据存储在多个段（Segment）中，每个段有自己的锁。

• CopyOnWrite容器：在写操作时复制整个容器，读操作时访问复制的容器，适用于读多写少的场景。它通过在写操作时复制整个数组来保证线程安全。

• BlockingQueue：线程安全的队列，支持生产者-消费者模型。它通过内部锁和条件变量来实现线程安全，支持阻塞操作。

并发工具类

以下是一些常用的并发工具类及其技术实现细节：

• Phaser：一种用于线程间同步的机制，类似于CyclicBarrier，但更灵活。它允许线程在执行到某个点时等待其他线程，然后一起继续执行。

• Exchanger：允许两个线程交换数据，适用于线程间数据交换的场景。它通过内部锁和条件变量来实现线程安全的数据交换。

• FutureTask：代表异步计算的结果，可以获取计算结果或等待计算完成。它通过内部线程和Future接口来实现异步计算。

非阻塞算法

非阻塞算法是一种避免使用锁的并发算法。以下是常见的非阻塞算法及其技术实现细节：

• CAS原理：Compare-And-Swap，用于实现无锁编程。它通过比较内存中的值与预期的值，并在值匹配时更新内存中的值来实现无锁操作。

• Atomic类：提供原子操作的类，如AtomicInteger、AtomicLong等。它们通过内部锁和volatile关键字来实现原子操作。

• 无锁队列：基于CAS原理实现的线程安全队列。它通过CAS操作来保证队列操作的原子性。

并发框架

以下是一些常用的并发框架及其技术实现细节：

• Netty线程模型：Netty采用主从多线程模型，一个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。它通过Reactor模式来实现非阻塞IO，提高系统吞吐量。

• Akka Actor模型：Akka是一个基于Actor模型的并发框架，它将每个线程称为一个Actor，通过消息传递实现线程间的通信。它通过Actor系统来模拟异步消息传递，提高系统并发性能。

• Disruptor环形缓冲区：Disruptor是一个高性能的并发队列，它使用环形缓冲区来存储数据，通过无锁的方式实现高并发。它通过环形缓冲区和序列化机制来提高并发性能。

二、MyBatis知识体系

MyBatis是一个流行的持久层框架，它简化了数据库操作，提高了开发效率。以下是对MyBatis知识体系的详细解析，并补充其技术实现细节：

SQL映射

SQL映射是MyBatis的核心功能，它将Java对象与数据库表进行映射。以下是SQL映射的相关知识点及其技术实现细节：

• 注解映射：使用注解来定义Java对象与数据库表的映射关系。例如，@Table、@Column、@Id等注解可以用来指定表名、列名、主键等信息。

• 结果集映射：将数据库查询结果映射到Java对象。MyBatis使用XML配置文件或注解来定义结果集映射，包括字段映射、类型转换等。

• 关联查询：处理多表之间的关联关系。MyBatis支持一对一、一对多、多对多等关联关系，可以通过@One、@Many等注解来定义。

• 动态SQL：根据条件动态构建SQL语句。MyBatis使用Ognl表达式来构建动态SQL，支持条件判断、循环等操作。

OGNL表达式

OGNL（Object-Graph Navigation Language）是一种表达式语言，用于在MyBatis中动态获取Java对象的属性值。以下是OGNL表达式的一些应用场景及其技术实现细节：

• 分支语句：根据条件执行不同的SQL语句。OGNL表达式可以用于条件判断，根据条件动态构建不同的SQL片段。

• 批量操作：一次性执行多条SQL语句。OGNL表达式可以用于构建批量操作的SQL语句，提高数据库操作效率。

缓存机制

MyBatis提供了两种缓存机制：一级缓存和二级缓存。以下是缓存机制的相关知识点及其技术实现细节：

• 一级缓存：会话级别的缓存，用于存储当前会话中查询过的数据。它通过SqlSession对象来实现缓存，当会话结束时，缓存数据会自动失效。

• 二级缓存：全局级别的缓存，用于存储多个会话共享的数据。它通过Cache接口及其实现类（如PerpetualCache、RedisCache等）来实现缓存，支持缓存数据的持久化和过期策略。

自定义缓存

MyBatis允许用户自定义缓存，以下是一些自定义缓存的相关知识点及其技术实现细节：

• 代理模式：使用代理模式实现缓存的加载和更新。通过创建一个缓存代理类，在访问数据库之前先检查缓存中是否存在数据，如果存在则直接返回缓存数据，否则从数据库中加载并更新缓存。

• MapperProxy：MyBatis提供的代理类，用于拦截数据库操作。通过实现InvocationHandler接口，可以自定义缓存逻辑，如缓存数据的加载、更新和失效。

插件拦截

MyBatis允许用户自定义插件，以下是一些插件拦截的相关知识点及其技术实现细节：

• 执行流程：插件在执行数据库操作时进行拦截，可以实现日志记录、性能监控等功能。通过实现Interceptor接口，可以自定义插件的逻辑。

• SqlSession生命周期：SqlSession是MyBatis的会话对象，它负责管理数据库连接和事务。插件可以在SqlSession的创建、提交、回滚和关闭等生命周期阶段进行拦截。

执行器类型

MyBatis提供了多种执行器类型，以下是一些执行器类型的相关知识点及其技术实现细节：

• 延迟加载：按需加载关联对象，减少数据库访问次数。MyBatis支持懒加载，通过延迟加载关联对象来提高性能。

• 类型处理器：将数据库类型转换为Java类型。MyBatis提供了多种类型处理器，如IntegerTypeHandler、StringTypeHandler等，用于处理不同类型的数据库字段。

拦截器链

MyBatis允许用户自定义拦截器，以下是一些拦截器链的相关知识点及其技术实现细节：

• 拦截器：拦截数据库操作，实现自定义逻辑。通过实现Interceptor接口，可以自定义拦截器的逻辑。

• 链式调用：拦截器按照定义的顺序进行链式调用。MyBatis使用责任链模式来实现拦截器链，拦截器按照定义的顺序依次执行。

方言支持

MyBatis支持多种数据库方言，以下是一些方言支持的相关知识点及其技术实现细节：

• 方言：针对不同数据库的SQL语法差异，提供相应的方言支持。MyBatis提供了多种方言，如MySQL方言、Oracle方言等，通过在XML配置文件中指定方言来实现对特定数据库的支持。

总结

本文详细解析了并发编程和MyBatis知识体系，涵盖了线程基础、线程池、同步机制、并发集合、并发工具类、并发框架、SQL映射、OGNL表达式、缓存机制、自定义缓存、插件拦截、执行器类型、拦截器链和方言支持等方面。通过本文的学习，读者可以更好地理解和应用并发编程和MyBatis，提高开发效率和程序性能。

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