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

线程基础

并发编程是现代软件开发中不可或缺的一部分，它允许系统同时处理多个任务，提高资源利用率和响应速度。线程作为并发编程的核心概念，是程序执行的基本单位。

线程生命周期

线程的生命周期包括以下几个阶段：

1. 新建（New）：线程被创建后，尚未启动。在Java中，通过Thread类或者实现Runnable接口来创建线程。创建后，线程对象会存储在虚拟机的线程管理器中。

2. 就绪（Runnable）：线程创建后，调用start()方法进入就绪状态。此时线程已准备好执行，等待CPU调度。调度器将线程加入就绪队列。

3. 运行（Running）：线程获得CPU时间，开始执行。线程运行状态取决于操作系统的调度策略，例如时间片轮转调度。

4. 阻塞（Blocked）：线程由于等待某个条件（如I/O操作、锁等）而暂停执行。此时线程进入阻塞队列，等待条件满足。

5. 等待（Waiting）：线程进入等待状态，直到某个条件满足。等待状态下的线程不占用CPU资源。

6. 超时等待（Timed Waiting）：线程在等待状态中设置超时时间，超时后进入就绪状态。Java提供了sleep()方法实现超时等待。

7. 终止（Terminated）：线程执行完毕或被强制终止。终止后的线程不再占用任何系统资源。

线程优先级

线程优先级用于表示线程执行的重要性，Java中线程优先级分为10个等级，范围从1（最低）到10（最高）。线程的优先级由操作系统调度，但优先级高的线程更有可能获得CPU时间。Java中，通过setPriority()方法设置线程优先级。

守护线程

守护线程是服务其他线程的线程，当所有非守护线程执行完毕时，守护线程也会自动结束。守护线程通常用于后台服务，如垃圾回收器。在Java中，通过设置线程为Daemon类的方法setDaemon(true)来设置线程为守护线程。

线程池

线程池是一种复用线程的技术，它可以提高程序性能，减少线程创建和销毁的开销。线程池的核心参数配置包括：

• 核心线程数：线程池维护的最少线程数量。在任务量较少时，线程池会使用核心线程执行任务。

• 最大线程数：线程池能够创建的最大线程数量。当任务量较大时，线程池会创建更多线程来执行任务。

• 线程存活时间：空闲线程在终止前可以保持存活的最长时间。超过这个时间，线程将被回收。

• 工作队列：存储等待执行的任务的队列。常用的队列有ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue等。

• 拒绝策略：当任务太多无法处理时，如何拒绝任务。常用的拒绝策略有AbortPolicy、CallerRunsPolicy等。

拒绝策略

线程池的拒绝策略有几种，包括：

• AbortPolicy：抛出异常，中断当前线程。

• CallerRunsPolicy：调用者运行任务，将任务重新插入任务队列，由调用者线程执行。

• DiscardPolicy：丢弃任务，不执行任何操作。

• DiscardOldestPolicy：丢弃最旧的任务，将任务重新插入任务队列。

工作队列类型

线程池的工作队列有以下几种类型：

• ArrayBlockingQueue：固定大小的阻塞队列，线程安全。

• LinkedBlockingQueue：基于链表的阻塞队列，适用于可预知大小的场景。

• PriorityBlockingQueue：具有优先级的阻塞队列，元素按自然顺序或Comparator顺序排序。

• SynchronousQueue：不存储元素的阻塞队列，适用于线程间直接交换数据的场景。

同步机制

同步机制是保证线程安全的重要手段，包括：

• 悲观锁：假设所有并发访问都会导致冲突，因此每次访问共享资源都加锁。常用的锁有synchronized关键字、ReentrantLock等。

• 乐观锁：假设不会发生冲突，只在更新数据时检查是否有其他线程修改过数据。常用的乐观锁实现有CAS算法、版本号等。

• 读写锁：允许多个线程同时读取数据，但只有一个线程可以写入数据。常用的读写锁有ReentrantReadWriteLock等。

• 条件变量：线程等待某个条件成立时暂停执行，条件成立后继续执行。常用的条件变量有ReentrantLock中的Condition接口等。

并发集合

Java提供了许多并发集合类，用于处理并发访问，包括：

• ConcurrentHashMap：线程安全的HashMap实现，采用分段锁技术，提高并发性能。

• CopyOnWrite容器：在写操作时复制整个容器，读操作则直接操作复制的容器。适用于读多写少的场景。

并发工具类

并发编程中常用的工具类包括：

• Phaser：用于实现多阶段任务，可以动态添加参与者，适用于并行计算和并发控制。

• Exchanger：用于在线程间交换数据，适用于数据交换场景。

• FutureTask：用于异步计算，可以获取异步任务的结果。

非阻塞算法

非阻塞算法是避免线程间直接锁竞争的技术，包括：

• CAS原理：比较并交换（Compare-And-Swap），用于实现无锁编程。

• Atomic类：提供原子操作的类，如AtomicInteger、AtomicLong等。

• 无锁队列：线程安全且无锁的队列实现，如ConcurrentLinkedQueue等。

并发框架

并发框架可以帮助开发者简化并发编程，包括：

• Netty：基于NIO的异步事件驱动的网络应用框架，适用于高性能网络编程。

• Akka Actor模型：基于Actor模型的并发编程框架，适用于分布式系统和高性能计算。

• Disruptor：高性能的并发框架，使用环形缓冲区，适用于高并发场景。

二、MyBatis知识体系

SQL映射

MyBatis的核心功能是将Java对象映射到数据库表，实现ORM（对象关系映射）。SQL映射包括：

• 注解映射：使用注解直接在Java对象上定义SQL映射。例如，使用@Select、@Insert、@Update等注解。

• 结果集映射：将数据库查询结果映射到Java对象。例如，使用 标签定义结果集映射。

• 关联查询映射：处理多表关联查询。例如，使用 标签实现一对多关联查询。

动态SQL

动态SQL是MyBatis的高级特性，可以动态构建SQL语句，包括：

• OGNL表达式：使用OGNL表达式动态获取对象属性。例如，使用#{}或${}表达式。

• 分支语句：根据条件动态选择SQL片段。例如，使用 、 、 、 等标签。

• 批量操作：支持批量插入、更新和删除操作。例如，使用 标签实现批量插入。

缓存机制

MyBatis提供了一级缓存和二级缓存机制，用于提高查询效率：

• 一级缓存：SqlSession级别的缓存，只对同一个SqlSession有效。在同一个SqlSession中，查询相同数据时，会优先从一级缓存中获取结果。

• 二级缓存：全局缓存，对应用的所有SqlSession有效。在多个SqlSession中，查询相同数据时，会优先从二级缓存中获取结果。

• 自定义缓存：允许开发者自定义缓存实现。例如，使用Ehcache、Redis等缓存框架。

代理模式

MyBatis使用代理模式来实现SqlSession，包括：

• MapperProxy：MyBatis内部使用的代理类。当执行数据库操作时，MyBatis会创建一个代理对象，代理对象负责执行实际的数据库操作。

• 插件拦截：MyBatis插件可以拦截执行过程，实现自定义功能。例如，拦截查询、更新、插入等操作。

执行流程

MyBatis的执行流程包括：

• 读取配置文件：读取MyBatis配置文件，包括数据库连接信息、映射文件等。

• 构建SqlSession：创建SqlSession实例，用于执行数据库操作。

• 执行查询：执行数据库查询，包括SQL解析、参数绑定、执行SQL等。

• 结果处理：处理查询结果，将结果集映射到Java对象。

SqlSession生命周期

SqlSession具有生命周期，包括：

• 创建：通过SqlSessionFactory创建SqlSession。SqlSessionFactory可以创建多个SqlSession实例。

• 使用：执行数据库操作，如查询、更新、插入等。

• 关闭：关闭SqlSession，释放资源。关闭SqlSession后，无法再次使用该实例。

执行器类型

MyBatis提供了不同的执行器类型，包括：

• SimpleExecutor：简单执行器，适用于简单查询。

• ReuseExecutor：重用执行器，适用于频繁执行相同SQL的场景。在执行器中，会复用数据库连接。

• BatchExecutor：批量执行器，适用于批量操作。在执行器中，可以将多个SQL语句合并为一个批处理执行。

扩展机制

MyBatis提供了扩展机制，包括：

• 类型处理器：处理Java类型和数据库类型之间的转换。例如，将Java对象转换为数据库表字段。

• 拦截器链：拦截执行过程，实现自定义功能。例如，拦截查询、更新、插入等操作。

• 方言支持：支持不同数据库的SQL方言。例如，MyBatis支持MySQL、Oracle、SQL Server等数据库的方言。

通过以上知识点的串联，我们可以看出，并发编程和MyBatis在软件架构中扮演着重要角色。并发编程提高了程序的并发性能和资源利用率，而MyBatis简化了数据库操作，提高了开发效率。在实际开发中，我们需要根据具体需求选择合适的并发编程技术和MyBatis特性，以实现高性能和高效率的系统。

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