并发编程与MyBatis精髓

📕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）、《解密程序员的思维密码——沟通、演讲、思考的实践》作者、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。

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💡在这个美好的时刻，笔者不再啰嗦废话，现在毫不拖延地进入文章所要讨论的主题。接下来，我将为大家呈现正文内容。

一、并发编程知识体系

在深入探讨并发编程之前，我们需要构建一个坚实的知识体系。以下是对线程基础、线程生命周期、线程同步机制等核心知识点的详细解读。

线程基础

线程是程序执行的基本单元，它是操作系统能够进行运算调度的最小单位。线程与进程相比，具有更小的开销，因为线程共享进程的资源，如内存空间。在现代操作系统中，线程的实现通常采用用户空间线程（User-level Thread）或内核空间线程（Kernel-level Thread）两种方式。

线程生命周期

线程从创建到销毁，经历了以下生命周期：

1. 新建（New）：线程对象被创建，但此时线程处于不可运行状态。线程创建过程中，会分配一个唯一的线程ID、堆栈空间、程序计数器等资源。
2. 就绪（Runnable）：线程已经准备好运行，等待被调度。就绪状态的线程通常存在于线程池中，等待CPU资源。
3. 运行（Running）：线程正在CPU上执行。线程在运行状态时，可能会因为时间片分配、优先级调度等原因被切换到其他线程。
4. 阻塞（Blocked）：线程因为某些原因（如等待资源、执行I/O操作等）无法执行。在Java中，线程的阻塞状态可以通过synchronized关键字、Lock机制、Condition机制等实现。
5. 等待（Waiting）：线程处于等待状态，直到某个条件成立。在Java中，线程可以通过wait()方法进入等待状态，并通过notify()或notifyAll()方法唤醒其他线程。
6. 超时等待（Timed Waiting）：线程在等待一段时间后，超时进入可运行状态。在Java中，线程可以通过wait(long timeout)或wait(long timeout, int nanos)方法实现超时等待。
7. 终止（Terminated）：线程执行完毕或被强制终止。在Java中，线程的终止状态可以通过isAlive()方法判断。

线程优先级

线程优先级决定了线程在多线程环境中的调度顺序。Java中，线程优先级分为1到10，数值越大，优先级越高。但需要注意的是，优先级只是建议，操作系统会根据实际情况进行调度。

守护线程

守护线程是服务线程，它不会阻止程序退出。当所有的非守护线程结束时，程序将退出。在Java中，可以通过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，它可以提高程序性能，减少创建和销毁线程的开销。线程池的核心参数配置包括：

• 核心线程数：线程池中保持活跃的线程数。当线程池的任务数超过核心线程数时，线程池会创建新的线程来处理任务。
• 最大线程数：线程池中允许的最大线程数。当任务数超过核心线程数和最大线程数时，线程池会使用拒绝策略处理无法被处理的任务。
• 队列类型：工作队列存储等待执行的线程。常见的队列类型有LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue、SynchronousQueue等。
• 拒绝策略：当任务无法被处理时，如何拒绝任务。常见的拒绝策略有AbortPolicy、CallerRunsPolicy、DiscardPolicy等。

同步机制

同步机制用于解决多线程并发访问共享资源时可能出现的问题，如数据不一致、竞态条件等。常见的同步机制包括：

• 悲观锁/乐观锁：悲观锁假设并发访问会导致问题，因此采取锁定机制；乐观锁则假设并发访问不会导致问题，采用版本号或时间戳等机制。在Java中，synchronized关键字、ReentrantLock等是实现锁的机制。
• 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。读写锁可以进一步提高并发性能。在Java中，ReadWriteLock接口及其实现类是实现读写锁的机制。
• 条件变量：条件变量允许线程在某些条件不满足时等待，直到条件成立。在Java中，Condition接口及其实现类是实现条件变量的机制。

并发集合

并发集合是专门为并发环境设计的集合类，它们提供了线程安全的操作。常见的并发集合包括：

• ConcurrentHashMap：线程安全的HashMap实现。在Java 8中，ConcurrentHashMap采用分段锁（Segment Locking）机制，提高了并发性能。
• CopyOnWrite容器：在写操作时复制整个容器，读操作直接返回副本。CopyOnWrite容器适用于读多写少的场景，如ArrayList、HashMap等。
• BlockingQueue：线程安全的队列，支持阻塞操作。在Java中，ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、PriorityBlockingQueue等是实现BlockingQueue的机制。

并发工具类

一些并发工具类提供了更高级的并发控制机制，如：

• Phaser：用于协调多个线程的执行顺序。Phaser支持线程的加入、退出、等待等操作。
• Exchanger：允许两个线程在交换数据后继续执行。在Java中，Exchanger接口及其实现类是实现Exchanger的机制。
• FutureTask：代表异步计算的结果。FutureTask可以用来获取异步计算的结果或取消计算。

非阻塞算法

非阻塞算法利用CAS（Compare-And-Swap）等机制，在无锁的情况下完成操作。CAS操作包含三个操作数——内存位置、预期值和新值。当内存位置的值与预期值相同时，将内存位置的值更新为新值，否则不做任何操作。在Java中，Atomic类提供了原子操作的支持。

Atomic类

Atomic类提供了原子操作的支持，如AtomicInteger、AtomicLong等。这些类底层通过CAS操作实现原子性，避免了锁的开销。

无锁队列

无锁队列是一种基于CAS原理实现的线程安全队列，它避免了锁的开销。在Java中，ConcurrentLinkedQueue等是实现无锁队列的机制。

并发框架

一些并发框架提供了高级的并发控制机制，如：

• Netty：高性能的NIO框架，用于网络编程。Netty采用事件驱动模型，能够处理高并发、高负载的场景。
• Akka：基于Actor模型的并发框架。Actor模型通过消息传递实现线程间的通信，避免了锁的使用。
• Disruptor：高性能的环形缓冲区，用于处理高并发场景。Disruptor通过环形缓冲区和生产者-消费者模式实现高性能的数据处理。

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。以下是对MyBatis核心知识点的详细解读。

SQL映射

SQL映射是MyBatis的核心功能之一，它将Java对象与SQL语句关联起来。

注解映射

MyBatis提供了注解来简化SQL映射的配置，如@Select、@Insert、@Update、@Delete等。通过注解，可以方便地将Java对象的方法与SQL语句关联起来。

结果集映射

结果集映射用于将数据库查询结果映射到Java对象。在MyBatis中，可以使用 标签来实现结果集映射，将数据库字段与Java对象的属性进行关联。

关联查询

关联查询用于处理多表之间的关系，如一对一、一对多、多对多。在MyBatis中，可以使用 和 标签来实现关联查询。

动态SQL

动态SQL允许根据条件动态生成SQL语句，如@SelectProvider、@Choose等。在MyBatis中，可以使用 、 、 、 等标签来实现动态SQL。

OGNL表达式

OGNL（Object-Graph Navigation Language）表达式用于在MyBatis中访问对象属性和执行运算。OGNL表达式支持丰富的操作符，如算术运算、逻辑运算、集合操作等。

分支语句

分支语句用于处理条件判断，如@If、@Choose等。在MyBatis中，可以使用 、 、 、 等标签来实现分支语句。

批量操作

批量操作允许一次性执行多个SQL语句，提高效率。在MyBatis中，可以使用 标签来实现批量操作。

缓存机制

MyBatis提供了缓存机制，包括：

• 一级缓存：SqlSession级别的缓存，用于缓存查询结果。一级缓存的作用域是SqlSession，当SqlSession关闭时，一级缓存会失效。
• 二级缓存：Mapper级别的缓存，用于缓存Mapper的查询结果。二级缓存的作用域是Mapper，当Mapper被关闭时，二级缓存会失效。
• 自定义缓存：允许自定义缓存实现。在MyBatis中，可以通过实现Cache接口来创建自定义缓存。

代理模式

MyBatis使用代理模式来处理数据库操作，如MapperProxy。通过代理模式，MyBatis可以将数据库操作与Java对象解耦，简化开发。

插件拦截

MyBatis插件拦截器允许在执行数据库操作时进行拦截，如ExecutorType、StatementHandler等。通过插件拦截器，可以自定义数据库操作的行为。

动态代理执行流程

MyBatis使用动态代理来创建Mapper接口的代理实现，执行数据库操作。动态代理的过程包括：

1. 定义Mapper接口的代理类。
2. 创建代理类实例，并设置Mapper接口的代理。
3. 在代理类中，拦截对Mapper接口方法的调用。
4. 根据代理类中的拦截逻辑，执行相应的数据库操作。

SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的核心接口，它负责管理数据库连接和事务。SqlSession的生命周期包括：

1. 创建SqlSession对象。
2. 使用SqlSession执行数据库操作。
3. 关闭SqlSession，释放数据库连接。

执行器类型

MyBatis提供了不同的执行器类型，如SimpleExecutor、ReuseExecutor、BatchExecutor等。不同的执行器类型适用于不同的场景，如读写分离、批量操作等。

延迟加载

延迟加载允许在需要时才加载数据，提高性能。在MyBatis中，可以通过@Lazy注解来实现延迟加载。

扩展机制

MyBatis提供了扩展机制，如类型处理器、拦截器链、方言支持等。通过扩展机制，可以自定义MyBatis的行为。

总结

并发编程和MyBatis是现代软件开发中不可或缺的知识体系。通过深入理解线程基础、线程同步机制、并发集合、并发工具类等知识点，我们可以编写出高效、安全的并发程序。同时，掌握MyBatis的SQL映射、缓存机制、插件拦截等特性，可以帮助我们更好地进行数据库操作。在实际开发中，我们需要将这两方面的知识相结合，以提高应用程序的性能和可靠性。

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