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）、《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。

📙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。

💡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。

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一、并发编程知识体系

并发编程是指在计算机系统中同时执行多个任务的能力，其核心在于如何高效地管理和调度线程，以确保系统的稳定性和性能。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。

1. 线程基础

线程是并发编程中最基本的概念，它是操作系统能够进行运算调度的最小单位。线程的实现依赖于操作系统的线程调度机制。

（1）独立调度：线程可以被独立调度，执行顺序不受其他线程的影响。这通常通过操作系统的调度算法实现，如时间片轮转调度、优先级调度等。

（2）独立拥核：线程可以独立拥有CPU资源。在多核处理器上，线程可以在不同的核心上并行执行。

（3）共享内存：线程之间共享内存资源。这使得线程间可以共享数据，但同时也带来了同步和竞态条件的问题。

（4）通信机制：线程之间可以通过各种方式进行通信，如共享内存、互斥锁、条件变量、信号量等。

2. 线程生命周期

线程的生命周期分为以下几个阶段：

（1）新建状态：使用Thread类或其子类创建线程对象时，线程进入新建状态。此时线程尚未启动，不占用系统资源。

（2）就绪状态：线程调用start()方法后，进入就绪状态。此时线程等待CPU资源，一旦获得资源即开始执行。

（3）运行状态：线程获取CPU资源，开始执行任务。线程在执行过程中可能发生阻塞，如等待同步锁。

（4）阻塞状态：线程因为某些原因无法执行任务，如等待某个条件满足、等待同步锁等。线程在此状态会释放CPU资源，等待条件满足。

（5）死亡状态：线程执行完毕或调用stop()方法后，进入死亡状态。此时线程不再占用系统资源，可以被回收。

3. 线程优先级

线程优先级用于表示线程的执行优先程度，操作系统会根据优先级调度线程。

（1）最高优先级：线程将始终处于就绪状态，等待CPU执行。这通常用于处理关键任务。

（2）正常优先级：线程在就绪状态和运行状态之间转换。这通常是默认的优先级。

（3）最低优先级：线程将很少被调度执行。这通常用于执行后台任务。

4. 守护线程

守护线程是一种特殊的线程，它用于执行一些后台任务，如垃圾回收等。

（1）当所有非守护线程结束时，守护线程会自动结束。这确保了程序能够正常退出。

（2）守护线程无法创建新的守护线程。这避免了程序陷入无限创建线程的循环。

5. 线程池

线程池是管理一组线程的集合，用于执行多个任务。

（1）降低资源消耗：线程池中的线程可以复用，减少了创建和销毁线程的开销。这减少了系统资源的消耗。

（2）提高系统吞吐量：线程池可以并行执行多个任务，提高系统性能。这通过合理分配线程资源来实现。

6. 核心参数配置

线程池的核心参数包括：

（1）核心线程数：线程池中最小的工作线程数。这确保了在系统负载较高时，线程池能够快速响应。

（2）最大线程数：线程池中最大的工作线程数。这限制了线程池的规模，避免资源耗尽。

（3）存活时间：线程池中空闲线程的存活时间。这确保了线程能够及时释放资源。

（4）任务队列：存放等待执行的任务。任务队列的类型和大小会影响线程池的性能。

7. 拒绝策略

线程池的拒绝策略有以下几种：

（1）CallerRunsPolicy：调用者运行策略，将任务回退到调用者线程执行。这保证了任务的执行。

（2）AbortPolicy：抛出异常，表示无法处理该任务。这适用于对任务执行要求不高的场景。

（3）DiscardPolicy：丢弃任务，不执行也不抛出异常。这适用于对任务执行要求不高的场景。

（4）DiscardOldestPolicy：丢弃最早进入队列的任务。这适用于对任务执行顺序要求不高的场景。

8. 工作队列类型

线程池的工作队列有以下几种类型：

（1）LinkedBlockingQueue：基于链表的阻塞队列。它适用于任务数量较多的场景。

（2）ArrayBlockingQueue：基于数组的阻塞队列。它适用于任务数量较少的场景。

（3）PriorityBlockingQueue：优先级阻塞队列。它适用于对任务优先级要求较高的场景。

9. 同步机制

同步机制包括以下几种：

（1）互斥锁：保证在同一时刻只有一个线程访问共享资源。这通过锁的锁定和解锁操作实现。

（2）读写锁：允许多个线程同时读取共享资源，但只有一个线程可以写入。这提高了读操作的并发性能。

（3）条件变量：线程在满足某些条件时，可以等待某个条件成立。这实现了线程间的同步。

10. 悲观锁/乐观锁

悲观锁和乐观锁是解决并发问题的两种方法：

（1）悲观锁：认为并发操作会导致数据冲突，因此采用锁机制来保证数据一致性。这通过互斥锁、读写锁等实现。

（2）乐观锁：认为并发操作很少会导致数据冲突，因此采用版本号或时间戳等方式来保证数据一致性。这适用于并发冲突较少的场景。

11. 读写锁

读写锁允许多个线程同时读取共享资源，但只有一个线程可以写入：

（1）读锁：允许多个线程同时读取共享资源。这提高了读操作的并发性能。

（2）写锁：保证同一时刻只有一个线程可以写入共享资源。这保证了数据的一致性。

12. 条件变量

条件变量是一种线程间的同步机制，它允许线程在满足某些条件时等待，直到条件成立再继续执行。这通过条件变量的等待和通知操作实现。

13. 并发集合

Java提供了多种并发集合，如下：

（1）ConcurrentHashMap：线程安全的HashMap。它通过分段锁的方式实现线程安全。

（2）CopyOnWriteArrayList：线程安全的ArrayList，在迭代时复制整个数组。这保证了在迭代过程中的线程安全。

14. ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap是一种线程安全的HashMap，具有以下特点：

（1）分段锁：将数据分成多个段，每个段独立进行加锁操作。这提高了并发性能。

（2）读写分离：读操作不加锁，写操作加锁。这提高了读操作的并发性能。

15. CopyOnWrite容器

CopyOnWrite容器在迭代时复制整个数组，保证了在迭代过程中的线程安全。这适用于读操作远多于写操作的场景。

16. BlockingQueue

BlockingQueue是一种线程安全的队列，支持阻塞操作：

（1）生产者：生产数据并将其放入队列。

（2）消费者：从队列中取出数据并消费。

17. 并发工具类

以下是一些常用的并发工具类：

（1）Phaser：用于实现多阶段并发操作。它通过阶段控制的方式实现并发操作。

（2）Exchanger：用于交换两个线程中的数据。它适用于需要交换数据的场景。

（3）FutureTask：用于异步执行任务。它通过Future接口提供异步执行的结果。

18. 非阻塞算法

非阻塞算法包括以下几种：

（1）CAS原理：Compare-And-Swap（比较并交换）。它通过原子操作的方式实现并发控制。

（2）Atomic类：提供原子操作的类。这些类提供了各种原子操作的方法。

（3）无锁队列：支持并发操作的队列。这些队列通过无锁的方式实现并发控制。

19. CAS原理

CAS原理是一种非阻塞算法，其核心思想是通过比较内存中的值和预期值，如果相等，则将新值写入内存。这通过原子操作的方式实现并发控制。

20. Atomic类

Atomic类提供原子操作的类，包括：

（1）AtomicInteger：原子操作整数值。

（2）AtomicLong：原子操作长整数值。

（3）AtomicReference：原子操作引用值。

21. 无锁队列

无锁队列支持并发操作，以下是一些常见的无锁队列：

（1）ConcurrentLinkedQueue：基于链表的并发队列。

（2）LinkedTransferQueue：基于链表的并发队列。

22. 并发框架

以下是一些常用的并发框架：

（1）Netty：高性能的NIO框架。它通过事件驱动的方式实现并发控制。

（2）Akka：基于Actor模型的并发框架。它通过Actor模型实现并发控制。

（3）Disruptor：环形缓冲区并发框架。它通过环形缓冲区的方式实现并发控制。

23. Netty线程模型

Netty采用主从多线程模型，将任务分配到多个线程中并行执行。这提高了并发性能。

24. Akka Actor模型

Akka是基于Actor模型的并发框架，Actor是一种无状态、无副作用的并发实体。这简化了并发编程。

25. Disruptor环形缓冲区

Disruptor是一种环形缓冲区并发框架，通过预分配内存和环形队列的方式，提高了并发性能。

二、MyBatis知识体系

MyBatis是一个基于Java的持久层框架，它将数据库操作封装成Java对象，简化了数据库开发。以下是对MyBatis知识体系的详细解析，并补充其技术实现细节。

1. SQL映射

MyBatis通过XML文件或注解的方式定义SQL映射，将数据库表与Java对象进行映射。

（1）XML映射：通过XML文件定义SQL映射，包括SQL语句、参数映射、结果集映射等。

（2）注解映射：通过注解的方式定义SQL映射，简化了XML配置。

2. 注解映射

MyBatis支持以下注解进行映射：

（1）@Select：定义查询SQL。它通过反射的方式获取参数和结果集。

（2）@Insert：定义插入SQL。它通过反射的方式获取参数。

（3）@Update：定义更新SQL。它通过反射的方式获取参数。

（4）@Delete：定义删除SQL。它通过反射的方式获取参数。

3. 结果集映射

MyBatis支持以下结果集映射：

（1）单列映射：将数据库表中的单列映射到Java对象属性。这通过反射的方式实现。

（2）多列映射：将数据库表中的多列映射到Java对象属性。这通过反射的方式实现。

4. 关联查询

MyBatis支持以下关联查询：

（1）一对一：将两个实体类进行关联。这通过嵌套查询或联合查询实现。

（2）一对多：将一个实体类与多个实体类进行关联。这通过嵌套查询或联合查询实现。

（3）多对多：将多个实体类进行关联。这通过联合查询实现。

5. 动态SQL

MyBatis支持动态SQL，可以根据条件动态构建SQL语句。这通过OGNL表达式和分支语句实现。

6. OGNL表达式

OGNL（Object-Graph Navigation Language）表达式用于在MyBatis中进行表达式运算。它支持对Java对象的属性进行访问和操作。

7. 分支语句

MyBatis支持分支语句，用于在动态SQL中实现条件判断。这通过if-else语句实现。

8. 批量操作

MyBatis支持批量操作，可以提高数据库操作性能。这通过批量插入、批量更新、批量删除等操作实现。

9. 缓存机制

MyBatis支持一级缓存和二级缓存：

（1）一级缓存：本地缓存，线程内共享。这通过HashMap实现。

（2）二级缓存：分布式缓存，跨线程共享。这通过Redis等缓存技术实现。

10. 自定义缓存

MyBatis允许自定义缓存，实现更复杂的缓存策略。这通过实现Cache接口实现。

11. 代理模式

MyBatis采用代理模式，将数据库操作封装成Java对象。这通过动态代理技术实现。

12. MapperProxy

MapperProxy是MyBatis中的代理类，用于代理Mapper接口。这通过反射和动态代理技术实现。

13. 插件拦截

MyBatis支持插件拦截，可以实现自定义功能。这通过实现Interceptor接口实现。

14. 动态代理执行流程

MyBatis通过动态代理实现Mapper接口的调用，执行流程如下：

（1）创建MapperProxy实例。

（2）通过反射调用Mapper接口方法。

（3）执行SQL映射。

（4）返回结果。

15. 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）执行数据库操作。

（3）关闭SqlSession。

16. 执行器类型

MyBatis支持以下执行器类型：

（1）SimpleExecutor：简单执行器，适用于单线程环境。

（2）ReuseExecutor：重用执行器，适用于多线程环境。

（3）BatchExecutor：批量执行器，适用于批量操作。

17. 延迟加载

MyBatis支持延迟加载，可以减少数据库访问次数。这通过懒加载的方式实现。

18. 扩展机制

MyBatis支持扩展机制，可以自定义插件、拦截器等。这通过实现相应的接口实现。

19. 类型处理器

MyBatis支持类型处理器，用于转换Java对象与数据库类型。这通过实现TypeHandler接口实现。

20. 拦截器链

MyBatis支持拦截器链，可以实现自定义功能。这通过实现Interceptor接口实现。

21. 方言支持

MyBatis支持方言，可以根据数据库类型选择不同的SQL语句。这通过实现Dialect接口实现。

总结：

本文详细介绍了并发编程和MyBatis知识体系，包括线程基础、线程池、同步机制、并发集合、并发框架、MyBatis核心概念等。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技术。在实际开发中，合理运用这些技术可以提高系统性能和稳定性。

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