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。

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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

线程基础

并发编程的核心在于理解线程的运作机制。线程的生命周期由多种状态组成，每个状态都代表着线程在执行过程中可能经历的不同阶段。

线程生命周期

1. 新建（New）：线程对象被创建后，进入新建状态。此时线程尚未启动，也没有分配系统资源。
2. 就绪（Runnable）：线程调用start()方法后，进入就绪状态。此时线程已经准备好执行，但可能由于CPU调度等原因，尚未获得CPU时间片。
3. 运行（Running）：线程获得CPU时间片后，进入运行状态。此时线程正在执行，执行完毕或被其他线程抢占CPU时间片后，将进入其他状态。
4. 阻塞（Blocked）：线程在执行过程中，由于某些原因（如等待锁、I/O操作等）无法继续执行，进入阻塞状态。
5. 等待（Waiting）：线程在等待某个条件成立时，进入等待状态。线程在等待过程中，不会占用CPU资源。
6. 超时等待（Timed Waiting）：线程在等待某个条件成立时，设置超时时间，进入超时等待状态。如果在超时时间内条件未成立，线程将自动唤醒。
7. 终止（Terminated）：线程执行完毕或被其他线程强制终止后，进入终止状态。

线程优先级与守护线程

线程优先级决定了线程在系统中的执行优先级。Java中，线程优先级分为1到10共10个等级，1为最低优先级，10为最高优先级。线程优先级并不能保证线程一定能够获得CPU时间片，但可以提高线程获得CPU时间片的概率。

守护线程是那些为其他线程服务的线程，当所有非守护线程结束时，守护线程也会自动结束。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生命周期的对象，它可以在多个任务之间重用线程，避免频繁创建和销毁线程的开销。线程池的核心参数包括：

1. 核心线程数：线程池在运行过程中始终保持的最小线程数。
2. 最大线程数：线程池在运行过程中允许的最大线程数。
3. 空闲存活时间：空闲线程在终止前可以存活的时间。
4. 队列容量：线程池的工作队列容量，用于存放等待执行的线程任务。
5. 拒绝策略：当任务无法被线程池处理时的行为，如AbortPolicy、CallerRunsPolicy等。

拒绝策略与工作队列类型

拒绝策略决定了当任务无法被线程池处理时的行为。常见策略包括：

1. AbortPolicy：抛出RejectedExecutionException异常。
2. CallerRunsPolicy：调用任务的run()方法，将任务重新提交给调用者。
3. DiscardPolicy：忽略任务，不抛出异常。
4. DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最早的未执行任务，并执行当前任务。

工作队列的类型决定了任务如何被存储和执行，常见的工作队列类型包括：

1. LinkedBlockingQueue：基于链表的阻塞队列，适用于任务数量较多的情况。
2. ArrayBlockingQueue：基于数组的阻塞队列，适用于任务数量较少的情况。

同步机制

同步机制用于控制对共享资源的访问，以确保线程安全。常见的同步机制包括：

悲观锁/乐观锁

悲观锁假设竞争是常见的，通过锁定资源来避免冲突。Java中，synchronized关键字和ReentrantLock类都实现了悲观锁。

乐观锁假设竞争不常见，通过版本号或其他机制来检测冲突。Java中，乐观锁的实现方式包括使用CAS操作和版本号。

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。Java中，ReentrantReadWriteLock类实现了读写锁。

条件变量

条件变量允许线程在某个条件不满足时等待，直到条件满足时被唤醒。Java中，Object类的wait()、notify()和notifyAll()方法实现了条件变量。

并发集合

并发集合是为并发环境设计的集合类，如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等，它们提供了线程安全的操作。

并发工具类

Phaser、Exchanger、FutureTask等并发工具类提供了高级的并发编程支持。

非阻塞算法

非阻塞算法通过原子操作和CAS（Compare-And-Swap）来保证线程安全，如Atomic类和无锁队列。

并发框架

Netty、Akka、Disruptor等并发框架提供了高度可用的并发编程模型。

线程模型

Netty的线程模型允许灵活地配置线程的数量和类型，以适应不同的业务需求。

Actor模型

Akka的Actor模型允许将并发程序构建为一组独立的、异步的Actor，每个Actor都有自己的消息队列。

环形缓冲区

Disruptor使用环形缓冲区来优化内存使用和减少锁的竞争。

二、MyBatis知识体系

SQL映射

MyBatis通过映射文件或注解来定义SQL与Java对象的映射关系。

注解映射

MyBatis提供了注解如@Select、@Insert、@Update、@Delete等来简化SQL映射的定义。例如，使用@Select注解可以定义一个查询方法，如下所示：

@Select("SELECT * FROM user WHERE id = #{id}")
public User getUserById(@Param("id") int id);

结果集映射

MyBatis允许将SQL查询结果映射到Java对象的字段或属性上。例如，将查询结果映射到User对象中，如下所示：

public class User {
    private int id;
    private String name;
    // getter和setter方法
}

<select id="selectUserById" resultType="User">
    SELECT id, name FROM user WHERE id = #{id}
</select>

关联查询

MyBatis支持复杂的结果集映射，包括一对一、一对多、多对多等关联查询。例如，将一对多关联查询映射到User对象中，如下所示：

public class User {
    private int id;
    private String name;
    private List<Role> roles;
    // getter和setter方法
}

<resultMap id="userRoleMap" type="User">
    <id property="id" column="id" />
    <result property="name" column="name" />
    <collection property="roles" column="id" select="selectRolesByUserId" />
</resultMap>

<select id="selectRolesByUserId" resultMap="roleMap">
    SELECT * FROM role WHERE userId = #{id}
</select>

动态SQL

MyBatis的动态SQL功能允许根据条件动态构建SQL语句。例如，根据用户名查询用户信息，如下所示：

<select id="selectUserByName" resultType="User">
    SELECT * FROM user
    <where>
        <if test="name != null">
            AND name = #{name}
        </if>
    </where>
</select>

OGNL表达式与分支语句

OGNL表达式用于动态表达式求值，分支语句允许在映射文件中定义条件分支。例如，根据条件选择不同的返回值，如下所示：

<select id="selectUser" resultType="User">
    SELECT * FROM user
    <choose>
        <when test="name != null">
            WHERE name = #{name}
        </when>
        <otherwise>
            WHERE id = #{id}
        </otherwise>
    </choose>
</select>

批量操作

MyBatis支持批量插入和更新操作，提高数据库操作效率。例如，批量插入用户信息，如下所示：

<insert id="insertUsers" parameterType="java.util.List">
    INSERT INTO user (name, age) VALUES
    <foreach collection="list" item="user" separator=",">
        (#{user.name}, #{user.age})
    </foreach>
</insert>

缓存机制

MyBatis提供了缓存机制来提高查询效率。

一级缓存与二级缓存

一级缓存是SqlSession级别的缓存，二级缓存是Mapper级别的缓存。

自定义缓存

MyBatis允许自定义缓存实现，以适应特定的业务需求。自定义缓存需要实现org.apache.ibatis.cache.Cache接口。

代理模式

MyBatis使用代理模式来封装数据库操作，使得开发者可以像调用本地方法一样调用SQL映射。

执行流程

MapperProxy是MyBatis中用于代理Mapper接口的关键类，它负责调用实际的SQL映射方法。

SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的会话接口，负责管理数据库连接、事务等。SqlSession的生命周期包括创建、使用和关闭三个阶段。

执行器类型

MyBatis提供了多种执行器类型，如SimpleExecutor、ReuseExecutor、BatchExecutor等，以适应不同的性能需求。

延迟加载与扩展机制

MyBatis支持延迟加载，即在需要时才加载关联对象。扩展机制允许开发者自定义TypeHandler、Interceptor等。

类型处理器与拦截器链

类型处理器负责将数据库类型转换为Java类型。拦截器链允许在执行SQL之前或之后进行额外的处理。

方言支持

MyBatis支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle、SQL Server等，以适应不同的数据库环境。

总结

并发编程和MyBatis是现代软件开发中的核心技术，掌握这些知识对于提高程序性能和可维护性至关重要。本文从基础概念到高级应用，全面解析了并发编程和MyBatis的知识体系，旨在帮助读者深入理解并应用这些技术。

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