并发编程与MyBatis知识体系

📕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。

Java程序员廖志伟

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一、并发编程知识体系

并发编程是现代计算机科学中的一个核心领域,它涉及到如何在单个处理器上同时处理多个任务,以实现资源的高效利用和系统的响应性。以下是对并发编程知识体系的详细描述,旨在专业且通俗易懂地阐述相关概念。

线程基础

线程是并发编程中最基本的执行单元,它是操作系统调度和分配CPU资源的基本单位。

  • 线程生命周期:线程的生命周期包括创建、就绪、运行、阻塞、等待、超时、终止等状态。在创建阶段,线程被创建但尚未启动;就绪状态表示线程准备好执行;运行状态表示线程正在执行;阻塞和等待状态表示线程因等待某些资源或事件而暂停执行;超时状态表示线程等待某个资源的时间超过了预设的最长时间;终止状态表示线程执行完毕。
  • 线程优先级:线程优先级决定了线程在CPU上的执行顺序,操作系统会根据优先级的高低来调度线程。高优先级的线程有更高的执行机会,但这也可能导致低优先级线程饥饿。
  • 守护线程:守护线程是一种服务其他线程的线程,当没有非守护线程运行时,守护线程也会随之终止。在Java中,可以通过调用Thread.setDaemon(true)将线程设置为守护线程。
  • 线程池:线程池是管理一组线程的容器,它可以减少线程创建和销毁的开销,提高性能。线程池中的线程可以复用,减少了线程创建和销毁的开销,同时还可以控制并发线程的数量。
核心参数配置

线程池的核心参数配置对于线程池的性能至关重要。

  • 核心线程数:线程池维护的核心线程数决定了线程池在未达到最大线程数时,能够同时运行的线程数量。
  • 最大线程数:线程池能容纳的最大线程数,当任务数量超过最大线程数时,线程池会根据拒绝策略处理新任务。
  • 存活时间:线程池中空闲线程的存活时间,超过这个时间后,空闲线程将被终止。
  • 队列容量:工作队列的最大容量,当任务提交给线程池时,如果队列已满,则根据拒绝策略处理新任务。
拒绝策略

当线程池无法处理新任务时,可以采用以下拒绝策略:

  • AbortPolicy:抛出异常,直接拒绝新任务。
  • CallerRunsPolicy:由调用者线程处理该任务,将任务回退到任务队列。
  • DiscardPolicy:忽略并丢弃任务,不抛出异常。
  • DiscardOldestPolicy:丢弃队列中最旧的任务,然后尝试将新任务加入队列。
工作队列类型

工作队列是线程池中的任务队列,常见的类型有:

  • LinkedBlockingQueue:基于链表的阻塞队列,适用于任务数量不确定的场景。
  • ArrayBlockingQueue:基于数组的阻塞队列,适用于任务数量已知且固定的场景。
  • SynchronousQueue:不存储元素的阻塞队列,适用于生产者-消费者模式。
同步机制

同步机制用于确保多个线程对共享资源的访问是互斥的。

  • 悲观锁:假设并发会导致冲突,因此在访问共享资源前先加锁。常见的悲观锁有synchronized关键字和ReentrantLock
  • 乐观锁:假设并发不会导致冲突,通过版本号或时间戳来检测冲突。常见的乐观锁有乐观锁CAS操作。
  • 读写锁:允许多个线程同时读取资源,但只允许一个线程写入资源。常见的读写锁有ReentrantReadWriteLock
  • 条件变量:允许线程在某个条件成立之前挂起。常见的条件变量有Object.wait()Object.notify()Object.notifyAll()
并发集合

Java并发集合提供了线程安全的集合实现。

  • ConcurrentHashMap:线程安全的HashMap,内部使用分段锁技术,提高了并发性能。
  • CopyOnWriteArrayList:线程安全的List,适用于读多写少的场景,每次修改都会复制底层数组。
并发工具类

以下是一些常用的并发工具类:

  • Phaser:一个可重入的同步屏障,用于协调多个线程的执行顺序。
  • Exchanger:允许两个线程交换数据,常用于生产者-消费者模式。
  • 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。
非阻塞算法

非阻塞算法通过原子操作和内存屏障来保证操作的原子性。

  • 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:基于CAS原理实现的线程安全队列,如ConcurrentLinkedQueue
并发框架

以下是一些流行的并发框架:

  • Netty:高性能的NIO框架,用于网络编程,通过异步事件驱动的方式处理并发连接。
  • Akka:基于Actor模型的并发框架,用于构建高并发、分布式应用,Actor模型简化了并发编程。
  • Disruptor:高性能的环形缓冲区,用于解决生产者-消费者问题,通过无锁的方式提高了并发性能。

二、MyBatis知识体系

MyBatis是一个优秀的持久层框架,它通过封装JDBC操作简化了数据库访问。

SQL映射

MyBatis通过XML或注解的方式定义SQL映射,将Java对象与数据库表进行映射。

  • 注解映射:使用@Select、@Insert、@Update、@Delete等注解定义SQL语句,简化了映射配置。
  • 结果集映射:将SQL查询结果映射到Java对象,通过映射关系实现数据的转换。
  • 关联查询:通过@One、@Many等注解实现多表关联查询,简化了复杂的SQL编写。
动态SQL

MyBatis支持动态SQL,可以根据条件动态构建SQL语句。

  • OGNL表达式:使用OGNL表达式进行条件判断和动态拼接SQL,提高了SQL的灵活性。
  • 分支语句:使用 、 、 、 等标签实现条件分支,简化了复杂的SQL逻辑。
  • 批量操作:使用 标签实现批量插入、更新或删除操作,提高了数据库操作的效率。
缓存机制

MyBatis提供了一级缓存和二级缓存机制,用于提高查询性能。

  • 一级缓存:本地缓存,每个SqlSession独立,缓存当前SqlSession的查询结果。
  • 二级缓存:全局缓存,多个SqlSession共享,缓存整个应用的查询结果。
  • 自定义缓存:通过实现Cache接口自定义缓存,提供了更高的灵活性。
代理模式

MyBatis使用代理模式实现Mapper接口,通过动态代理生成代理对象。

  • MapperProxy:MyBatis的内部类,实现Mapper接口的代理,拦截数据库操作。
  • 插件:通过实现Interceptor接口自定义插件,拦截MyBatis的执行过程,如查询、更新等。
动态代理执行流程

动态代理执行流程如下:

  1. 扫描Mapper接口。
  2. 创建MapperProxy代理对象。
  3. 执行代理对象的方法。
  4. 根据方法名称查找对应的XML或注解。
  5. 构建SQL语句并执行。
  6. 返回结果。
SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的核心对象,其生命周期如下:

  1. 创建SqlSession。
  2. 使用SqlSession执行数据库操作。
  3. 关闭SqlSession。
执行器类型

MyBatis提供了多种执行器类型,如SimpleExecutor、ReusingExecutor、BatchExecutor等,用于优化数据库操作。

延迟加载

MyBatis支持延迟加载,即在需要时才加载关联对象,减少了数据库的访问次数。

扩展机制

MyBatis提供了多种扩展机制,如类型处理器、拦截器链、方言支持等。

  • 类型处理器:将Java类型转换为数据库类型,如IntegerTypeHandlerStringTypeHandler等。
  • 拦截器链:拦截MyBatis的执行过程,如查询、更新等,可以自定义拦截器的逻辑。
  • 方言支持:支持不同的数据库方言,如MySQL、Oracle、SQL Server等。

总结

本文详细阐述了并发编程和MyBatis的知识体系,旨在帮助读者全面了解这两个领域。通过本文的描述,读者可以举一反三,将所学知识应用于实际项目中。在实际开发过程中,我们需要根据项目需求选择合适的并发编程技术和MyBatis配置,以提高应用性能和可维护性。

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