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）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

在并发编程中，线程是程序执行的最小单位，它们是操作系统分配CPU时间的基本单位。线程的创建和管理是并发编程的核心，它涉及到线程的创建、调度、同步和通信等多个方面。线程的实现细节依赖于具体的操作系统，但通常包括以下步骤：

1. 线程创建：在Java中，线程可以通过继承Thread类或实现Runnable接口来创建。创建线程时，需要指定线程的运行体，即线程执行的代码。

2. 线程调度：操作系统负责线程的调度，将CPU时间分配给各个线程。线程调度策略通常包括先来先服务（FCFS）、时间片轮转（RR）、优先级调度等。

3. 线程同步：由于多个线程可能同时访问共享资源，因此需要同步机制来保证数据的一致性和完整性。Java提供了synchronized关键字、Lock接口、原子类等同步机制。

线程生命周期

线程的生命周期包括以下几种状态：

• 新建（New）：线程对象被创建，但尚未启动。
• 就绪（Runnable）：线程已准备好执行，等待CPU调度。
• 阻塞（Blocked）：线程由于某些原因（如等待资源）无法继续执行。
• 等待（Waiting）：线程处于等待状态，直到某个条件成立。
• 超时等待（Timed Waiting）：线程处于等待状态，但有一个超时时间。
• 终止（Terminated）：线程执行完成或被终止。

线程优先级

线程优先级决定了线程在调度时的优先级，Java中线程优先级分为1（最低）到10（最高）共10个等级。线程优先级不是绝对的，操作系统会根据实际情况进行调度。

守护线程

守护线程是服务其他线程的线程，当所有非守护线程结束时，程序将正常结束。守护线程适用于不需要关注的资源释放、日志记录等任务。在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

线程池是一组线程的集合，用于管理线程的生命周期和执行任务。线程池的核心参数配置包括：

• 核心线程数：线程池中最小的工作线程数。
• 最大线程数：线程池中允许的最大工作线程数。
• 存活时间：线程池中空闲线程的存活时间。
• 队列类型：工作队列的类型，如LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue等。
• 拒绝策略：当线程池无法处理提交的任务时，拒绝策略决定如何处理这些任务。

拒绝策略

常见的拒绝策略包括：

• AbortPolicy：抛出异常。
• CallerRunsPolicy：调用者运行。
• DiscardPolicy：丢弃任务。
• DiscardOldestPolicy：丢弃最早的任务。

工作队列类型

工作队列是线程池中用于存储待执行任务的队列。常见的队列类型有：

• LinkedBlockingQueue：基于链表的阻塞队列。
• ArrayBlockingQueue：基于数组的阻塞队列。
• SynchronousQueue：同步队列，不存储元素。

同步机制

同步机制是防止多个线程同时访问共享资源的一种手段。常见的同步机制包括：

• 悲观锁/乐观锁：悲观锁假定并发操作会引发冲突，因此在进行操作前会先加锁。乐观锁则认为并发操作不会引发冲突，只在操作后发现冲突时才进行锁定。
• 读写锁：读写锁允许多个读线程同时访问资源，但写线程在访问资源时需要独占资源。
• 条件变量：条件变量是一种线程间通信的机制，用于在线程等待某个条件成立时阻塞，当条件成立时唤醒等待的线程。

并发集合

并发集合是专门为并发环境设计的集合类，例如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等。这些集合类提供了线程安全的操作，确保在并发环境下数据的一致性和完整性。

BlockingQueue

BlockingQueue是一种线程安全的队列，支持两个操作：生产者线程向队列中添加元素，消费者线程从队列中移除元素。常见的BlockingQueue实现包括：

• LinkedBlockingQueue：基于链表的阻塞队列。
• ArrayBlockingQueue：基于数组的阻塞队列。
• PriorityBlockingQueue：基于优先级的阻塞队列。

并发工具类

Phaser：Phaser是一种用于实现线程间协作的工具，允许线程在某个点等待其他线程。Phaser可以用于实现分布式系统中的同步。

Exchanger：Exchanger允许两个线程交换数据。在数据交换完成后，两个线程会继续执行。

FutureTask：FutureTask用于异步执行任务，并返回执行结果。FutureTask可以与线程池结合使用，实现异步任务执行。

非阻塞算法

CAS（Compare-And-Swap）原理：CAS是一种无锁算法，通过比较内存中某个变量的值和预期值，如果相等则更新该变量的值。CAS可以用于实现无锁队列等并发数据结构。

Atomic类：Java提供了Atomic类，如AtomicInteger、AtomicLong等，它们提供了原子操作，可以用于实现并发编程中的原子操作。

无锁队列

无锁队列是一种基于CAS原理实现的并发队列，如ConcurrentLinkedQueue。无锁队列可以提供高性能的并发操作，适用于高并发场景。

并发框架

Netty线程模型：Netty采用主从多线程模型，主线程负责接收客户端连接，从线程负责处理客户端请求。这种模型可以提供高性能的网络通信。

Akka Actor模型：Akka是基于actor模型实现的高性能并发框架，actor之间通过消息传递进行通信。Akka可以用于构建高并发、高可用性的分布式系统。

Disruptor环形缓冲区：Disruptor是一种高性能的并发队列，适用于高并发场景。Disruptor使用环形缓冲区来存储数据，并通过CAS操作实现线程安全。

二、MyBatis知识体系

SQL映射

MyBatis通过映射文件将SQL语句与Java对象进行映射，实现数据持久化。映射文件中定义了SQL语句和Java对象的对应关系，包括字段映射、关联映射等。

注解映射

MyBatis提供了注解方式实现SQL映射，简化了映射过程。通过在Java接口或类上添加注解，可以自动生成映射文件。

结果集映射

结果集映射是将SQL查询结果与Java对象进行映射的过程。MyBatis通过TypeHandler和ResultMap实现结果集映射。

关联查询

关联查询用于实现多表之间的数据关联，MyBatis通过嵌套查询或联合查询实现关联查询。

动态SQL

动态SQL允许根据条件动态生成SQL语句，MyBatis提供了多种动态SQL支持，如 、 、 等。

OGNL表达式

OGNL表达式用于实现复杂的数据绑定，如对象、集合、数组等。OGNL表达式可以用于动态SQL和映射文件中。

分支语句

分支语句允许根据条件执行不同的SQL语句。在MyBatis中，可以使用 、 等标签实现分支语句。

批量操作

批量操作可以将多个SQL语句组合成一个批量执行，提高数据库操作效率。MyBatis提供了批量操作的标签和XML配置。

缓存机制

MyBatis提供了两级缓存机制：一级缓存和二级缓存。

一级缓存

一级缓存是SqlSession级别的缓存，用于存储SqlSession中查询到的数据。一级缓存可以减少数据库的访问次数，提高查询效率。

二级缓存

二级缓存是全局缓存，用于存储整个应用程序的数据。二级缓存可以提高数据查询效率，减少数据库的访问压力。

自定义缓存

MyBatis允许自定义缓存实现，通过实现Cache接口实现自定义缓存策略。

代理模式

MyBatis使用代理模式实现动态代理，在运行时动态创建代理对象。代理对象可以拦截执行过程中的某些操作，如SQL执行、结果集处理等。

MapperProxy

MapperProxy是MyBatis中的动态代理类，负责执行Mapper接口的方法。MapperProxy可以拦截方法调用，实现SQL执行、结果集处理等操作。

插件拦截

MyBatis提供了插件机制，允许拦截执行过程中的某些操作，如执行器、查询、结果集处理等。

动态代理执行流程

MyBatis通过Cglib或JDK动态代理实现动态代理，代理对象在执行方法时，会调用相应的拦截器。

SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的核心对象，负责管理数据库连接、事务和执行SQL语句。SqlSession的生命周期通常包括创建、使用和关闭。

执行器类型

MyBatis提供了多种执行器类型，如SimpleExecutor、BatchExecutor、ReuseExecutor等。不同的执行器类型适用于不同的场景。

延迟加载

延迟加载是一种优化手段，在需要时才加载相关数据，减少资源消耗。MyBatis支持延迟加载，可以通过@Lazy注解实现。

扩展机制

MyBatis提供了多种扩展机制，如自定义插件、拦截器、类型处理器等。

类型处理器

类型处理器用于处理Java类型与数据库类型之间的转换。MyBatis提供了多种类型处理器，如IntegerTypeHandler、StringTypeHandler等。

拦截器链

拦截器链用于拦截执行过程中的某些操作，如查询、结果集处理等。MyBatis提供了多种拦截器，如ExecutorInterceptor、ResultInterceptor等。

方言支持

MyBatis支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle、SQLServer等。通过配置数据库方言，可以简化SQL语句的编写。

总结

本文详细介绍了并发编程和MyBatis的知识体系，从线程基础到并发框架，从SQL映射到动态代理，全面阐述了相关知识点。在实际开发过程中，结合这些知识点，可以更好地解决并发问题和提高代码质量。

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