并发编程与MyBatis核心解析-CSDN博客

📕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

并发编程在多核处理器时代显得尤为重要，它使得程序能够高效地利用多核资源，提升整体性能。线程作为并发编程的基本单元，是程序执行的最小单位。以下是线程的一些关键概念和技术实现细节。

线程生命周期

线程在其生命周期中会经历以下状态：

新建（New）：线程对象被创建，但尚未启动。
可运行（Runnable）：线程已经被启动，等待CPU调度执行。
运行（Running）：线程正在CPU上执行。
阻塞（Blocked）：线程由于等待某些资源（如锁）而无法继续执行。
等待（Waiting）：线程处于等待状态，直到收到其他线程的通知或等待条件成立。
终止（Terminated）：线程执行完毕或被终止。

线程状态之间的转换依赖于线程调度算法和操作系统的线程管理机制。

线程优先级

线程优先级决定了线程在CPU调度中的优先顺序。在Java中，线程优先级分为10个等级，从最低的1到最高的10。优先级高的线程更有可能获得CPU时间片。然而，优先级调度策略存在一定的风险，如可能导致低优先级线程饥饿。

守护线程

守护线程是一种特殊的线程，它不属于程序的主线程，而是在后台运行，用于完成一些辅助工作。当所有非守护线程结束时，Java虚拟机会自动结束，包括所有守护线程。守护线程通常用于处理一些后台任务，如垃圾回收。

线程池

线程池是一种管理线程的方法，它可以复用已经创建的线程，避免频繁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：线程池在运行过程中始终保留的线程数。
最大线程数：线程池能创建的最大线程数。
队列类型：用于存储等待执行的任务队列的类型，如LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue等。
拒绝策略：当任务过多，线程池无法处理时，拒绝策略决定如何处理新任务。

线程池内部使用工作队列来存储等待执行的任务，常见的工作队列类型包括：

阻塞队列：如LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue等，具有缓存功能。
非阻塞队列：如SynchronousQueue，任务和线程一对一映射。

核心参数配置与拒绝策略

线程池的核心参数配置决定了其性能和资源使用情况。拒绝策略包括：

抛出异常
忽略
返回当前任务
丢弃队列头任务

合理配置线程池参数，如核心线程数和最大线程数，以及选择合适的工作队列类型和拒绝策略，可以有效地提高线程池的性能和稳定性。

同步机制

同步机制确保多个线程在访问共享资源时不会相互干扰。以下是常见的同步机制及其技术实现细节：

悲观锁：假设并发访问会导致冲突，因此在访问前加锁。Java中，可以使用synchronized关键字或ReentrantLock类实现悲观锁。
乐观锁：假设并发访问不会导致冲突，仅在更新数据时进行检查。Java中，可以使用Atomic类或CAS操作实现乐观锁。
读写锁：允许多个读线程同时访问资源，但写线程需要独占资源。Java中，可以使用ReentrantReadWriteLock类实现读写锁。
条件变量：允许线程在某些条件成立时进行等待。Java中，可以使用ReentrantLock类的newCondition()方法创建条件变量。

并发集合

Java并发集合如ConcurrentHashMap，提供了线程安全的集合操作。CopyOnWrite容器在写入操作时复制底层数据结构，保证线程安全。

BlockingQueue

BlockingQueue是一个线程安全的队列，支持阻塞操作。它常用于线程池的工作队列。常见类型包括：

阻塞队列：如LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue等，具有缓存功能。
非阻塞队列：如SynchronousQueue，任务和线程一对一映射。

并发工具类

并发工具类如Phaser、Exchanger、FutureTask等，提供了更高级的并发操作。例如，Phaser可以用于协调多个线程的执行进度，Exchanger可以用于线程之间交换数据。

非阻塞算法

非阻塞算法如CAS（Compare-And-Swap）原理，允许线程在不加锁的情况下修改共享资源。CAS操作包括三个操作数：内存位置、预期值和新值。如果内存位置的值与预期值相等，则将内存位置的值修改为新值，否则不做任何操作。

Atomic类

Atomic类提供了原子操作，如AtomicInteger、AtomicLong等，确保操作不会被其他线程打断。这些类底层通常使用CAS操作实现。

无锁队列

无锁队列如ConcurrentLinkedQueue，通过CAS操作实现线程安全。无锁队列适用于高并发场景，因为它们避免了锁的开销。

并发框架

并发框架如Netty、Akka等，提供了高级的并发编程模型。以下是这些框架的技术实现细节：

Netty线程模型

Netty采用主从多线程模型，主线程负责处理连接，从线程负责读写操作。这种模型可以有效地提高并发性能，并减少上下文切换的开销。

Akka Actor模型

Akka使用Actor模型，每个Actor独立运行，通过消息传递进行通信。Actor模型可以有效地处理高并发和分布式系统，并具有良好的容错性。

Disruptor环形缓冲区

Disruptor使用环形缓冲区，提供高吞吐量的并发处理。环形缓冲区可以减少内存碎片，并提高缓存命中率。

二、MyBatis知识体系

SQL映射

MyBatis通过XML或注解的方式，将Java对象和数据库表进行映射。以下是SQL映射的一些关键概念和技术实现细节：

注解映射

MyBatis提供了多种注解，如@Select、@Insert、@Update、@Delete等，用于定义SQL语句。这些注解可以简化SQL语句的编写，并提高代码的可读性。

结果集映射

MyBatis支持复杂的类型映射，如关联、嵌套等。例如，可以使用<resultMap>元素定义复杂的类型映射关系。

关联查询

MyBatis支持级联查询，如一对一、一对多等。级联查询可以减少数据库访问次数，并提高查询效率。

动态SQL

MyBatis使用<if>、<choose>、<foreach>等标签，实现动态SQL。这些标签可以根据条件动态地构建SQL语句，提高代码的灵活性和可维护性。

OGNL表达式

OGNL（Object-Graph Navigation Language）是一种表达式语言，用于在MyBatis中访问Java对象属性。OGNL表达式可以方便地访问对象属性、执行方法、调用静态方法等。

分支语句

MyBatis支持SQL语句中的if、case等分支结构。这些分支语句可以根据条件动态地执行不同的SQL语句。

批量操作

MyBatis支持批量插入、更新、删除等操作。批量操作可以减少数据库访问次数，并提高操作效率。

缓存机制

MyBatis提供了一级缓存和二级缓存，以及自定义缓存。以下是缓存机制的技术实现细节：

一级缓存

一级缓存是SqlSession级别的缓存，适用于单次数据库查询。一级缓存可以减少数据库访问次数，并提高查询效率。

二级缓存

二级缓存是全局缓存，适用于多次数据库查询。二级缓存可以减少数据库访问次数，并提高查询效率。二级缓存通常使用缓存框架（如Redis）实现。

自定义缓存

自定义缓存允许开发者自定义缓存实现。自定义缓存可以更好地满足特定场景的需求。

代理模式

MyBatis使用代理模式实现Mapper接口的动态代理。代理模式可以简化Mapper接口的编写，并提高代码的可维护性。

MapperProxy插件拦截

MyBatis的插件机制允许拦截Mapper方法执行过程，实现自定义功能。插件机制可以用于实现日志记录、性能监控等功能。

动态代理执行流程

MyBatis使用Cglib或JDK动态代理，根据配置生成代理对象。动态代理可以拦截Mapper接口的方法，并执行相应的逻辑。

SqlSession生命周期

SqlSession负责数据库操作，包括查询、更新等。SqlSession的生命周期通常与数据库连接的生命周期相同。

执行器类型

MyBatis提供了多种执行器类型，如SimpleExecutor、ReuseExecutor等。不同类型的执行器具有不同的性能特点，开发者可以根据实际需求选择合适的执行器。

延迟加载

MyBatis支持延迟加载，减少初始化时资源消耗。延迟加载可以避免在初始化时加载所有数据，从而提高性能。

扩展机制

MyBatis提供了类型处理器、拦截器链、方言支持等扩展机制，满足个性化需求。以下是扩展机制的技术实现细节：

类型处理器

类型处理器将数据库类型转换为Java类型。类型处理器可以自定义，以支持更多数据类型。

拦截器链

拦截器链允许拦截SqlSession生命周期中的操作。拦截器可以用于实现日志记录、性能监控等功能。

方言支持

MyBatis支持多种数据库方言，如MySQL、Oracle等。方言可以自定义，以支持更多数据库特性。

总结：

并发编程和MyBatis是现代软件开发中的重要知识点。通过学习并发编程，开发者可以设计出性能高效、可靠的程序。MyBatis简化了数据库操作，提高了开发效率。在实际项目中，合理运用这些知识，可以显著提升系统性能和稳定性。

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