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）、《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。

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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

并发编程是计算机科学中一个核心概念，它涉及到如何让计算机系统同时处理多个任务，以提升系统性能和资源利用率。以下是对并发编程知识体系的详细解析，旨在提供专业且通俗易懂的理解。

线程基础

线程是并发编程的基本执行单元，是程序执行的最小单位。每个线程都有自己的执行栈、程序计数器、寄存器和堆栈。

线程生命周期

线程的生命周期包括以下状态：

• 新建（New）：线程对象被创建，但尚未启动。
• 就绪（Runnable）：线程准备好执行，等待CPU调度。
• 运行（Running）：线程正在执行，CPU正在执行该线程的指令。
• 阻塞（Blocked）：线程因为某些原因无法执行，如等待资源、等待锁等。
• 等待（Waiting）：线程主动放弃CPU，等待其他线程的通知或等待某个条件成立。
• 终止（Terminated）：线程执行完毕或被终止。

线程优先级

线程优先级决定了线程在多线程环境中的调度顺序。不同操作系统的线程优先级设置方式不同，例如，在Java中，线程优先级分为1到10共10个等级，优先级高的线程更有可能被CPU调度。

守护线程

守护线程是一种特殊的线程，它为其他线程提供服务。当所有非守护线程结束时，守护线程也会自动结束。守护线程通常用于后台任务，如垃圾回收器。

线程池

线程池是管理一组线程的池，它可以提高应用程序的响应速度，避免频繁创建和销毁线程的开销。线程池通常包括以下核心参数：

• 核心线程数：线程池中的核心线程数，即使空闲也会一直在线程池中。
• 最大线程数：线程池能够创建的最大线程数。
• 队列：用于存放等待执行的任务。
• 拒绝策略：当任务无法被线程池处理时，如何处理这些任务。

核心参数配置

线程池的核心参数配置需要根据实际应用场景进行合理设置，例如，对于I/O密集型任务，可以设置更多的核心线程数，因为I/O操作不会占用太多CPU时间；对于CPU密集型任务，则可以设置较少的核心线程数，因为CPU密集型任务会占用较多CPU时间。

拒绝策略

拒绝策略包括以下几种：

• AbortPolicy：抛出RejectedExecutionException异常。
• CallerRunsPolicy：调用任务的线程来执行该任务。
• DiscardPolicy：不执行该任务，也不抛出异常。
• DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最老的任务，并执行当前任务。

工作队列类型

工作队列类型包括：

• 阻塞队列（BlockingQueue）：线程安全的队列，当队列满时，生产者线程会等待，当队列空时，消费者线程会等待。
• 非阻塞队列：生产者和消费者线程不会等待队列的状态。

同步机制

同步机制用于解决多线程并发访问共享资源时可能出现的问题，确保数据的一致性和完整性。

悲观锁/乐观锁

• 悲观锁：假设在并发环境下，多个线程会同时修改共享资源，因此在访问共享资源时，会先加锁，然后进行操作，操作完成后释放锁。悲观锁通常使用synchronized关键字或ReentrantLock实现。
• 乐观锁：假设在并发环境下，多个线程很少会同时修改共享资源，因此在访问共享资源时，不会加锁，而是通过版本号或时间戳来检测数据是否被修改。乐观锁通常使用CAS（Compare-And-Swap）操作实现。

读写锁

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。读写锁可以提高并发性能，尤其是在读操作远多于写操作的场景中。读写锁通常使用ReentrantReadWriteLock实现。

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。条件变量通常与Object类的wait()、notify()和notifyAll()方法一起使用。

并发集合

并发集合是线程安全的集合，包括：

• ConcurrentHashMap：基于分段锁的并发HashMap，通过将数据分成多个段，每个段由一个锁来保护，从而提高并发性能。
• CopyOnWriteArrayList：线程安全的List，通过复制整个底层数组来实现线程安全，适用于读操作远多于写操作的场景。

并发工具类

• Phaser：允许线程在某个阶段等待，直到所有线程都到达该阶段。Phaser常用于任务分割和并行执行的场景。
• Exchanger：允许两个线程交换数据。Exchanger常用于生产者-消费者模式。

非阻塞算法

非阻塞算法通过无锁操作来实现并发控制，如CAS（Compare-And-Swap）操作。非阻塞算法可以提高并发性能，但实现复杂度较高。

CAS原理

CAS操作是原子操作，它包含三个操作数：内存位置V、预期值A和新值B。当且仅当内存位置V的值与预期值A相等时，将内存位置V的值修改为新值B。

Atomic类

Atomic类提供了一系列的原子操作，如AtomicInteger、AtomicLong等。Atomic类可以保证操作的原子性，适用于处理简单的并发问题。

无锁队列

无锁队列是一种基于CAS操作的线程安全队列。无锁队列可以提高并发性能，但实现复杂度较高。

并发框架

• Netty：一个异步事件驱动的网络应用框架，使用NIO（非阻塞IO）技术实现高性能的网络通信。
• Akka：一个基于Actor模型的并发框架，将每个线程称为Actor，每个Actor可以发送和接收消息。
• Disruptor：一个高性能的并发队列实现，通过环形缓冲区和CAS操作来实现线程安全。

Akka Actor模型

Akka Actor模型是一种基于消息传递的并发模型，它将每个线程称为Actor，每个Actor可以发送和接收消息。Actor模型可以简化并发编程，提高系统的可扩展性和容错性。

Disruptor环形缓冲区

Disruptor环形缓冲区是一种高性能的并发队列实现，它通过环形缓冲区和CAS操作来实现线程安全。Disruptor环形缓冲区适用于高并发场景，可以提高系统的性能和响应速度。

二、MyBatis知识体系

MyBatis是一个强大的持久层框架，它对JDBC的操作数据库的过程进行了封装，使开发者只需要关注SQL映射文件，而不需要花费精力去处理JDBC的过程。

SQL映射

SQL映射是MyBatis的核心，它将Java对象映射到数据库中的表。SQL映射通常通过XML文件或注解来实现。

注解映射

MyBatis提供了注解来简化SQL映射的编写，如@Select、@Insert、@Update、@Delete等。注解映射可以减少XML配置，提高开发效率。

结果集映射

结果集映射是将数据库查询结果映射到Java对象的过程。MyBatis提供了丰富的映射类型，如一对一、一对多、多对多等。

关联查询

关联查询用于处理多表之间的关系，如一对多、多对多等。MyBatis支持多种关联查询方式，如嵌套查询、关联查询等。

动态SQL

动态SQL允许在运行时动态构建SQL语句，如if、choose等标签。动态SQL可以提高SQL语句的灵活性，减少重复代码。

OGNL表达式

OGNL（Object-Graph Navigation Language）表达式用于在MyBatis中访问对象的属性和方法。OGNL表达式可以简化Java对象的访问，提高代码可读性。

分支语句

分支语句用于处理SQL语句中的条件分支。MyBatis支持多种分支语句，如if、choose等。

批量操作

批量操作允许一次性执行多个SQL语句。批量操作可以提高数据库操作的效率，减少网络延迟。

缓存机制

MyBatis提供了缓存机制，包括一级缓存和二级缓存。

一级缓存

一级缓存是SqlSession级别的缓存，当同一个SqlSession查询相同的数据时，会从一级缓存中获取数据。一级缓存可以提高查询效率，减少数据库访问次数。

二级缓存

二级缓存是Mapper级别的缓存，当同一个Mapper查询相同的数据时，会从二级缓存中获取数据。二级缓存可以提高查询效率，减少数据库访问次数，适用于跨SqlSession的数据共享。

自定义缓存

MyBatis允许自定义缓存，通过实现Cache接口来实现。自定义缓存可以满足特定场景的需求，提高系统的性能和可扩展性。

代理模式

MyBatis使用代理模式来处理SQL映射和执行器。代理模式可以隐藏实现细节，提高代码的可维护性和可扩展性。

MapperProxy

MapperProxy是MyBatis中用于实现Mapper接口的代理类。MapperProxy可以拦截对Mapper接口的调用，实现SQL映射和执行器。

插件拦截

MyBatis允许通过插件来拦截SQL执行过程。插件可以扩展MyBatis的功能，提高系统的性能和可扩展性。

动态代理执行流程

MyBatis使用动态代理来处理Mapper接口的执行。动态代理可以拦截对Mapper接口的调用，实现SQL映射和执行器。

SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的核心对象，它负责管理数据库连接、事务等。SqlSession的生命周期包括以下阶段：

• 创建SqlSession：通过SqlSessionFactory创建SqlSession。
• 使用SqlSession：执行数据库操作。
• 关闭SqlSession：释放数据库连接、事务等资源。

执行器类型

MyBatis提供了多种执行器类型，如SimpleExecutor、ReuseExecutor等。执行器类型决定了数据库操作的执行方式，如批量执行、预处理语句等。

延迟加载

延迟加载是一种懒加载技术，它会在需要时才加载数据。延迟加载可以提高系统的性能和响应速度，减少内存消耗。

扩展机制

MyBatis提供了扩展机制，如类型处理器、拦截器链、方言支持等。扩展机制可以提高MyBatis的灵活性和可扩展性。

通过以上对并发编程和MyBatis知识体系的详细解析，我们可以看到这两个领域之间的联系和相互影响。并发编程为MyBatis提供了底层的线程安全保证，而MyBatis则利用并发编程的技术来实现高效的数据库操作。在实际应用中，理解和运用这些知识点，可以帮助我们构建高性能、高可靠性的系统。

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