并发编程与MyBatis精髓

📕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

🌾阅读前,快速浏览目录和章节概览可帮助了解文章结构、内容和作者的重点。了解自己希望从中获得什么样的知识或经验是非常重要的。建议在阅读时做笔记、思考问题、自我提问,以加深理解和吸收知识。阅读结束后,反思和总结所学内容,并尝试应用到现实中,有助于深化理解和应用知识。与朋友或同事分享所读内容,讨论细节并获得反馈,也有助于加深对知识的理解和吸收。💡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。

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一、并发编程知识体系

  1. 线程基础

线程的生命周期是并发编程的基础,它涉及线程的创建、调度、同步以及销毁等过程。在Java中,线程的生命周期通常包括以下状态:

  • 新建(New):线程对象被创建后处于此状态,此时线程尚未启动。
  • 就绪(Runnable):线程对象创建后,调用start()方法后进入就绪状态,此时线程等待CPU的调度。
  • 运行(Running):线程被调度执行,此时线程在CPU上运行。
  • 阻塞(Blocked):线程因为某些原因(如等待资源)无法继续执行,进入阻塞状态。
  • 终止(Terminated):线程执行完毕或被强制终止,进入终止状态。

线程优先级在Java中通过Thread类中的getPriority()和setPriority()方法进行设置,优先级越高,线程被CPU调度的机会越大。在多线程环境下,高优先级线程可能会“饥饿”低优先级线程,因此需要合理配置线程优先级。

守护线程(Daemon Thread)是一种特殊的线程,它不会阻塞程序的运行。当所有非守护线程结束时,程序将退出。在Java中,可以通过调用Thread.setDaemon(true)将线程设置为守护线程。

线程池是并发编程中的重要工具,它允许程序重用一组线程,从而减少系统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(Core Pool Size):线程池维护的最少线程数,即使没有任务提交也不会回收这些线程。
  • 最大线程数(Maximum Pool Size):线程池能够允许的最大线程数。
  • 队列类型(Queue):工作队列存储等待执行的任务,常见的队列类型有LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue等。
  • 拒绝策略(RejectedExecutionHandler):当任务太多无法处理时,如何拒绝任务,常见的拒绝策略有AbortPolicy、CallerRunsPolicy、DiscardPolicy等。
  1. 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。核心线程数应设置为一个合理的值,既不能太多也不能太少。太多会导致资源浪费,太少则无法充分利用CPU资源。最大线程数应根据系统资源和任务特性进行设置,以确保系统稳定运行。

队列类型的选择应根据任务特点进行。LinkedBlockingQueue适用于任务量较大且对线程数要求不高的场景,而ArrayBlockingQueue适用于任务量较小且对线程数要求较高的场景。拒绝策略的选择也应根据实际需求进行,以确保系统在面对高负载时能够做出合理的响应。

  1. 同步机制

同步机制是并发编程中确保线程安全的关键。在Java中,常见的同步机制包括:

  • 悲观锁/乐观锁:悲观锁假设并发环境下会出现冲突,因此对共享资源进行加锁,如synchronized关键字。乐观锁假设不会出现冲突,因此采用无锁的方式,如CAS操作。
  • 读写锁:读写锁允许多个线程同时读取资源,但写入资源时需要独占锁,如ReentrantReadWriteLock。
  • 条件变量:条件变量允许线程在某些条件下等待,直到条件成立,如Object.wait()和Object.notify()。
  1. 并发集合

并发集合是Java并发编程中的重要工具,它提供线程安全的集合类。常见的并发集合包括:

  • ConcurrentHashMap:基于分段锁的并发集合,适用于读多写少的场景。
  • CopyOnWrite容器:写时复制容器,适用于读多写少的场景,如CopyOnWriteArrayList。
  • BlockingQueue:线程安全的队列,支持线程间的阻塞操作,如LinkedBlockingQueue。
  1. 并发工具类

并发工具类提供方便的并发操作支持,如Phaser、Exchanger、FutureTask等。Phaser允许多个线程等待其他线程的同步点,Exchanger允许两个线程交换数据,FutureTask表示异步计算的结果。

  1. 非阻塞算法

非阻塞算法通过原子操作和乐观锁实现线程间的无锁操作。CAS原理(Compare-And-Swap)是一种常见的原子操作,它通过比较内存中的值和预期值,如果相等则将内存中的值更新为新的值。Atomic类提供原子操作的类,如AtomicInteger、AtomicLong等。无锁队列基于CAS操作实现线程安全。

  1. 并发框架

并发框架提供更高级别的并发编程支持,如Netty线程模型、Akka Actor模型、Disruptor环形缓冲区等。Netty线程模型基于NIO,适用于高性能网络编程;Akka Actor模型基于消息传递,适用于构建高并发、高可用系统;Disruptor环形缓冲区适用于高吞吐量场景。

二、MyBatis知识体系

  1. SQL映射

SQL映射是MyBatis的核心功能,它将Java对象与数据库表进行映射。在MyBatis中,SQL映射可以通过注解或XML配置实现。

  • 注解映射:使用@Select、@Insert、@Update、@Delete等注解定义SQL映射,如@Select("SELECT * FROM user WHERE id = #{id}")。
  • 结果集映射:将数据库结果集映射到Java对象,如@Results({@Result(column="id", property="id"), @Result(column="name", property="name")})。
  • 关联查询:通过一对一、一对多、多对多关联关系实现复杂查询,如@One、@Many等。
  • 动态SQL:使用OGNL表达式和分支语句实现动态SQL,如@Select("")。
  1. 缓存机制

MyBatis提供一级缓存和二级缓存机制,以提高数据库查询效率。

  • 一级缓存:默认开启,作用域为SqlSession。当同一个SqlSession查询相同的数据时,会从一级缓存中获取数据,避免重复查询。
  • 二级缓存:全局缓存,作用域为全局。当同一个Mapper映射的相同数据被多个SqlSession查询时,会从二级缓存中获取数据,避免重复查询。
  • 自定义缓存:自定义缓存实现,提高缓存性能。自定义缓存需要实现Cache接口。
  • 代理模式:通过代理模式实现缓存。MyBatis使用Cglib代理技术实现缓存。
  1. MapperProxy插件拦截

MyBatis提供插件机制,允许拦截SQL执行过程。

  • MapperProxy:MyBatis的代理类,拦截SQL执行过程。
  • 插件:自定义插件,拦截SQL执行过程。自定义插件需要实现Interceptor接口。
  • 动态代理:通过动态代理实现插件。MyBatis使用JDK动态代理技术实现插件。
  1. 执行流程

MyBatis的执行流程包括:

  • SqlSession生命周期:SqlSession的创建、使用、关闭。SqlSession是MyBatis中用于执行数据库操作的接口,它封装了数据库连接、事务管理等功能。
  • 执行器类型:MyBatis提供多种执行器类型,如SimpleExecutor、BatchExecutor等。SimpleExecutor适用于单条SQL执行,BatchExecutor适用于批量SQL执行。
  • 延迟加载:延迟加载实现关联数据的懒加载。延迟加载可以减少数据库访问次数,提高查询效率。
  • 扩展机制:MyBatis提供多种扩展机制,如拦截器、类型处理器等。拦截器可以拦截SQL执行过程,类型处理器可以将数据库类型转换为Java类型。
  1. 类型处理器与拦截器链

MyBatis提供类型处理器和拦截器链,以提高数据库操作效率。

  • 类型处理器:将数据库类型转换为Java类型。MyBatis提供多种类型处理器,如IntegerTypeHandler、StringTypeHandler等。
  • 拦截器链:拦截SQL执行过程,如SQL拦截器、日志拦截器等。拦截器可以修改SQL语句、处理异常等。
  • 方言支持:MyBatis支持多种数据库方言,如MySQL、Oracle等。方言支持可以简化数据库操作,提高开发效率。

总结

并发编程和MyBatis是现代软件开发中不可或缺的技术。掌握并发编程知识体系,能够提高程序的性能和可靠性;掌握MyBatis知识体系,能够简化数据库操作,提高开发效率。在实际应用中,可以将并发编程和MyBatis结合,实现高性能、高可用、易扩展的系统。

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