并发编程与MyBatis深度解析

📕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）、《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。

📘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。

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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的一个核心领域，它涉及如何有效地利用多核处理器并行处理多个任务，以提升系统的性能和响应速度。以下是对并发编程知识体系的深入解析，旨在揭示其背后的技术原理和实现细节。

线程基础

线程生命周期

线程的生命周期是一个复杂的状态转换过程，它通常包括以下状态：新建（New）、就绪（Runnable）、运行（Running）、阻塞（Blocked）、等待（Waiting）、超时等待（Timed Waiting）和终止（Terminated）。在Java中，线程状态的变化是通过线程调度器来管理的。线程调度器负责根据线程的优先级和状态在就绪队列中选择下一个执行的线程。

线程优先级

线程优先级是线程调度器选择线程执行的一个重要依据。在Java中，线程优先级分为1到10级，其中1为最低，10为最高。线程优先级并不能保证线程一定会被优先执行，但可以增加线程获得CPU时间片的概率。

守护线程

守护线程（Daemon Thread）是一种特殊的线程，它为其他线程提供服务。当没有非守护线程正在运行时，Java虚拟机（JVM）会退出。因此，如果某个守护线程正在运行，它将阻止JVM的退出。

线程池

线程池是一种高效管理线程的方式，它可以减少线程创建和销毁的开销。线程池通常由一个任务队列和一个固定数量的线程组成。当有新任务提交到线程池时，线程池会根据当前线程的状态和任务队列的情况来决定是否创建新线程或者使用现有线程来执行任务。

拒绝策略

当线程池达到最大线程数且任务队列已满时，需要采取拒绝策略来处理新任务。拒绝策略包括CallerRunsPolicy（调用者运行）、AbortPolicy（抛出异常）、DiscardPolicy（丢弃）和DiscardOldestPolicy（丢弃最旧的）。

工作队列类型

工作队列用于存储等待执行的任务。不同类型的工作队列适用于不同的场景。例如，LinkedBlockingQueue适用于任务数量不确定的场景，而ArrayBlockingQueue适用于任务数量固定的场景。

同步机制

悲观锁/乐观锁

悲观锁和乐观锁是两种处理并发冲突的策略。悲观锁假设冲突将会发生，因此会锁定数据直到事务完成。乐观锁假设冲突很少发生，只在必要时才加锁，通常通过版本号或时间戳来实现。

读写锁

读写锁允许多个线程同时读取数据，但写入数据时需要独占锁。这种锁机制可以提高并发性能，特别是在读操作远多于写操作的场景中。

条件变量

条件变量允许线程在某些条件成立时阻塞，条件不成立时继续执行。在Java中，可以通过Object类的wait()、notify()和notifyAll()方法来实现条件变量。

并发集合

Java并发集合如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等，通过内部机制确保并发操作的安全性。例如，ConcurrentHashMap使用分段锁（Segment Locking）来提高并发性能。

并发工具类

Phaser

Phaser是一种可重用的同步工具，可以用来协调一组线程的执行。它允许线程在执行过程中进行多次注册和到达，从而实现复杂的同步逻辑。

Exchanger

Exchanger允许两个线程交换数据。这种机制在需要两个线程协同完成某个任务时非常有用。

FutureTask

FutureTask是实现Future接口的线程，它可以在后台执行任务，并返回执行结果。FutureTask通常用于异步计算，允许调用者等待计算结果。

非阻塞算法

非阻塞算法利用原子操作和并发工具类来实现高效的并发处理。这种算法通常用于高性能并发场景，如网络编程。

CAS原理

Atomic类

Atomic类提供了原子操作，如AtomicInteger、AtomicLong等，它们利用CAS（Compare-And-Swap）原理来实现线程安全。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，则将内存位置的值更新为新值。

无锁队列

无锁队列通过CAS操作来实现线程安全的队列。这种队列不需要锁机制，因此可以提供更高的并发性能。

并发框架

Netty线程模型

Netty采用主从多线程模型，可以有效地处理高并发连接。主线程负责接收客户端连接，从线程负责处理实际的读写操作。

Akka Actor模型

Akka是一种基于Actor模型的并发框架，它允许构建无状态、有状态和有界状态的Actor。Actor模型通过消息传递来实现线程间的通信，从而简化了并发编程。

Disruptor环形缓冲区

Disruptor是一种高性能的并发框架，它使用环形缓冲区来减少锁的使用，提高并发性能。环形缓冲区通过预分配内存和环形索引来避免内存碎片和索引计算。

二、MyBatis知识体系

MyBatis是一个优秀的持久层框架，它通过封装JDBC操作数据库的过程，简化了数据库操作。以下是对MyBatis知识体系的深入解析。

SQL映射

注解映射

MyBatis允许使用注解来映射SQL语句和结果集。这种映射方式提供了更高的灵活性和可读性。

结果集映射

MyBatis可以将SQL查询结果映射到Java对象。这种映射是通过配置XML文件或使用注解来实现的。

关联查询

MyBatis支持多表关联查询，可以将关联表的数据映射到Java对象中。这种关联查询可以通过配置XML文件或使用注解来实现。

动态SQL

MyBatis允许使用动态SQL，根据不同的条件执行不同的SQL语句。这种动态SQL可以通过配置XML文件或使用OGNL表达式来实现。

OGNL表达式

OGNL表达式允许在MyBatis中进行复杂的数据绑定和计算。OGNL表达式是一种基于树的表达式语言，它可以访问对象的属性、方法、静态方法和静态字段。

分支语句

MyBatis允许使用分支语句来处理复杂的查询逻辑。分支语句可以根据不同的条件执行不同的SQL语句。

批量操作

MyBatis支持批量操作，可以同时执行多条SQL语句。这种批量操作可以显著提高数据库操作的效率。

缓存机制

一级缓存

一级缓存是MyBatis的本地缓存，它存储在SqlSession中，只对当前SqlSession有效。一级缓存可以提高数据库操作的效率，减少数据库访问次数。

二级缓存

二级缓存是MyBatis的共享缓存，它可以跨SqlSession使用。二级缓存可以提高整个应用程序的数据库操作效率。

自定义缓存

MyBatis允许自定义缓存实现，以适应特定的应用场景。自定义缓存可以通过实现Cache接口来实现。

代理模式

MyBatis使用代理模式来创建Mapper接口的实现。这种代理模式可以减少对数据库的直接访问，提高数据库操作的效率。

MapperProxy插件拦截

动态代理执行流程

MyBatis使用动态代理来创建Mapper接口的实现，并通过拦截器来处理SQL执行过程。动态代理是通过Java的Proxy类来实现的。

SqlSession生命周期

SqlSession是MyBatis的会话接口，它负责管理数据库连接和事务。SqlSession的生命周期通常与数据库会话的生命周期相对应。

执行器类型

MyBatis提供了不同的执行器类型，如SimpleExecutor和ReuseExecutor，它们决定了SQL执行的方式。SimpleExecutor每次执行SQL都会创建新的数据库连接，而ReuseExecutor会重用已创建的数据库连接。

延迟加载

MyBatis支持延迟加载，即在需要时才加载关联数据。这种延迟加载可以提高数据库操作的效率，减少数据库访问次数。

扩展机制

MyBatis提供了扩展机制，允许自定义类型处理器、拦截器链和方言支持。这种扩展机制可以满足不同应用场景的需求。

通过以上对并发编程和MyBatis知识体系的深入解析，我们可以看到，这两个领域虽然各自独立，但在实际应用中往往是相辅相成的。并发编程为MyBatis提供了高效执行的基础，而MyBatis则为并发编程提供了数据持久化的解决方案。掌握这些知识点，有助于我们在开发中构建高性能、可扩展的系统。

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