并发编程与MyBatis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。

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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、并发编程知识体系概述

并发编程是计算机科学中的一个重要领域，它涉及到如何在单个处理器上同时执行多个任务。在多线程环境下，合理地使用并发编程技术可以提高程序的性能和响应速度。以下是对并发编程知识体系的详细解析，并补充其技术实现细节。

线程基础

线程是并发编程的基本单位，它是操作系统能够进行运算调度的最小单位。线程具有以下特点：

• 轻量级：线程比进程更轻量，其资源占用更少，如线程堆栈、线程上下文等。线程的创建和销毁开销较小，通常在毫秒级别。
• 共享资源：线程共享进程的资源，如内存、文件描述符等。这要求线程在访问共享资源时，必须采取措施避免数据竞争和资源冲突。
• 独立执行：线程可以独立执行任务，互不干扰。线程的执行状态可以由操作系统进行调度，包括就绪、运行、阻塞、等待、超时等待和终止等。

线程生命周期

线程从创建到销毁经历了以下生命周期：

1. 新建（New）：通过Thread类或其子类创建线程对象，此时线程处于不可运行状态。
2. 就绪（Runnable）：线程对象被创建后，调用start()方法，进入就绪状态。此时线程等待CPU时间，等待被调度执行。
3. 运行（Running）：线程获得CPU时间，开始执行。线程在运行过程中，可能会被操作系统进行调度，进入阻塞或等待状态。
4. 阻塞（Blocked）：线程由于某些原因（如等待锁、I/O操作等）无法继续执行。此时线程处于阻塞状态，等待事件发生。
5. 等待（Waiting）：线程进入等待状态，直到被其他线程唤醒。线程可以通过wait()方法进入等待状态，通过notify()或notifyAll()方法被唤醒。
6. 超时等待（Timed Waiting）：线程在指定时间内等待，超时后自动唤醒。线程可以通过wait(long timeout)或wait(long timeout, int nanos)方法进入超时等待状态。
7. 终止（Terminated）：线程执行完毕或被其他线程终止。终止的线程不再占用系统资源。

线程优先级

线程优先级决定了线程在多线程环境中的执行顺序。Java中，线程优先级分为以下等级：

• 最低优先级：1
• 低优先级：2-5
• 正常优先级：6
• 高优先级：7-10
• 最高优先级：11

线程优先级是由操作系统根据线程的运行状态和系统资源进行动态调整的。在实际应用中，通常不建议使用线程优先级，因为优先级可能导致线程竞争和死锁等问题。

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。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

线程池是一种管理线程资源的方式，它可以提高程序的性能和响应速度。线程池的核心参数配置包括：

• 核心线程数：线程池中保持活跃的线程数。核心线程数决定了线程池的并发能力。
• 最大线程数：线程池中允许的最大线程数。当任务数量超过核心线程数时，线程池会创建新的线程来执行任务。
• 工作队列：存放等待执行的任务队列。工作队列的类型和容量会影响线程池的性能。
• 拒绝策略：当任务无法被线程池处理时的处理策略。拒绝策略包括CallerRunsPolicy、AbortPolicy、DiscardPolicy和DiscardOldestPolicy等。

拒绝策略

拒绝策略包括以下几种：

• CallerRunsPolicy：调用者运行策略，将任务回退给调用者。这种策略适用于对响应时间要求较高的场景。
• AbortPolicy：抛出异常，终止线程池。这种策略适用于对线程池稳定性要求较高的场景。
• DiscardPolicy：丢弃任务，不抛出异常。这种策略适用于对任务执行结果不关心的场景。
• DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最久的一个任务。这种策略适用于对任务执行顺序要求不高的场景。

工作队列类型

工作队列类型包括以下几种：

• LinkedBlockingQueue：基于链表的阻塞队列。它具有无界和有界两种形式，适用于任务数量不确定的场景。
• ArrayBlockingQueue：基于数组的阻塞队列。它具有固定容量，适用于任务数量确定的场景。
• PriorityBlockingQueue：具有优先级的阻塞队列。它按照任务优先级排序，适用于任务优先级不同的场景。

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，包括以下几种：

悲观锁/乐观锁

• 悲观锁：假设并发访问共享资源时会发生冲突，因此在访问前先加锁。Java中，可以使用synchronized关键字或ReentrantLock类实现悲观锁。
• 乐观锁：假设并发访问共享资源时不会发生冲突，因此在访问后进行版本号检查。Java中，可以使用AtomicInteger、AtomicLong等原子类实现乐观锁。

读写锁

读写锁允许多个线程同时读取共享资源，但只允许一个线程写入共享资源。Java中，可以使用ReentrantReadWriteLock类实现读写锁。

条件变量

条件变量用于线程间的通信，它允许线程在满足特定条件时进行等待。Java中，可以使用Object类的wait()、notify()和notifyAll()方法实现条件变量。

并发集合

并发集合是专门为并发环境设计的集合类，包括以下几种：

• ConcurrentHashMap：线程安全的HashMap。它使用分段锁技术，将数据分成多个段，每个段使用独立的锁进行保护。
• CopyOnWriteArrayList：线程安全的List，通过复制原列表来避免并发修改。它适用于读多写少的场景。

并发工具类

并发工具类包括以下几种：

• Phaser：用于线程间的同步。它类似于CyclicBarrier，但提供了更灵活的同步机制。
• Exchanger：用于线程间的数据交换。它允许两个线程在交换数据时同步。
• FutureTask：用于异步执行任务。它允许调用者获取任务执行结果。

非阻塞算法

非阻塞算法包括以下几种：

• CAS（Compare-And-Swap）：比较并交换操作。它是一种原子操作，可以用于实现乐观锁。
• Atomic类：提供原子操作的类。例如，AtomicInteger、AtomicLong等。

无锁队列

无锁队列是一种不使用锁的队列，它通过CAS操作实现线程安全。Java中，可以使用ConcurrentLinkedQueue实现无锁队列。

并发框架

并发框架包括以下几种：

• Netty：高性能的NIO框架。它使用事件驱动模型，可以处理大量并发连接。
• Akka：基于Actor模型的并发框架。它提供了一种轻量级的并发编程模型，可以简化并发程序的开发。
• Disruptor：环形缓冲区，用于高性能的并发编程。它通过环形缓冲区实现高效的并发数据处理。

二、MyBatis知识体系概述

MyBatis是一个优秀的持久层框架，它消除了几乎所有的JDBC代码和手动设置参数以及获取结果集的工作。以下是对MyBatis知识体系的详细解析，并补充其技术实现细节。

SQL映射

SQL映射是指将Java对象与数据库表之间的映射关系定义在XML文件中。在MyBatis中，可以通过以下方式定义SQL映射：

• 选择器（select）：用于查询数据。
• 插入器（insert）：用于插入数据。
• 更新器（update）：用于更新数据。
• 删除器（delete）：用于删除数据。

注解映射

注解映射是指使用注解来定义Java对象与数据库表之间的映射关系。在MyBatis中，可以使用以下注解定义映射关系：

• @Select：用于定义查询映射。
• @Insert：用于定义插入映射。
• @Update：用于定义更新映射。
• @Delete：用于定义删除映射。

结果集映射

结果集映射是指将查询结果集中的数据映射到Java对象中。在MyBatis中，可以使用以下方式定义结果集映射：

• resultMap：用于定义结果集映射关系。
• ** `标签：用于定义具体的映射关系。

关联查询

关联查询是指查询多个表之间的数据关系。在MyBatis中，可以使用以下方式定义关联查询：

• 一对一关联：使用<resultMap>标签中的<association>元素定义。
• 一对多关联：使用<resultMap>标签中的<collection>元素定义。

动态SQL

动态SQL是指根据不同的条件动态生成SQL语句。在MyBatis中，可以使用以下方式定义动态SQL：

• ** `标签：用于根据条件判断是否执行SQL语句。
• ** `标签：用于根据条件选择执行不同的SQL语句。
• ** `标签：用于遍历集合，生成循环的SQL语句。

OGNL表达式

OGNL表达式是一种表达式语言，用于在MyBatis中动态生成SQL语句。OGNL表达式可以访问Java对象的属性、方法、集合等。

分支语句

分支语句用于在动态SQL中根据不同的条件执行不同的SQL语句。在MyBatis中，可以使用以下方式定义分支语句：

• ** `标签：用于根据条件选择执行不同的SQL语句。
• ** `标签：用于定义满足条件的分支。
• ** `标签：用于定义不满足条件的分支。

批量操作

批量操作是指同时执行多个SQL语句。在MyBatis中，可以使用以下方式定义批量操作：

• ** `标签：用于遍历集合，生成循环的SQL语句。
• ** `标签：用于定义删除操作。

缓存机制

MyBatis提供了缓存机制，包括以下几种：

• 一级缓存：本地缓存，线程内部使用。它缓存了查询结果，可以减少数据库的访问次数。
• 二级缓存：分布式缓存，跨线程使用。它缓存了查询结果，可以减少数据库的访问次数，并支持跨线程共享。

自定义缓存

自定义缓存是指自定义缓存实现，用于满足特定需求。在MyBatis中，可以通过实现Cache接口自定义缓存。

代理模式

代理模式是指使用代理类来封装目标对象，实现额外的功能。在MyBatis中，MapperProxy类实现了代理模式，用于实现Mapper接口。

MapperProxy

MapperProxy是MyBatis中用于实现Mapper接口的代理类。它通过代理技术拦截Mapper接口的方法调用，并执行相应的SQL语句。

插件拦截

插件拦截是指拦截MyBatis的执行流程，实现额外的功能。在MyBatis中，可以通过实现Interceptor接口自定义插件。

动态代理执行流程

动态代理执行流程包括以下步骤：

1. 创建代理对象：通过Proxy.newProxyInstance()方法创建代理对象。
2. 实现目标接口：实现目标接口，并提供具体的实现逻辑。
3. 执行代理对象的方法：通过代理对象调用方法，执行相应的逻辑。

SqlSession生命周期

SqlSession生命周期包括以下阶段：

• 创建：通过SqlSessionFactory创建SqlSession。
• 使用：执行数据库操作，如查询、插入、更新和删除等。
• 关闭：关闭SqlSession，释放数据库连接和其他资源。

执行器类型

MyBatis提供了以下几种执行器类型：

• SimpleExecutor：简单执行器，适用于单条SQL语句。它直接执行SQL语句，不进行优化。
• BatchExecutor：批量执行器，适用于批量SQL语句。它将多个SQL语句合并为一个批量操作，减少数据库访问次数。
• ReuseExecutor：重用执行器，适用于多次执行相同SQL语句。它重用数据库连接和预处理语句，减少数据库访问次数。

延迟加载

延迟加载是指将关联查询的数据延迟加载，以提高程序的性能。在MyBatis中，可以使用<association>标签的fetchType属性定义延迟加载。

类型处理器

类型处理器是指将数据库类型转换为Java类型的处理器。在MyBatis中，可以使用TypeHandler接口自定义类型处理器。

拦截器链

拦截器链是指拦截MyBatis执行流程的拦截器链。在MyBatis中，可以通过实现Interceptor接口自定义拦截器，并将其添加到拦截器链中。

方言支持

方言支持是指支持不同数据库的SQL语法。在MyBatis中，可以通过实现Dialect接口自定义方言。

通过以上对并发编程和MyBatis知识体系的详细解析，我们可以更好地理解和应用这些技术，提高程序的性能和可维护性。在实际开发过程中，我们可以根据具体需求选择合适的技术方案，实现高效、可靠的并发编程和持久层操作。

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