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

并发编程是计算机科学中的一个核心领域，它涉及到如何有效地利用多核处理器来提高程序的性能。以下是对并发编程知识体系的详细解析，并补充了技术实现细节。

1. 线程基础

   • 线程是程序执行的最小单位，是操作系统能够进行运算调度的最小单位。在Java中，线程是通过java.lang.Thread类实现的，它提供了创建、控制线程的方法和属性。
   • 线程具有自己的堆栈、程序计数器、寄存器等，与进程相比，线程的创建和销毁更加轻量级。在Java中，线程的创建可以通过继承Thread类或实现Runnable接口来实现。

2. 线程生命周期

   • 线程的生命周期包括新建、就绪、运行、阻塞和死亡五个状态。在Java中，线程的生命周期管理是通过Thread类的方法如start(), run(), sleep(), join()等来实现的。
   • 例如，线程从新建状态到就绪状态需要调用start()方法，然后通过线程调度器获得CPU时间片进入运行状态。

3. 线程优先级

   • 线程优先级表示线程获得CPU时间的优先级，优先级高的线程可以获得更多的CPU时间。在Java中，线程优先级是通过Thread类的getPriority()和setPriority()方法来获取和设置的。
   • 优先级分为最高、高、中、低、最低，以及正常优先级。然而，优先级调度策略依赖于具体的操作系统和线程调度器。

4. 守护线程

   • 守护线程是服务线程，当守护线程执行完毕后，程序不会退出，而是等待其他非守护线程执行完毕。在Java中，可以通过调用setDaemon(true)方法将线程设置为守护线程。

5. 线程池

   • 线程池是管理一组同构线程的容器，用于执行异步任务。Java中的java.util.concurrent.Executors类提供了创建线程池的方法。
   • 核心参数配置包括核心线程数、最大线程数、存活时间、任务队列类型、拒绝策略等。例如，可以通过Executors.newFixedThreadPool(int nThreads)创建一个固定大小的线程池。

6. 拒绝策略

   • 当线程池无法处理新任务时，拒绝策略决定如何处理新任务。Java中的RejectedExecutionHandler接口定义了拒绝策略。
   • 常见的拒绝策略有：AbortPolicy（抛出异常）、CallerRunsPolicy（调用者运行）、DiscardPolicy（丢弃任务）、DiscardOldestPolicy（丢弃最旧任务）。

7. 工作队列类型

   • 工作队列用于存放等待执行的任务，常见的队列类型有：LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue、PriorityBlockingQueue等。
   • 例如，LinkedBlockingQueue是一个线程安全的无界队列，适用于生产者消费者模型。

8. 同步机制

   • 同步机制用于解决多线程并发访问共享资源时产生的问题。Java提供了多种同步机制，如synchronized关键字、ReentrantLock类等。
   • 例如，ReentrantLock提供了比synchronized更灵活的锁操作，如尝试锁定、尝试锁定超时等。

9. 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，因此在访问共享资源前先加锁。乐观锁则假设不会发生冲突，因此在访问共享资源时不加锁，而是在更新数据时进行检查。
   • 例如，Java中的java.util.concurrent.atomic包提供了原子类，如AtomicInteger，它们使用乐观锁来保证操作的原子性。

10. 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中的java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock类实现了读写锁。
    • 例如，通过调用readLock().lock()和readLock().unlock()方法来获取和释放读锁。

11. 条件变量

    • 条件变量用于线程间的通信。Java中的java.util.concurrent.locks.Condition接口提供了条件变量的操作。
    • 例如，线程可以通过调用condition.await()方法挂起自己，当条件成立时，其他线程可以调用condition.signal()或condition.signalAll()方法唤醒挂起的线程。

12. 并发集合

    • 并发集合是为了解决多线程环境下，对集合进行操作时可能出现的问题而设计的。Java提供了多种并发集合，如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等。
    • 例如，ConcurrentHashMap通过分段锁（Segment）来实现线程安全，每个Segment独立加锁，从而提高并发性能。

13. ConcurrentHashMap

    • ConcurrentHashMap是线程安全的HashMap，它通过分段锁（Segment）来实现线程安全。
    • 例如，ConcurrentHashMap中的每个Segment都是一个小的锁，多个线程可以同时访问不同的Segment。

14. CopyOnWrite容器

    • CopyOnWrite容器在写操作时，会创建一个新容器，将数据复制到新容器中，然后替换旧容器。
    • 例如，CopyOnWriteArrayList在每次修改操作时，都会复制整个底层数组，因此适用于读多写少的场景。

15. BlockingQueue

    • BlockingQueue是线程安全的队列，它支持阻塞操作，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。
    • 例如，LinkedBlockingQueue在队列满时，会阻塞生产者线程，直到队列有空间为止。

16. 并发工具类

    • 并发工具类提供了许多方便的并发操作方法，如CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore等。
    • 例如，CountDownLatch允许一个或多个线程等待一组事件发生。

17. Phaser

    • Phaser是一个线程同步工具，它允许线程在执行过程中等待其他线程。
    • 例如，Phaser可以用于实现线程间的同步，确保所有线程都完成了某个阶段的工作。

18. Exchanger

    • Exchanger允许两个线程交换数据。
    • 例如，两个线程可以通过Exchanger交换数据，而不需要使用额外的共享内存。

19. FutureTask

    • FutureTask是一个可以异步执行的计算任务，它包含了一个Future对象，用于获取计算结果。
    • 例如，FutureTask可以用于异步执行长时间运行的任务，并在任务完成后获取结果。

20. 非阻塞算法

    • 非阻塞算法是指线程在执行过程中，不会因为等待资源而阻塞。
    • 例如，使用CAS（Compare-And-Swap）操作可以实现非阻塞的原子更新。

21. CAS原理

    • CAS（Compare-And-Swap）是一种无锁算法，它通过比较内存中的值和预期值，如果相等，则将新值写入内存。
    • 例如，java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger类使用了CAS操作来实现原子更新。

22. Atomic类

    • Atomic类提供了原子操作的方法，如AtomicInteger、AtomicLong等。
    • 例如，AtomicInteger可以用于实现线程安全的计数器。

23. 无锁队列

    • 无锁队列是指线程在操作队列时，不会使用锁。
    • 例如，使用CAS操作可以实现无锁队列。

24. 并发框架

    • 并发框架是为了简化并发编程而设计的，如Netty、Akka、Disruptor等。
    • 例如，Netty是一个高性能、异步事件驱动的网络应用框架，它采用主从多线程模型。

25. Netty线程模型

    • Netty是一个高性能、异步事件驱动的网络应用框架，它采用主从多线程模型。
    • 例如，Netty使用主线程处理连接和注册事件，从线程处理读写事件。

26. Akka Actor模型

    • Akka是一个基于Actor模型的并发框架，它允许程序以消息传递的方式实现并发。
    • 例如，Akka中的Actor可以发送消息并处理接收到的消息。

27. Disruptor环形缓冲区

    • Disruptor是一个高性能的并发队列，它采用环形缓冲区来存储数据。
    • 例如，Disruptor可以用于实现高性能的发布-订阅模式。

二、MyBatis知识体系

MyBatis是一个优秀的持久层框架，它支持定制化SQL、存储过程以及高级映射。以下是对MyBatis知识体系的详细解析，并补充了技术实现细节。

1. 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或注解中。
   • 例如，在XML映射文件中，可以使用<resultMap>标签来定义映射关系。

2. 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。
   • 例如，可以使用@Results、@Result注解来定义映射关系。

3. 结果集映射

   • 结果集映射是指将数据库查询结果映射到Java对象中。
   • 例如，MyBatis使用反射机制来将结果集的列映射到Java对象的属性。

4. 关联查询

   • 关联查询是指查询多个表之间的关系，并将结果映射到Java对象中。
   • 例如，可以使用<association>标签来定义关联关系。

5. 动态SQL

   • 动态SQL是指根据条件动态构建SQL语句。
   • 例如，MyBatis使用<if>、<choose>、<when>、<otherwise>等标签来实现动态SQL。

6. OGNL表达式

   • OGNL（Object-Graph Navigation Language）是一种表达式语言，用于在MyBatis中动态构建SQL语句。
   • 例如，OGNL表达式可以用于访问对象的属性或调用方法。

7. 分支语句

   • 分支语句用于在动态SQL中根据条件执行不同的SQL语句。
   • 例如，可以使用<choose>、<when>、<otherwise>等标签来实现分支语句。

8. 批量操作

   • 批量操作是指一次性执行多条SQL语句。
   • 例如，可以使用<foreach>标签来实现批量插入或更新操作。

9. 缓存机制

   • 缓存机制用于提高查询效率，常见的缓存机制有：一级缓存、二级缓存、自定义缓存。
   • 例如，一级缓存是SqlSession级别的缓存，用于缓存查询结果。

10. 一级缓存

    • 一级缓存是SqlSession级别的缓存，用于缓存查询结果。
    • 例如，当执行查询操作时，MyBatis会将查询结果缓存到一级缓存中。

11. 二级缓存

    • 二级缓存是全局缓存，用于缓存查询结果。
    • 例如，MyBatis支持自定义二级缓存实现，如使用Redis作为缓存。

12. 自定义缓存

    • 自定义缓存是指自定义缓存实现，用于缓存查询结果。
    • 例如，可以实现org.apache.ibatis.cache.Cache接口来自定义缓存实现。

13. 代理模式

    • 代理模式用于实现MyBatis的动态代理，如MapperProxy。
    • 例如，MyBatis使用CGLIB或JDK动态代理技术来实现Mapper接口的代理。

14. MapperProxy

    • MapperProxy是MyBatis的动态代理实现，用于代理Mapper接口。
    • 例如，MapperProxy通过反射机制调用Mapper接口的方法，并处理动态SQL和映射关系。

15. 插件拦截

    • 插件拦截是指拦截MyBatis的执行过程，如执行器拦截、查询拦截等。
    • 例如，可以实现org.apache.ibatis.plugin.Interceptor接口来自定义插件。

16. 动态代理执行流程

    • 动态代理执行流程是指MyBatis如何通过动态代理实现Mapper接口。
    • 例如，MyBatis在启动时，会使用动态代理技术创建Mapper接口的代理实例。

17. SqlSession生命周期

    • SqlSession是MyBatis的核心对象，用于执行数据库操作。
    • 例如，SqlSession在创建时，会初始化数据库连接、事务管理器等。

18. 执行器类型

    • 执行器类型是指MyBatis的执行器，如SimpleExecutor、ReuseExecutor等。
    • 例如，SimpleExecutor在执行查询操作时，会创建新的Statement对象。

19. 延迟加载

    • 延迟加载是指将关联查询的结果延迟加载。
    • 例如，MyBatis支持懒加载关联对象，在访问关联对象时才进行加载。

20. 扩展机制

    • 扩展机制是指MyBatis提供的扩展接口，如TypeHandler、Interceptor等。
    • 例如，可以实现org.apache.ibatis.type.TypeHandler接口来自定义类型处理器。

21. 类型处理器

    • 类型处理器是指将Java类型与数据库类型之间的映射关系定义在MyBatis中。
    • 例如，MyBatis提供了多种内置的类型处理器，如IntegerTypeHandler、StringTypeHandler等。

22. 拦截器链

    • 拦截器链是指MyBatis的拦截器，如ExecutorInterceptor、StatementHandlerInterceptor等。
    • 例如，MyBatis提供了多种内置的拦截器，如ExecutorInterceptor用于拦截执行器操作。

23. 方言支持

    • 方言支持是指MyBatis支持不同的数据库方言，如MySQL、Oracle等。
    • 例如，MyBatis支持通过配置文件来指定数据库方言。

通过以上对并发编程和MyBatis知识体系的详细解析，我们可以看到这两个领域之间的关联。例如，在并发编程中，我们可以使用线程池来执行MyBatis的数据库操作，以提高程序的性能。同时，在MyBatis中，我们可以使用并发集合来存储查询结果，以实现线程安全的访问。这些知识点之间的串联，有助于我们更好地理解和应用并发编程和MyBatis。

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