面试题：Kotlin枚举类在复杂业务逻辑和多线程环境下的优化应用

Question

在一个多线程的金融交易系统中，交易订单有多种状态，如Pending（待处理）、Processing（处理中）、Completed（已完成）、Failed（失败）。使用Kotlin枚举类来管理这些状态，并设计一个机制，确保在多线程环境下订单状态的正确转换，避免出现状态不一致的问题。同时，要考虑如何优化状态转换过程中的性能，例如减少锁的使用范围等。请详细阐述设计思路并编写核心代码示例。

Answer 1

设计思路

1. 使用枚举类管理订单状态：Kotlin 的枚举类可以方便地定义和管理有限个状态值。
2. 状态转换机制：通过使用 synchronized 关键字或者 AtomicReference 来确保多线程环境下状态转换的原子性，避免状态不一致。
3. 性能优化：尽量减少锁的使用范围，只在必要的状态转换操作时加锁，或者使用更细粒度的锁。使用 AtomicReference 相比 synchronized 可能在高并发下有更好的性能，因为它使用非阻塞算法。

核心代码示例

使用 synchronized 关键字

enum class OrderStatus {
    Pending, Processing, Completed, Failed
}

class Order {
    private var status: OrderStatus = OrderStatus.Pending

    fun transitionStatus(newStatus: OrderStatus) {
        synchronized(this) {
            when (status) {
                OrderStatus.Pending -> if (newStatus == OrderStatus.Processing) status = newStatus
                OrderStatus.Processing -> when (newStatus) {
                    OrderStatus.Completed, OrderStatus.Failed -> status = newStatus
                    else -> throw IllegalArgumentException("Invalid status transition from Processing")
                }
                else -> throw IllegalArgumentException("Invalid status transition")
            }
        }
    }

    fun getStatus(): OrderStatus {
        return status
    }
}

使用 AtomicReference

import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference

enum class OrderStatus {
    Pending, Processing, Completed, Failed
}

class Order {
    private val statusRef = AtomicReference(OrderStatus.Pending)

    fun transitionStatus(newStatus: OrderStatus) {
        val currentStatus = statusRef.get()
        when (currentStatus) {
            OrderStatus.Pending -> if (newStatus == OrderStatus.Processing) {
                statusRef.compareAndSet(currentStatus, newStatus)
            }
            OrderStatus.Processing -> when (newStatus) {
                OrderStatus.Completed, OrderStatus.Failed -> statusRef.compareAndSet(currentStatus, newStatus)
                else -> throw IllegalArgumentException("Invalid status transition from Processing")
            }
            else -> throw IllegalArgumentException("Invalid status transition")
        }
    }

    fun getStatus(): OrderStatus {
        return statusRef.get()
    }
}

在实际应用中，根据系统的并发特性和性能需求选择合适的方案。如果锁的竞争不激烈，synchronized 关键字简单直观；如果是高并发场景，AtomicReference 可能更合适。