面试题：Java装饰器模式在分布式缓存系统中的功能增强与一致性保障

系统架构设计

缓存核心组件（被装饰对象）：定义基础的缓存接口Cache，包含put（写入数据）和get（读取数据）方法。具体的缓存实现类如BasicCache实现该接口，负责基本的缓存操作。
装饰器抽象类：创建一个抽象的装饰器类CacheDecorator，它实现Cache接口，并持有一个Cache实例的引用，通过构造函数进行初始化。该抽象类中的put和get方法默认调用被装饰对象的对应方法。
数据一致性装饰器：创建具体的装饰器类ConsistencyCacheDecorator继承自CacheDecorator。在这个类中，重写put和get方法，添加数据一致性检测和修复逻辑。

算法原理

写入操作（put）：当调用put方法写入数据时，一致性装饰器首先记录写入的数据和目标节点信息。然后它可以使用一种轻量级的一致性协议（如哈希一致性算法的变体）来确定数据应分布到的其他节点。在本地写入成功后，异步地将数据同步到其他节点，并在同步过程中通过版本号或者时间戳等方式检测是否存在冲突。如果存在冲突，根据一定的规则（如最新更新优先）进行修复。
读取操作（get）：当调用get方法读取数据时，一致性装饰器首先从本地缓存获取数据。然后它检查本地数据的版本号或者时间戳等一致性标识。如果标识表明数据可能不一致，它可以通过向其他节点发送轻量级的询问消息（只包含版本号等少量信息，以减少网络开销），确认是否存在更新的数据。如果存在，则从相应节点获取最新数据并更新本地缓存。

关键Java代码实现逻辑

// 缓存接口
interface Cache {
    void put(String key, Object value);
    Object get(String key);
}

// 基础缓存实现类
class BasicCache implements Cache {
    private Map<String, Object> cache = new HashMap<>();

    @Override
    public void put(String key, Object value) {
        cache.put(key, value);
    }

    @Override
    public Object get(String key) {
        return cache.get(key);
    }
}

// 缓存装饰器抽象类
abstract class CacheDecorator implements Cache {
    protected Cache cache;

    public CacheDecorator(Cache cache) {
        this.cache = cache;
    }

    @Override
    public void put(String key, Object value) {
        cache.put(key, value);
    }

    @Override
    public Object get(String key) {
        return cache.get(key);
    }
}

// 数据一致性装饰器
class ConsistencyCacheDecorator extends CacheDecorator {
    public ConsistencyCacheDecorator(Cache cache) {
        super(cache);
    }

    @Override
    public void put(String key, Object value) {
        // 记录写入数据和目标节点等信息
        // 使用一致性协议确定其他节点
        // 本地写入
        cache.put(key, value);
        // 异步同步到其他节点并检测修复冲突
        new Thread(() -> {
            // 同步逻辑实现
        }).start();
    }

    @Override
    public Object get(String key) {
        Object value = cache.get(key);
        // 检查本地数据一致性标识
        // 如果可能不一致，向其他节点询问并更新数据
        if (needSync(key)) {
            // 询问和更新逻辑实现
        }
        return value;
    }

    private boolean needSync(String key) {
        // 实现一致性标识检查逻辑
        return false;
    }
}

在实际使用时，可以通过以下方式进行：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Cache basicCache = new BasicCache();
        Cache consistencyCache = new ConsistencyCacheDecorator(basicCache);
        consistencyCache.put("key1", "value1");
        Object value = consistencyCache.get("key1");
        System.out.println(value);
    }
}

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