面试题：自定义Set去重策略的设计与优化

Question

假设在一个复杂的Java应用场景中，需要对一组具有复杂结构的对象（如包含多层嵌套对象的自定义类）进行去重。现要求设计一种自定义的Set去重策略，不仅要实现高效去重，还要考虑在高并发环境下的线程安全性和性能优化。请详细阐述设计思路、关键实现步骤以及可能涉及的优化点。

Answer 1

设计思路

1. 重写equals和hashCode方法：对于复杂结构的自定义类，需要重写equals和hashCode方法，以确保相同结构的对象被视为相等。这是去重的基础，通过合理定义相等性，Set才能正确识别重复对象。
2. 选择合适的Set实现：考虑到高并发环境，ConcurrentHashMap的newKeySet()方法返回的Set是线程安全的。它利用ConcurrentHashMap的线程安全机制，在高并发场景下能提供较好的性能。
3. 性能优化：为了提高性能，在重写hashCode方法时，应尽量保证散列分布均匀，减少哈希冲突。同时，可以考虑使用缓存机制，对于已经计算过哈希值和判断过相等性的对象进行缓存，避免重复计算。

关键实现步骤

1. 自定义类重写equals和hashCode方法：

   public class ComplexObject {
       // 假设包含多层嵌套对象
       private NestedObject nested;
       // 其他属性...
   
       @Override
       public boolean equals(Object o) {
           if (this == o) return true;
           if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
           ComplexObject that = (ComplexObject) o;
           // 递归比较嵌套对象等所有相关属性
           return Objects.equals(nested, that.nested);
       }
   
       @Override
       public int hashCode() {
           return Objects.hash(nested);
       }
   }
   

2. 使用ConcurrentHashMap的newKeySet()创建Set：

   Set<ComplexObject> uniqueSet = ConcurrentHashMap.newKeySet();
   

3. 添加对象到Set：在高并发环境下，多个线程可以安全地向这个Set中添加对象。

   uniqueSet.add(new ComplexObject());
   

可能涉及的优化点

1. 哈希算法优化：如果对象结构非常复杂，可以考虑使用更复杂高效的哈希算法，如MurmurHash等，以提高哈希值的均匀分布，减少哈希冲突。
2. 缓存优化：可以使用WeakHashMap等缓存结构，缓存已经判断过相等性的对象及其哈希值，当新对象加入时，先从缓存中查找，避免重复计算equals和hashCode。
3. 批量操作优化：如果有大量对象需要添加到Set中，可以考虑批量添加，减少线程竞争的次数，提高整体性能。