面试题：Java TreeSet自然排序与定制排序在高并发场景下的性能优化与问题解决

性能问题

竞争激烈：多个线程同时访问和修改TreeSet，会导致频繁的锁竞争，降低系统吞吐量。
阻塞等待：由于锁的存在，部分线程可能需要长时间等待锁的释放，增加响应时间。

线程安全问题

数据不一致：在高并发情况下，添加和查询操作可能同时进行，导致查询到的数据可能是部分更新的，出现数据不一致问题。
结构损坏：多个线程同时修改TreeSet的结构（如添加元素），可能导致TreeSet内部结构损坏，影响其正常功能。

优化方案和解决措施

使用并发集合：
- ConcurrentSkipListSet：Java提供的线程安全的有序集合，适合高并发场景。它基于跳表实现，在插入、删除和查询操作上具有较好的性能。使用示例：

ConcurrentSkipListSet<Integer> set = new ConcurrentSkipListSet<>();

加锁同步：
- 使用ReentrantLock：手动控制锁的获取和释放，可实现更细粒度的控制。示例代码如下：

import java.util.TreeSet;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class SynchronizedTreeSet<E> {
    private final TreeSet<E> treeSet;
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public SynchronizedTreeSet() {
        treeSet = new TreeSet<>();
    }

    public void add(E element) {
        lock.lock();
        try {
            treeSet.add(element);
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public boolean contains(E element) {
        lock.lock();
        try {
            return treeSet.contains(element);
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

读写锁分离：
- 使用ReadWriteLock：允许多个线程同时进行读操作，但只允许一个线程进行写操作。示例如下：

import java.util.TreeSet;
import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

public class ReadWriteTreeSet<E> {
    private final TreeSet<E> treeSet;
    private final ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();

    public ReadWriteTreeSet() {
        treeSet = new TreeSet<>();
    }

    public void add(E element) {
        lock.writeLock().lock();
        try {
            treeSet.add(element);
        } finally {
            lock.writeLock().unlock();
        }
    }

    public boolean contains(E element) {
        lock.readLock().lock();
        try {
            return treeSet.contains(element);
        } finally {
            lock.readLock().unlock();
        }
    }
}

确保排序稳定性

使用稳定的排序算法：如果使用定制排序，确保定制的比较器实现的排序算法是稳定的。例如，在实现Comparator接口时，对于相等元素保持其原有顺序。
结合并发控制：无论是使用并发集合还是加锁同步，确保在并发操作下，元素的插入和查询按照预期的排序规则进行，避免因为并发操作打乱顺序。

星途面试题库

面试题：Java TreeSet自然排序与定制排序在高并发场景下的性能优化与问题解决

知识考点

面试题答案

性能问题

线程安全问题

优化方案和解决措施

确保排序稳定性