面试题：Java装饰器模式在高并发缓存系统中的优化应用

设计思路

定义缓存接口：创建一个基础的缓存接口，定义基本的缓存操作，如获取和设置缓存数据。
实现具体缓存类：实现上述缓存接口，这是被装饰的核心对象，例如简单的基于内存的缓存实现。
定义装饰器抽象类：该类实现缓存接口，并持有一个缓存接口实例的引用，通过构造函数接收具体缓存实例。这样在装饰器类中就可以调用具体缓存类的方法，同时扩展其功能。
实现版本控制装饰器：继承装饰器抽象类，在获取和设置数据的方法中添加版本控制逻辑。例如，每次设置数据时更新版本号，获取数据时可以通过版本号判断数据是否是最新的。
线程安全机制：使用Java的ConcurrentHashMap来存储缓存数据，保证在高并发下的线程安全。对于版本控制，可以使用AtomicLong来保证版本号更新的原子性。在关键操作（如设置缓存数据并更新版本号）时，使用synchronized关键字或者ReentrantLock来保证线程安全。

核心代码结构

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicLong;

// 缓存接口
interface Cache<K, V> {
    V get(K key);
    void put(K key, V value);
}

// 具体缓存实现类
class MemoryCache<K, V> implements Cache<K, V> {
    private final ConcurrentHashMap<K, V> cache = new ConcurrentHashMap<>();

    @Override
    public V get(K key) {
        return cache.get(key);
    }

    @Override
    public void put(K key, V value) {
        cache.put(key, value);
    }
}

// 缓存装饰器抽象类
abstract class CacheDecorator<K, V> implements Cache<K, V> {
    protected final Cache<K, V> cache;

    public CacheDecorator(Cache<K, V> cache) {
        this.cache = cache;
    }
}

// 版本控制装饰器
class VersionedCacheDecorator<K, V> extends CacheDecorator<K, V> {
    private final AtomicLong version = new AtomicLong(0);
    private final ConcurrentHashMap<K, Long> keyVersionMap = new ConcurrentHashMap<>();

    public VersionedCacheDecorator(Cache<K, V> cache) {
        super(cache);
    }

    @Override
    public V get(K key) {
        Long storedVersion = keyVersionMap.get(key);
        if (storedVersion == null || storedVersion.longValue() != version.get()) {
            return null;
        }
        return cache.get(key);
    }

    @Override
    public void put(K key, V value) {
        synchronized (this) {
            long newVersion = version.incrementAndGet();
            cache.put(key, value);
            keyVersionMap.put(key, newVersion);
        }
    }
}

在上述代码中，MemoryCache是具体的缓存实现，CacheDecorator是装饰器抽象类，VersionedCacheDecorator实现了版本控制的装饰器功能。ConcurrentHashMap保证了缓存数据存储的线程安全，AtomicLong保证版本号更新的原子性，synchronized关键字保证了设置数据和更新版本号操作的线程安全。

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面试题：Java装饰器模式在高并发缓存系统中的优化应用

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