面试题：Java高并发下基于Integer的复杂业务场景设计与优化

1. 数据结构选择

AtomicInteger：由于交易金额以 Integer 表示最小货币单位，在多线程环境下，使用 java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger 来代替普通的 Integer。AtomicInteger 提供了原子性的操作方法，比如 incrementAndGet、addAndGet 等，能保证在多线程环境下数据操作的原子性，避免数据竞争。

2. 锁机制

乐观锁：在一些读多写少的场景下，可以考虑使用乐观锁。例如，在获取交易金额进行查看时，不直接加锁，而是记录当前数据的版本号。当进行写操作时，比较版本号，如果版本号一致则进行更新，否则重试。在 Java 中，可以通过 AtomicInteger 的 compareAndSet 方法来实现类似乐观锁的效果。
悲观锁：对于涉及金额变更的关键操作，如加减乘除等，使用悲观锁来保证数据一致性。可以使用 synchronized 关键字或者 ReentrantLock。synchronized 是 Java 内置的关键字，使用简单，由 JVM 来管理锁的获取和释放。ReentrantLock 则提供了更灵活的锁控制，如可中断的锁获取、公平锁等特性。例如，在进行金额加减操作时：

private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
private AtomicInteger amount;

public void addAmount(int value) {
    lock.lock();
    try {
        amount.addAndGet(value);
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

3. 并发框架选择与应用

线程池：使用 ThreadPoolExecutor 来管理线程。通过合理设置核心线程数、最大线程数、队列容量等参数，可以有效控制并发线程数量，避免线程创建和销毁带来的开销。例如：

ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(
    10, // 核心线程数
    20, // 最大线程数
    10, TimeUnit.SECONDS, // 线程存活时间
    new LinkedBlockingQueue<>(100) // 任务队列
);

CompletableFuture：在处理一些异步任务时，CompletableFuture 可以方便地实现异步计算、任务组合等功能。例如，在进行多个交易操作并需要等待所有操作完成后进行汇总时：

CompletableFuture<Integer> future1 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    // 交易操作 1
    return 100;
}, executorService);
CompletableFuture<Integer> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    // 交易操作 2
    return 200;
}, executorService);

CompletableFuture<Integer> combinedFuture = future1.thenCombine(future2, (result1, result2) -> result1 + result2);
combinedFuture.thenAccept(total -> {
    // 处理汇总结果
});

4. 事务管理

数据库事务：如果交易涉及到数据库操作，使用数据库提供的事务机制来保证数据的一致性。在 Java 中，可以使用 JDBC 的事务管理，或者借助 Spring 的事务管理框架（如 @Transactional 注解）。例如，在进行交易金额更新和记录交易日志时，将这两个操作放在同一个事务中，确保要么都成功，要么都失败。

5. 性能优化

减少锁粒度：尽量缩小锁的作用范围，只在关键数据操作部分加锁。例如，在计算多个交易金额的累计求和时，如果每个交易金额的计算操作是独立的，可以先分别计算，最后再汇总，减少锁的持有时间。
使用本地缓存：对于一些不经常变化的数据，如汇率等，可以使用本地缓存（如 Guava Cache）来减少数据库查询次数，提高系统性能。同时设置合理的缓存过期时间，以保证数据的及时性。

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面试题：Java高并发下基于Integer的复杂业务场景设计与优化

知识考点

面试题答案

1. 数据结构选择

2. 锁机制

3. 并发框架选择与应用

4. 事务管理

5. 性能优化