面试题：C#记录类型（Record）在复杂业务场景下不可变对象设计的优化

Question

假设你正在开发一个金融交易系统，涉及复杂的交易记录对象，要求使用C#记录类型（Record）设计不可变的交易记录对象。该对象需要包含交易ID、交易时间、交易金额、交易双方信息等多个属性，且在高并发场景下要保证数据一致性和高效性。请详细说明你的设计思路，包括如何处理对象的创建、更新（实际为创建新对象）以及在高并发下的性能优化措施，并给出关键代码片段。

Answer 1

设计思路

1. 对象创建：使用C#的记录类型（Record），记录类型默认是不可变的，非常适合用于金融交易这种需要数据不可变保证的场景。通过定义包含所有交易属性的构造函数来创建对象实例。
2. 对象更新：由于记录类型不可变，更新操作实际上是创建一个新的记录实例，并将需要改变的属性值传入新实例的构造函数。
3. 高并发性能优化：
   • 线程安全的数据结构：使用线程安全的集合来存储交易记录，如ConcurrentDictionary。这可以避免在多线程环境下的竞争条件。
   • 不可变数据结构：记录类型的不可变性天然避免了由于数据修改导致的并发问题。
   • 减少锁的使用：尽可能使用无锁数据结构和算法，减少锁带来的性能开销。

关键代码片段

// 定义交易双方信息记录类型
public record PartyInfo(string Name, string AccountNumber);

// 定义交易记录记录类型
public record TransactionRecord(
    Guid TransactionId,
    DateTime TransactionTime,
    decimal TransactionAmount,
    PartyInfo Sender,
    PartyInfo Receiver
);

// 使用线程安全集合存储交易记录
private static readonly ConcurrentDictionary<Guid, TransactionRecord> TransactionDictionary = new();

// 创建交易记录方法
public static void CreateTransaction(
    Guid transactionId,
    DateTime transactionTime,
    decimal transactionAmount,
    PartyInfo sender,
    PartyInfo receiver
)
{
    var transaction = new TransactionRecord(
        transactionId,
        transactionTime,
        transactionAmount,
        sender,
        receiver
    );
    TransactionDictionary.TryAdd(transactionId, transaction);
}

// “更新”交易记录方法（实际为创建新记录）
public static void UpdateTransaction(Guid transactionId, decimal newAmount)
{
    if (TransactionDictionary.TryGetValue(transactionId, out var oldTransaction))
    {
        var newTransaction = oldTransaction with { TransactionAmount = newAmount };
        TransactionDictionary.TryUpdate(transactionId, newTransaction, oldTransaction);
    }
}