面试题：并发与同步之读写锁优化场景

Question

假设你正在开发一个高并发的缓存系统，读操作远远多于写操作。但是，每次写操作完成后，需要确保所有后续的读操作都能获取到最新的数据。在这种情况下，传统的读写锁可能会导致写操作饥饿。请提出一种优化方案，既能保证写操作的及时执行，又能保证读操作的并发性能，详细阐述你的设计思路和实现要点。

Answer 1

设计思路

1. 引入写优先队列：为写操作设置一个优先队列，确保写操作能够按照顺序及时执行。
2. 读操作缓存：在读操作时，首先尝试从缓存中获取数据。如果缓存命中，则直接返回数据，提高读操作的并发性能。
3. 写后失效缓存：每次写操作完成后，使相关的读缓存失效，保证后续读操作能获取到最新数据。

实现要点

1. 写优先队列实现：可以使用优先级队列（如Java中的PriorityQueue）来实现写操作的优先队列。每个写操作带有一个唯一的标识，按照标识顺序执行。
2. 读缓存设计：使用本地缓存（如Guava Cache）或者分布式缓存（如Redis）来存储读数据。读操作首先查询缓存，若命中则返回。
3. 缓存失效机制：写操作完成后，通过广播或者直接删除缓存中相关键值对的方式，使读缓存失效。
4. 并发控制：使用锁或者并发框架（如Java的ConcurrentHashMap）来确保写操作对缓存的修改和缓存失效操作的原子性。
5. 监控与调优：设置监控指标，如写操作等待时间、读缓存命中率等，根据监控数据对系统进行调优。