优惠是营销转化链路的重要抓手，对刺激用户消费起到至关重要的作用，目前市场上的优惠主要包含活动（如拼多多的砍一刀、天猫农场、新用户首购、复购、积分等）和券（如折扣券、代金券、商品券、买A赠B等），复杂的优惠规则让用户很难自行计算优惠叠加的顺序，或许用户在复杂的优惠规则中降低购买商品的欲望，对于参加了多个活动、有多个优惠券情况尤为明显。
优惠的计算顺序可以分为平行式和渐进式，其中平行式优惠之间没有依赖关系，而渐进式优惠之间则存在依赖关系，即下一个优惠取决于上一步的优惠结果，假设小明消费了100元，有一个8折优惠券和一个满100-20的优惠券，则这2个优惠的使用顺序有以下两种情况：
Q-calculator采用很多新颖的算法实现了高性能求解优惠最优排列。
Permutation是一个抽象类，是Q-calculator的核心，在Permutation中使用了很多优化策略来保证性能，这些策略包括：
- 预存的排列数结果集
这么设计的原因是在业务场景中需要频繁的计算排列，对于某个长度的序列，其排列结果是固定的。在Permutation类中的PERMUTATIONS属性存放了7以内的排列数结果集，这里使用了Byte来存储，因此占用的内存空间非常小。
private final static Map<Integer,Collection<List<Byte>>> PERMUTATIONS = Maps.newHashMap();这个动作在类加载即完成，如果对7不满意，可以调整SUPPORTEDSIZE的大小，7是我们在实现中摸出来的兼顾业务和性能的参数，大家可以根据自己的需要来调整。
public final static int SUPPORTEDSIZE = 7;
static{
//前置计算 1-SUPPORTEDSIZE 之间所有排列组合
for(byte i=1;i<=SUPPORTEDSIZE;i++){
PERMUTATIONS.put((int)i,Collections2.permutations(IntStream.range(0,i).boxed().map(x->(byte)x.intValue()).collect(Collectors.toList())));
}
}-
$A_n^3$ 级别缓存
相对于传统的Key-Value结构，求解
Permutation的成员变量cache来实现高性能缓存。
private final Map<Integer, CalcState<T>> cache = Maps.newHashMap();可能你已经注意到，cache的键是Integer类型的，的确，通常String会更常用，然而在万次计算的场景下，String的拼接已经成了瓶颈。
为了实现高性能的键，Permutation通过位移对Byte数组的前3位进行扰动，确保键的唯一性和性能。
private static Integer calcKey(List<Byte> a){
return a.size()>=3?(a.get(0) << 6)+ (a.get(1) << 3) + a.get(2):0;
}Permutation提供了保存点来实现 CalcState 记录了计算到第3步的状态，包括当前订单优惠金额和计算过程、已享用优惠的商品等，这些属性的保存和回放Permutation已经帮你做好了，Permutation额外提供了抽象的保存和回放方法来满足你的个性化诉求。
/**
* 业务将状态记录到保存点
* @param state 保存点对象
*/
protected abstract void makeSnapshot(CalcState<T> state,DiscountContext<T> context);
/**
* 业务返回保存点状态
* @param state 保存点对象
*/
protected abstract void backToSnapshot(CalcState<T> state,DiscountContext<T> context);优惠计算是有优先级的，必须保证属性calculateGroup值小的在前面运算，当backToSnapshot发生时，需要额外判断缓存中最后一个优惠和当前准备计算优惠之间的关系，若不满足则直接跳出。checkIfWakeUpJump方法将在缓存被使用后立刻判断是否需要继续下去。
DiscountContext是上下文，也是Permutation的成员变量，DiscountContext同样包含很多优化策略：
- CalcStage数组
在变更最频繁也是最重要的计算步骤对象CalcStage使用数组存储，该数组随着上下文创建而创建，在Permutation中使用
Arrays.fill(arr,null);将该数组清空并让它投入下一次计算，这样一次全排列过程中，数组只会被创建一次，避免了频繁创建数组带来的性能损耗。
- 预计算
DiscountContext的初始化方法是静态的create方法，该方法将商品和优惠进行绑定，同时执行一些用户自定义的逻辑，我们称之为预计算，预计算的结果会被保存在DiscountContext的preCompute属性，可以在后续的计算中直接取用，一劳永逸，避免了在后续的高速迭代中做相同的事情，比如商品分组、求和等等。
预计算提供了接口，要使用预计算首先需要实现PreCompute接口
public interface PreCompute<T extends GoodsItem> {
/**
* 判断符合条件的活动类型，符合才会执行preComputeItems
*/
Set<String> matchTypes();
/**
* 对商品做一些复杂集合操作
* @param items 当前参与优惠的商品
* @param discount 当前优惠
* @param preCompute 存储计算的结果
*/
void preComputeItems(List<T> items, DiscountWrapper discount, Map<String,Object> preCompute);
}此外需要在资源目录下建立calculator-core.properties文件，配置内容如下
precompute.path=你要扫描的包PreComputeHolder将处理所有的PreCompute实现类，只有matchTypes匹配的情况下preComputeItems方法才会被执行。
public class PreComputeHolder {
public static Set<PreCompute> COMPUTES= Sets.newHashSet();
private final static String PATH = "precompute.path";
static{
Properties properties = new Properties();
try {
properties = PropertiesLoaderUtils.loadProperties(new FileSystemResource(Objects.requireNonNull(PreComputeHolder.class.getClassLoader().getResource("calculator-core.properties")).getPath()));
} catch (Exception ignore) {
}
String path = properties.getProperty(PATH);
if(StringUtils.isNotBlank(path)){
Reflections reflections = new Reflections(path);
Set<Class<? extends PreCompute>> subTypes = reflections.getSubTypesOf(PreCompute.class);
for(Class<? extends PreCompute> clazz:subTypes){
try {
COMPUTES.add(clazz.newInstance());
} catch (Exception ignore) {
}
}
}
}
}Calculator是单个优惠的计算接口，它有calcWrap一个方法，负责具体的优惠计算，但calcWarp需要承担一些内部的事情，因此我们提供了抽象类AbstractCalculator实现了calcWrap，并最终暴露了一个更简单的calc方法给使用者。
AbstractCalculator的内容如下，calcWrap方法负责创建CalcStage，维护CalcStage数组等内部工作，这对使用者来说是透明的，使用者实现calc就好。
public abstract class AbstractCalculator<T extends GoodsItem> implements Calculator<T> {
public long calcWrap(DiscountContext<T> context, DiscountWrapper discountWrapper, Map<Long, T> records, byte idx, int i) {
CalcStage stage = new CalcStage();
CalcResult cr = context.getCalcResult();
long price= cr.getCurPrice();
stage.setBeforeCalcPrice(price);
price = calc(context, discountWrapper,records, price, stage);
if(price<0){
return price;
}
stage.setAfterCalcPrice(price);
stage.setIndex(idx);
stage.setStageType(discountWrapper.getType());
cr.setCurPrice(price);
if(stage.getBeforeCalcPrice()>stage.getAfterCalcPrice()) {
cr.getCurStages()[i] = stage;
}
return price;
}
/**
* 返回该优惠下的最终要支付的金额,若不符合则返回 prevStagePrice
* @param context 上下文
* @param discountWrapper 优惠信息
* @param records 记录享受过优惠的单品，key是calculateId，这里只提供容器，添加和判断规则由使用者自行决定
* @param prevStagePrice 上一步计算的订单的价格
* @param curStage 当前stage
* @return
*/
public abstract long calc(DiscountContext<T> context, DiscountWrapper discountWrapper, Map<Long,T> records, long prevStagePrice, CalcStage curStage);
}最终用户继承AbstractCalculator，需要在Component注解中指定一个值，而CalculatorRouter将通过这个值来路由到具体的优惠计算器。这个值和DiscountWrapper中的type属性是对应的。
@Component("manjian")
public class ManjianCalc extends AbstractCalculator<GoodsItem> {
......
}共享互斥协议是一个数组，数组中最多有2个对象，最少1个对象，若只有1个对象，则该对象必然为共享组，即组内优惠可以叠加使用
[
{
"relation": "share",
"items":
[
{
"type": "activity0",
"id": "11"
}
,
{
"type": "activity4",
"id": "13"
}
,
{
"type": "coupon1",
"id": "14"
}
]
}]相应地，数组中包含2个对象，则第1个对象的relation可以为share或者exclude，第二个对象的relation必须为exclude
[
{
"relation": "share",
"items":
[
{
"type": "activity0",
"id": "11"
},
{
"type": "card3",
"id":"12"
}
]
},
{
"relation": "exclude",
"items":
[
{
"type": "card1",
"id": "18"
},
{
"type": "coupon1",
"id": "22"
}
]
}
]最终将转化为共享组，比如上面的协议将转化为下面2个共享组
activity0-card3-card1
activity0-card3-coupon1
工具类 DiscountGroupUtil 提供了协议转共享组的方法，由于共享组可能很长，所以先和用户当前订单可享的优惠进行一个交叉过滤，为了提升过滤的性能，要将当前可用优惠转成二级Map，这个Map的外层键是协议中的type，第二层键是协议中的id。
public static List<Pair<Set<DiscountWrapper>,Set<DiscountWrapper>>> transform(List<List<DiscountGroup>> groups, Map<String, Map<String,DiscountWrapper>> inMap);为了保证算力，我们将用户本单可享的优惠分别装在2个集合中，左侧集合的大小为SUPPORTEDSIZE，也就是算力之内的、重点保障的优惠，而右侧的集合则尽力而为去叠加即可。
从稳定性角度来讲，我们需要给计算次数做一个统计，并在压测中摸清楚阈值，我们提供了LimitingUtil.count统计进入calc方法的次数，显然在没有开启缓存的情况下，计算次数为
可以在com.github.qcalculator.discount.demo找到调用的具体case