Java经典面试题整理及答案详解（九）-阿里云开发者社区

本节小编整理了系统架构及项目设计相关的面试题，此类面试题往往考查的是求职者的知识面，所以大家平时要多注意积累，今天小编整理的这15个面试题大家可得掌握呦～

1.MVC模式中，各个层级的职能划分，哪些功能写在哪块？

所谓的MVC设计模式实际上是一种思想，虽然从整体上来说分为了三层，但实际上里面会划分了许多层。

比如有一个业务的完成，要分很多步，我们是把这些步骤放在业务层还是Servlet中？
服务层是可以单独抽取出来的，你的一个项目要充分的考虑到可扩展性，那么绝对需要将业务层单独抽取出来实现RPC调用。
一定要清楚的是控制层不负责任何数据库的操作，控制层只有一个功能就是调用业务层，业务的方法只有一个，如果业务操作要返回多个内容，那么就使用Map集合返回。
控制层一定要处理所有的错误操作，如果不处理，你可以直接选择一个抛出，而后在整个的web.xml文件里面配置一个错误页，这个错误页只要是产生了5xx异常，就自动跳转到一个错误页上显示。

只有把单机的MVC彻底弄清楚后才有可能牵扯到更多实际开发问题，而集群的开发也只是一种扩展。

2.SSO的处理流程

所谓单点登录用在什么场景上？

CAS有一个自己的流程。

这个流程最麻烦的就是CAS服务器的配置，因为版本区别很大，所以建议大家使用稳定版本开发。同时还需要对源代码进行大量的修改与配置才可以得来。

3.关于读、写性能

数据库的读、写分离。此种考虑需要根据你的实际业务需求，不能凭空设计。
有这样一个简单的架构：
信息的汇总表，同时为了保证查询性能，需要增加索引，但这张表平均每1秒要更新1000次,但这样就和索引产生了冲突，所以定义两张表，一张表作为更新使用，另外一张表在系统安静下来之后进行差异的备份，而后进行数据的保存。
以上是WEB2.0以前的概念，从WEB2.0时代开始，数据量开始暴增，于是你的老板可能就要求你对系统进行大规模的升级，要求保证更新速度，要求保证实时性，要求保证数据的有效性。
如果这个时候的设计还是围绕着传统的关系型数据库展开，那么你的设计一定是失败的。

4.分布式锁

分布式锁指的是在高并发访问的情况下使用的一种技术，所谓的高并发访问就是指多个线程对象，为了保证资源的操作完成性而实现的一种技术，这样的技术可以简单的理解为锁。
如果现在多个线程在同一个虚拟机之中，正常编写一个程序，而后这个程序里面产生了若干个线程，并且这些线程要操作同一资源。在这样的情况下，为了保证资源操作的同步最简单的处理模式就是采用synchronized关键字来完成。
但是这样的做法只适合单JVM运行的情况，而如果现在划分到网络上。

范例：JVM锁

如果是多虚拟机的状态下，这样的设计就必须做出更改了。

5.项目的负载均衡设计

对于项目的开发需要考虑几个核心问题：高可用（主备关系）、高并发（可以承受大并发用户访问）、分布式。真正做到这个层次的架构，你的系统平均每天的访问量不可能低于500W用户，如果没有到这个量级，基本上可以肯定用这样的架构会造成大量额外的硬件成本（云服务器等）。
在正规的项目开发过程之中，肯定会有专业的前端开发者，这类人员会使用ES6.0标准进行前端开发，例如：JQuery、Vue.JS、React等，所以对于这部分的设计暂时不做考虑。

在整体的设计过程之中，就必须考虑性能的均衡，当然服务器的选择和你要使用的技术选择，也需要根据实际情况来确定，根据并发访问人数来决定你的技术架构。

6.复杂度

评价一个项目的好与坏，有一个最简单的标准：时间复杂度和空间复杂度。
时间复杂度指的是你的处理逻辑非常复杂，例如：递归、循环结构复杂。复杂度直接的影响就是你的CPU的占用率高。
空间复杂度指的是你的占用内存大，例如：在JDBC进行数据查询的时候实际上会出现一个问题，假设你的数据库里有1000W条数据，没有使用分页，那么这些记录都将加载到内存之中，所以内存占用率就会很高。假设数据会占用20G内存，你的一个服务器一定需要为上万人服务，那么这个时候占用的内存就会非常庞大，你的服务器根本就无法进行处理。
对于空间复杂度的操作处理，是需要通过最简单的分页算法实现约定，对于时间复杂度，太复杂的逻辑运算，往往不会在一台服务器上进行，需要设计多台的开发服务器。

7.红绿灯系统设计

当面试公司问到这道问题，实际考虑的是你的逻辑分析能力。因为这种开发的操作从现实来看都是通过硬件模拟的，如果非要通过软件模拟，就需要准备好可能使用到的技术：
（1）Java编写：Graphics类进行绘制开发；
（2）WEB编写：HTML5中提供的Canvas进行编写。
面对此类的问题一定要有一个假设前提：
（1）是否需要有黄灯的缓冲，缓冲的变更时间；
（2）是否需要智能调整，如果发现车流量较大，则适当延迟通过时间；
（3）对于违规车辆的监控情况；
（4）还可能考虑转向灯的设计。
实现整个操作的技术环节：
（1）定时器：Timer、TimerTask，这两个类需要时钟的支持，而且不准，如果要准确则需要使用QuartZ这个组件完成；
（2）描述所有的灯的变化，一定需要有一个线程的同步处理机制、synchronized、使用单例实现；
（3）既然有两组灯，就建议设计一个单独红绿灯类，这个类可以使用一些参数变化完成，例如：
控制变量=0，表示红灯；
控制变量=1，表示绿灯；
控制变量=2，表示转向灯；
控制变量=3，表示黄灯（绿灯变为转向灯）；
控制变量=4，表示黄灯（转向灯变为红灯）；

如果你现在只是希望给出一组状态，实际上就可以设置一下几位：111，可以描述7个值。
如果要编写还需要考虑传感器问题：包括监控传感器、流量传感器。
既然已经有了各种传感器，那么就可以再设置几个传感器：车速传感器，可以进行大数据的汇总，计算平均的车速，好为城市的交通规划做出数据的贡献。

开发流程：
（1）需要先实现定时进行灯的切换处理，如果你需要程序编写，如果使用无界面编写，这个输出的信息就非常麻烦了；
（2）需要考虑监控的问题，如果只是在软件上模拟，可以设置几个坐标点，而真实的环境需要有传感器；
（3）考虑数据的分析问题，可以对相应数据进行采集与汇总。

8.项目中的人员安排

任何一个技术型的公司里面都可能有若干个开发团队，每个团队的开发人数基本上就在3～6人之间，每个团队都有1个架构师（写代码），而且每一个团队对应的是一个具体的业务。在团队里面有3个开发，1个美工，这些是一个正规的开发团队的组成，所有的团队都会有项目经理存在。也要一部分公司全部请的都是架构师，这些架构师自己直接实现代码，这一类的人群技术要求是比较高的。在整个的项目里面还会有一些辅助人员：系统测试、支撑的人员，这些就属于项目的维护人员。
如果你想要从事软件行业，那么最好的做法是不去做这些辅助的工作，而直接上手开发，这样对你日后的发展是非常有帮助的。从最初的全栈工程师，到现在强调的是开发+运维，那么以后是全员架构时代，所有的开发人员一定都是能独当一面的高手。这类人的工资很高，但对于整个企业运行来讲，这样的成本是最低的。以后的开发之路：懂架构有未来。

9.密码加密处理

加密往往都会存在一种解密程序。
毒蛇出入七步之内必有解药。
最简单的加密：
（1）你的原始密码：abc；
（2）加密：cba；
如果所有的人都知道有这样的密码结构，那么就可以很轻松的破解了，可是如果你在里面追加一些内容。

你的原始密码：abc；
盐值：-
新密码：c-b-a-；

如果按照原始规则，那么现在就无法得到正确的原始密码。也就是说盐值是让整个密码看起来更加安全。
MD5的结构特征是不可逆，但是慢慢使用的时间长了，有些人就开始找到了一些规律，为了不让这些人破解密码，那么就在生成密码的时候增加一些额外的内容，这样的内容就是盐值，这样就可以避免这些人来破坏。不同的项目使用不同的盐值来进行处理。

10.商品秒杀设计方案

如果要进行商品秒杀操作一定要有一个前提：预估数据量。
小米进行抢购的时候都需要针对数据量进行预估：所有的人需要报名参加抢购；
淘宝或京东抢购的时候发现缺少报名，原因是它们是依靠大数据分析系统得来的预估数据量；

如果没有预估数据量，那么整个系统的先期准备就会不足。如果要进行秒杀操作，可以设计以下的流程：
（1）用户进行秒杀的登记；
（2）时间一到开始进行秒杀操作；
（3）在秒杀操作的过程中需要出现一个等待界面，如果此界面刷新了则抢购失败。

11.日志输出

在一般的系统开发里面，对于一些调试的数据都很少使用System.out进行输出，几乎都会配置Log4j开发包，这个开发并不复杂，你只需要配置上开发包，而后Logger类就可以使用了。
里面分为几种级别：info（）、error（）、wraning（），如果出现了异常一定使用的是error（）。
之所以使用log4j输出，主要是方便进行调整。日志是我们解决问题的关键，所有的日志都应该输出到一个指定的目录之中，这样的配置都是固定的，不需要做特别的处理。
需要的就是配置log4j、slf4j这样的开发包就可以使用日志输出了。

12.企业项目部署

实际的环境架构设计，必须要充分的考虑到你的业务需求以及所谓的高峰访问的情况。假如说你有一个系统，一年有10个人访问，那么就不需要去搞架构了。
如果要进行架构设计，必须考虑以下几点：
（1）该架构能否动态扩容；
（2）该架构能否支撑HA机制；
（3）该架构是否长期有效。

以上的集群设计是为了考虑性能平衡，但是会有一个问题存在：没有考虑到HA机制，如果考虑到高可用机制还需要追加更多的协助主机，这些主机将作为备选使用。

13.实际的项目开发

在实际的项目开发过程中，只有一点是确定的，就是Tomcat里面是没有数据库的。
如果要进行实际的项目开发，往往需要有许多的子系统。现在的开发领域经常出现一个概念：微架构。这种微架构的设计是有两种开发技术：Duubo、SpringColud。
如果要是将项目进行子系统的规划设计，所有的子系统里面包含的就是所有的业务层接口以及数据层的接口。

如果你做的是一些基础开发，那么对于整个的开发技术而言，你只需要一个数据库实现数据即可。当然还要考虑库表分离的问题，所有的数据库不可能无限制的让数据增长。

14.数据库优化

数据库本身是存储结构数据的，数据库优化指的是传统的关系型数据库操作，数据库的优化有以下几个使用原则：
（1）需要有一个非常专业的DBA，可以根据你的服务器的配置调整你的数据库的运行环境；
（2）数据库需要选择合适的操作系统才可以发挥优势；
（3）保证你的查询语句不会写的特别荒唐，例如你大量的采用了多表查询，在高并发的情况下依然采用同样的方式进行；
（4）可以将部分的数据静态化到缓存之中，例如学校、城市、姓名基本不会发生什么变化；

如果以上的要求都做到了，数据库的操作依然很慢，那么就有可能是数据量太大的原因了，此时无论你再如何进行优化，你的数据库的操作也不可能得到质的提升，这个时候就必须做先期的项目预估，这个预估的时候就需要考虑进行库表分离的有效设计：
（1）数据的分片保存（数据备份问题，一主多从的备份）；
（2）数据的读写分离；

如果从程序本身的角度来讲，每一个用户的请求一定要及时的关闭好数据库的连接，不要打开过多的无效连接，以及在项目之中应该配置数据源。

15.项目阐述

（1）项目实际上没有大小之分，有的只是你的业务逻辑是否清楚。
在你进行项目设计的时候应该更清楚这个项目设计的业务是否合理，可以对某一个项目进行一些头脑风暴扩充；
（2）项目的解释必须要有一个原则：你的项目的使用环境、预估的访问人数、以及并发量；
（3）项目的开发技术，如果是单节点的开发技术，只需要传统的技术名词；
（4）如果你的项目设计的架构比价复杂，使用的服务节点比较多，这个时候你就需要清楚这些节点的作用、这些服务节点的安全处理你是如何进行的、节点间的数据互相同步处理；
（5）描述这个项目之中具备有多少个模块，完成的周期；
（6）你做了哪些项目，这些项目里面具体的业务是什么。

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