Java系统设计面试场景题汇总（50道）

一、基础架构设计

1. 短链接系统
   • 设计类似TinyURL的服务，如何生成唯一短码？如何应对高并发写入？
2. 分布式ID生成器
   • 设计Snowflake算法的替代方案，解决时钟回拨问题。
3. API限流系统
   • 实现令牌桶/漏桶算法，支持动态调整QPS阈值。
4. 配置中心
   • 设计实时推送配置变更的架构，保证百万级客户端一致性。
5. 分布式锁
   • 基于Redis/ZooKeeper实现，解决死锁和脑裂问题。

二、高并发场景

1. 秒杀系统
   • 设计库存扣减方案，避免超卖，支持10万QPS。
2. 实时排行榜
   • 实现游戏玩家积分动态排序，更新延迟<100ms。
3. 热点数据缓存
   • 处理突发流量（如明星绯闻），设计本地缓存+分布式缓存策略。
4. 分布式计数器
   • 实现文章阅读量统计，误差<0.1%。
5. 排队系统
   • 设计医院挂号排队架构，保证公平性和时效性。

三、数据存储

1. 分库分表方案
   • 订单表数据量达TB级，如何设计Sharding策略？
2. 多级缓存架构
   • 设计本地缓存（Caffeine）+ Redis + MySQL三级存储。
3. 时序数据库
   • 存储物联网设备每秒传感器数据，优化时间范围查询。
4. 分布式事务
   • 实现跨库转账的最终一致性方案（如Saga模式）。
5. 数据同步管道
   • 设计MySQL到Elasticsearch的实时同步方案。

四、微服务与通信

1. 服务熔断设计
   • 基于Hystrix实现熔断阈值动态调整。
2. 分布式追踪
   • 设计全链路日志追踪，支持千级QPS。
3. API网关
   • 实现动态路由、鉴权和流量染色。
4. 消息积压处理
   • Kafka百万级消息堆积时，如何快速消费？
5. 服务发现机制
   • 设计AP架构的服务注册中心（如Nacos）。

五、性能优化

1. JVM调优
   • 频繁Full GC的线上服务，如何定位并解决？
2. 慢SQL优化
   • 分析执行计划，设计索引合并策略。
3. 连接池优化
   • Druid连接池配置策略，避免雪崩。
4. 序列化方案
   • 对比Protobuf/JSON的性能差异，设计高效RPC协议。
5. 批处理架构
   • 设计每日千万级数据报表生成系统。

六、安全与容灾

1. 防重放攻击
   • 设计API请求签名机制，时效窗口<5s。
2. 数据脱敏
   • 实现敏感字段（手机号/身份证）的存储与展示方案。
3. 异地多活
   • 设计跨地域数据中心的数据同步策略。
4. 故障转移
   • 实现MySQL主从切换的自动化方案。
5. 备份恢复
   • 设计TB级数据库的增量备份策略。

七、业务场景

1. 打车派单系统
   • 实时匹配司机与乘客，考虑地理位置和运力。
2. 物流状态追踪
   • 设计订单状态机，支持第三方物流回调。
3. 实时竞价系统
   • 广告投放竞价架构，响应延迟<50ms。
4. 社交Feed流
   • 实现好友动态的分页拉取，支持冷启动。
5. 库存预占方案
   • 电商下单时库存锁定策略，超时自动释放。

八、扩展题

1. 边缘计算架构
   • 设计IoT设备本地计算+云端协同的方案。
2. 向量数据库应用
   • 实现基于相似度的商品推荐引擎。
3. 区块链存证
   • 设计电子合同的可验证存储方案。
4. 大模型推理服务
   • 部署LLM API，优化GPU资源调度。
5. 量子加密通信
   • 设计量子密钥分发的数据安全通道。

九、开放设计题

1. 自动驾驶数据平台
   • 处理车辆实时传感器数据流，支持模型训练。
2. 元宇宙经济系统
   • 设计虚拟货币的发行和交易体系。
3. AI医疗诊断平台
   • 实现DICOM影像的分布式处理流程。
4. 卫星通信系统
   • 设计高延迟网络的可靠传输协议。
5. 脑机接口框架
   • 实现神经信号的高吞吐量处理架构。

十、综合压轴题

1. 全球支付网络
   • 设计多币种清算系统，满足PCI-DSS合规。
2. 太空数据中心
   • 近地轨道服务器的散热和通信方案。
3. 基因分析平台
   • 处理PB级基因数据，优化序列比对算法。
4. 灾害预警系统
   • 多源数据（地震/气象）的实时聚合分析。
5. 量子计算云服务
   • 设计混合量子-经典计算的任务调度框架。

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学习建议：

1. 每个题目需掌握核心设计原则：CAP理论、SOLID原则、DDD领域建模
2. 工具链重点：
   • 存储：MySQL/Redis/ES/RocksDB
   • 中间件：Kafka/RabbitMQ/ZooKeeper
   • 框架：Spring Cloud/Alibaba/Sentinel
3. 实践方法：

   graph LR
   A[需求分析] --> B[容量估算]
   B --> C[架构草图]
   C --> D[技术选型]
   D --> E[故障模拟]
   E --> F[优化迭代]
   

   注：实际面试中常考察权衡取舍（Trade-off）能力，例如：

• 一致性 vs 可用性
• 延迟 vs 吞吐量
• 开发效率 vs 系统性能

另外，小编给大家准备了一套程序员必掌握的Java面试题题库，共计220万字，希望大家能够好好学习一下！

学习目录

学习内容（59大专题）

Java企业架构体系相关

Al大模型相关

HR面试软技能

设计模式相关

并发编程相关

网络IO与Netty相关

互联网三高项目相关

亿级流量多级缓存相关

数据结构算法相关

分布式相关

分布式锁相关

分布式ID相关

核心源码相关

大厂线上故障分析相关

Docker相关

Dubbo相关

ElasticSearch相关

GoLang相关

Java基础核心

JVM核心相关

JVM调优底层相关

Kafka相关

Kubernetes相关

Linux相关

MongoDB相关

MQ相关

MySQL相关

MyBatis相关

MyBatisPlus相关

Neo4j相关

Netty相关

Nginx相关

Oracle相关

postgresql相关

RabbitMQ相关

RocketMQ相关

Redis相关

shardingSphere相关

shiro相关

skywalking相关

Solr相关

Spring相关

SpringBoot相关

SpringCloud相关

SpringMVc源码相关

springSecurity相关

Spring WebFlux相关

领域驱动设计(DDD)相关

任务调度Airflow相关

zookeeper相关

HDFS面试题

MapReduce面试题

Yarn面试题

大数据SQL面试题

Scala面试题

Spark面试题

Tomcat源码

相关网络安全相关

运维/云原生相关

结束语

已经整理成册，需要的同学查看下方名片拿走了！