以下是一份针对Java架构师的笔试题目，时长1小时，涵盖Java核心、设计模式、框架、数据库、中间件及系统设计等方面，能够全面考察候选人的技术功底和架构设计能力。

Java架构师笔试题（1小时）

一、选择题（每题2分，共16分）

  1. 关于Java内存模型（JVM），以下说法错误的是： A. 程序计数器是线程私有的 B. 方法区是线程共享的 C. 堆内存仅存储对象实例 D. 虚拟机栈存储局部变量表

  2. 以下哪种垃圾回收器主要针对延迟敏感型应用？ A. SerialGC B. ParallelGC C. CMS D. G1

  3. 关于Java并发编程，以下说法正确的是： A. volatile可以保证原子性 B. synchronized是可重入锁 C. ThreadLocal会导致内存泄漏，无法避免 D. 线程池的corePoolSize必须小于maximumPoolSize

  4. Spring框架中，以下哪个不是AOP的核心概念？ A. 切入点（Pointcut） B. 通知（Advice） C. 连接点（Joinpoint） D. 依赖注入（DI）

  5. 数据库索引设计中，B+树索引相比哈希索引的优势是： A. 等值查询速度更快 B. 支持范围查询 C. 占用存储空间更小 D. 更新效率更高

  6. 关于分布式系统CAP理论，以下说法正确的是： A. 可以同时满足一致性（Consistency）、可用性（Availability）和分区容错性（Partition tolerance） B. 微服务架构中通常优先保证一致性 C. 分区容错性是分布式系统必须具备的 D. BASE理论是对CAP理论的否定

  7. 以下哪种设计模式不属于创建型模式？ A. 单例模式（Singleton） B. 适配器模式（Adapter） C. 工厂模式（Factory） D. 建造者模式（Builder）

  8. 在微服务架构中，服务网关的主要作用不包括： A. 路由转发 B. 负载均衡 C. 服务注册与发现 D. 认证授权

二、简答题（每题6分，共36分）

  1. 请简述Java中的内存屏障（Memory Barrier）及其作用。

  2. 什么是线程安全的单例模式？请写出至少两种实现方式。

  3. 请解释Spring事务的传播机制，并列举至少4种常见的传播行为。

  4. 数据库事务的ACID特性是什么？MySQL的默认隔离级别是什么？可能会导致什么问题？

  5. 请简述分布式事务的解决方案，并分析各自的优缺点。

  6. 什么是缓存穿透、缓存击穿和缓存雪崩？如何解决这些问题？

三、系统设计题（共48分）

设计一个高并发的短链接服务，要求：

  1. 支持将长链接转换为短链接
  2. 支持通过短链接跳转到原始长链接
  3. 支持统计短链接的访问次数和访问来源
  4. 系统需具备高可用性和可扩展性

请回答以下问题： （1）设计核心API接口（8分） （2）设计数据存储模型（10分） （3）描述短链接生成的核心算法（10分） （4）如何设计系统架构以支持高并发访问（10分） （5）如何解决分布式环境下的ID生成问题（10分）

参考答案及评分标准（供阅卷参考）

一、选择题

  1. C（堆内存还存储数组）
  2. C
  3. B
  4. D
  5. B
  6. C
  7. B
  8. C

二、简答题（按要点给分）

  1. 内存屏障是一组处理器指令，用于保证特定操作的内存可见性。（2分） 作用：禁止重排序、保证数据可见性。（4分）

  2. 线程安全的单例模式是指在多线程环境下只会创建一个实例。（2分） 实现方式：饿汉式、懒汉式（双重检查锁）、静态内部类、枚举。（每种2分，写出两种即可）

  3. 事务传播机制定义了多个事务方法调用时的事务边界。（2分） 传播行为：REQUIRED、SUPPORTS、MANDATORY、REQUIRES_NEW、NOT_SUPPORTED、NEVER、NESTED。（每种1分，写出4种即可）

  4. ACID：原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）、持久性（Durability）。（4分） MySQL默认隔离级别是可重复读（Repeatable Read），可能导致幻读。（2分）

  5. 分布式事务解决方案：

    • 2PC：优点是强一致性，缺点是性能差、协调者单点问题。（2分）
    • TCC：优点是性能好，缺点是开发复杂。（2分）
    • SAGA：优点是适合长事务，缺点是一致性较弱。（2分）
    • 本地消息表、事务消息等（酌情给分）

  6. 缓存穿透：查询不存在的数据，穿透到数据库。解决：布隆过滤器、缓存空值。（2分） 缓存击穿：热点key过期瞬间，大量请求穿透到数据库。解决：互斥锁、热点key永不过期。（2分） 缓存雪崩：大量key同时过期，数据库压力骤增。解决：过期时间加随机值、多级缓存、熔断降级。（2分）

三、系统设计题

（1）核心API：

  • 创建短链接：POST /api/shorten {longUrl, expireTime?} → {shortUrl}（4分）
  • 访问短链接：GET /{shortCode} → 302 重定向到长链接（2分）
  • 获取统计：GET /api/stats/{shortCode} → {clickCount, sources[]}（2分）

（2）数据模型：

  • 短链接表：id、short_code、long_url、create_time、expire_time、click_count（6分）
  • 访问统计表：id、short_code、access_time、ip、user_agent、referrer（4分）

（3）短链接生成算法：

  • 哈希算法：对长链接进行MD5/SHA-1哈希，取前6-8位字符（5分）
  • 自增ID+Base62编码：保证唯一性，实现简单（5分）

（4）高并发架构：

  • 前端：CDN加速（2分）
  • 接入层：负载均衡（Nginx）（2分）
  • 应用层：服务集群、无状态设计（2分）
  • 缓存层：Redis缓存短链接映射关系（2分）
  • 存储层：分库分表（2分）

（5）分布式ID生成：

  • 雪花算法（Snowflake）：64位ID，包含时间戳、机器ID、序列号（4分）
  • 数据库自增ID：多库多表设置不同步长（3分）
  • Redis自增：利用INCR命令（3分）

笔试注意事项

  1. 请在答题纸上填写姓名和应聘岗位
  2. 请合理分配时间，先完成有把握的题目
  3. 系统设计题可画图辅助说明，重点突出设计思路
  4. 笔试结束后请将答题纸和试卷一并交回